用于废气涡轮增压器的涡轮机的阀瓣组件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于废气涡轮增压器的涡轮机的阀瓣组件、尤其用于该涡轮机的废气门阀的阀瓣组件，该阀瓣组件具有：主轴，其用于将该阀瓣组件可旋转地支承在涡轮机壳体中；杠杆臂，其中该杠杆臂与该主轴以及阀瓣盘联接，其中，该阀瓣盘与该杠杆臂联接。该阀瓣盘在该阀瓣盘的径向外部区域中具有柔性部分，使得当该阀瓣盘与该涡轮机壳体内的阀瓣座处于接触时，通过向该阀瓣组件施加闭合力能够引起该阀瓣盘的该柔性部分的弹性和/或塑性变形，从而补偿该涡轮机壳体3的热变形、排气沉积和/或磨损。

Disc as-turbine for exhaust gas turbocharger

【技术实现步骤摘要】
用于废气涡轮增压器的涡轮机的阀瓣组件
本专利技术涉及一种用于废气涡轮增压器的涡轮机的阀瓣组件以及一种具有对应阀瓣组件的涡轮机和废气涡轮增压器。
技术介绍
已知的废气涡轮增压器具有带有涡轮机叶轮的涡轮机，该涡轮机叶轮由燃烧发动机的排气流驱动。与涡轮机叶轮布置在共同的轴上的压缩机叶轮压缩为了发动机而吸入的新鲜空气，从而提高新鲜空气的压力。由此，供发动机用于燃烧的空气量或者氧气量提高，这进而使得燃烧发动机的功率提升。在此，由于涡轮机叶轮与压缩机叶轮联接，将要形成的压力始终取决于所输送的排气量。在某些运行状态中，需要降低或调节作用在压缩机上的驱动能量。为此尤其使用废气门阀，这些废气门阀能够释放或封闭旁通通道或废气门通道。排气能够被引导通过废气门阀和旁通管并且由此在涡轮机周围被引导，从而不再使全部排气量都作用在涡轮机叶轮上。这些废气门阀在大多数情况下被设计为由执行器致动的瓣阀。对于已知的阀瓣组件，阀瓣盘与杠杆臂固定相连，其中，杠杆臂与主轴联接，主轴可旋转地支承在涡轮机壳体中。热的排气流使涡轮机剧烈升温，从而使涡轮机壳体达到高温。高温导致涡轮机壳体中发生热膨胀。但是由于并非到处都存在同样的温度且涡轮机壳体的对应区域中的壁厚度可能互不相同，因此热膨胀的程度并非到处都一样大。这可能导致涡轮机壳体内的阀瓣组件的阀瓣座变形。此外，阀瓣座的形状可能因磨损和排气沉积而改变。变形是成问题的，因为尤其对于刚性的阀瓣组件而言变形会导致泄漏，因为刚性的阀瓣盘不再平坦地放置在阀瓣座上。增加的泄漏进而导致性能损失。即使通过执行器借助过高的调整力也仅能够部分地补偿变形的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是提供一种用于废气涡轮增压器的涡轮机的阀瓣组件，该阀瓣组件能够补偿变形。本专利技术涉及一种根据权利要求1所述的用于涡轮机的阀瓣组件、一种根据权利要求14所述的涡轮机、以及一种根据权利要求15所述的废气涡轮增压器。根据本专利技术的用于废气涡轮增压器的涡轮机的阀瓣组件，尤其用于涡轮机的废气门阀的阀瓣组件，包括：主轴，其用于将该阀瓣组件可旋转地支承在涡轮机壳体中；杠杆臂，其中该杠杆臂与该主轴联接；以及阀瓣盘，其中该阀瓣盘与该杠杆臂联接。根据本专利技术，该阀瓣盘在该阀瓣盘的径向外部区域中具有柔性部分，使得当该阀瓣盘与该涡轮机壳体内的阀瓣座处于接触时，通过向该阀瓣组件施加闭合力能够引起该阀瓣盘的该柔性部分的弹性和/或塑性变形，从而补偿该涡轮机壳体的热变形、排气沉积和/或磨损。通过阀瓣盘的一个区域的柔性设计，阀瓣盘在对应的力加载下可以适配于阀瓣座的改变了的形状/位置，其中，力加载(为了克服由涡轮机壳体的热变形、排气沉积和/或磨损引起的间隙)相对于已知的刚性阀瓣组件而言可以保持很小。此外，根据本专利技术的阀瓣组件还使得阀瓣盘更好地位于阀瓣座上并由此实现对废气门通道的更好密封。此外，更好地避免可能因阀瓣座变形而引起的阀瓣盘在阀瓣座中卡住(所谓的“Sticking”)。在设计方案中，该阀瓣盘还可以具有刚性部分，其中，该柔性部分围绕着该刚性部分。在可与所有迄今为止所述的设计方案组合的设计方案中，阀瓣盘可以是圆形或椭圆形的并且柔性部分可以是环状的区域。在可与所有迄今为止所述的设计方案组合的设计方案中，阀瓣盘可以具有底面，其中，该底面具有底面积UA，其中，该底面积UA包括指配给该柔性部分的第一子面积TF，以及指配给该刚性部分的第二子面积TS。该第一子面积TF尤其可以大于或等于该底面积UA的0.2倍，尤其大于或等于该底面积UA的0.4倍，特别优选大于或等于该底面积UA的0.5倍。在可与所有迄今为止所述的设计方案组合的设计方案中，该阀瓣盘在该阀瓣盘的边缘上具有接触点A，在安装后的状态下在该阀瓣组件的关闭过程中该接触点首先与该阀瓣座接触，其中，杠杆长度LH可以被定义为接触点A与第二子面积TS的几何重心之间的距离，并且最大长度(L最大)可以被定义为在该阀瓣盘的该边缘上对置的两个点的最大距离。尤其可以对LH与L最大的关系适用的是：0.20≤LH/L最大≤0.95，尤其0.40≤LH/L最大≤0.90。此外，柔性长度LF可以被定义为接触点A与第二子面积TS的外边缘之间的距离，其中，可以对LF/LH的关系适用的是：0.20≤LF/LH≤0.95，尤其0.40≤LF/LH≤0.95。在可与所有迄今为止所述的设计方案组合的设计方案中，该阀瓣盘在该柔性部分的外边缘的区域中具有厚度Dt。该阀瓣盘的整个柔性部分可以具有与厚度Dt对应的恒定厚度。替代性地，阀瓣盘的该柔性部分可以具有不同的厚度，尤其在从外边缘朝向刚性部分看的径向方向上。在朝向刚性部分的径向方向上，柔性部分的厚度可以增加。替代性地，在朝向刚性部分的径向方向上，柔性部分的厚度可以减小。在可与所有迄今为止所述的设计方案组合的设计方案中，柔性部分的底面和/或顶面可以设有至少一个凹口。通过该(这些)凹口可以有针对性地适配或提高柔性部分的灵活度。该至少一个凹口可以是以布置在周向方向上的至少一个凹槽的形式设计的。该凹槽尤其可以沿着周向方向是封闭的凹槽，或者可以延伸过至少一个子区域。在可与所有迄今为止所述的设计方案组合的设计方案中，该杠杆臂的至少一部分可以被柔性地设计成使得当该阀瓣盘与该涡轮机壳体中的阀瓣座处于接触中时，通过向该阀瓣组件施加闭合力能够实现整个阀瓣盘相对于该主轴的相对运动，从而补偿该涡轮机壳体的热变形、排气沉积和/或磨损。已经证实，通过将阀瓣盘与柔性区域和至少部分柔性的杠杆臂组合，一方面可以实现非常好的密封效果且另一方面可以降低阀瓣组件、尤其杠杆臂中的应力。更低的应力提高部件故障安全性和阀瓣组件的寿命。在具有柔性的杠杆臂的设计方案中，杠杆臂的仅一个子区域或多个子区域可以设计成柔性的。该或这些柔性的子区域能够具有相比于其余杠杆臂更小的横截面积。在可与所有迄今为止所述的具有柔性杠杆臂的设计方案组合的设计方案中，该杠杆臂可以被设计成并且相对于该主轴和该阀瓣盘被布置成使得当该涡轮机壳体没有出现热变形或磨损或者不存在沉积时，该柔性的子区域由于该闭合力而基本上承受压力。柔性的子区域的这种布置和设计方案具有如下优点：实际上仅在出现热变形或磨损和/或阀瓣盘由于例如沉积等其他原因而不再完全平坦地放置在阀瓣座上时，才产生该柔性的子区域的所期望的作用(即对热变形、沉积或磨损进行补偿)。如果没有出现热变形或磨损或者不存在沉积，即当阀瓣盘完全平坦地放置在阀瓣座上，则柔性的子区域仅承受压力，从而阀瓣盘与主轴之间几乎不产生相对运动。如果由于热变形、磨损或其他原因(例如沉积)阀瓣盘不再完全平坦地放置在阀瓣座上(产生泄漏)，则在阀瓣组件的闭合位置中向阀瓣组件施加闭合力时向该柔性的子区域中导入力矩。该力矩由于杠杆臂的至少部分的柔性而导致阀瓣盘相对于主轴的相对运动，从而阀瓣盘再次完全平坦地放置在阀瓣座上。因此，与阀瓣盘的柔性部分一起实现特别好的密封。在可与所有迄今为止所述的具有柔性杠杆臂的设计方案组合的设计方案中，该杠杆臂可以至少具有第一杠杆臂区段和第二杠杆臂区段，其中第二杠杆臂区段的端部与阀瓣盘联接。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于废气涡轮增压器(1)的涡轮机(2)的阀瓣组件(10)、尤其用于所述涡轮机(2)的废气门阀的阀瓣组件，所述阀瓣组件具有：/n主轴(100)，其用于将所述阀瓣组件(10)可旋转地支承在涡轮机壳体(3)中；/n杠杆臂(200)，其中所述杠杆臂(200)与所述主轴(100)联接；以及/n阀瓣盘(300)，其中所述阀瓣盘(300)与所述杠杆臂(200)联接；/n其特征在于，所述阀瓣盘(300)在所述阀瓣盘(300)的径向外部区域中具有柔性部分(330)，使得当所述阀瓣盘(300)与所述涡轮机壳体(3)内的阀瓣座(500)处于接触时，通过向所述阀瓣组件(10)施加闭合力能够引起所述阀瓣盘(300)的所述柔性部分(330)的弹性和/或塑性变形，从而补偿所述涡轮机壳体(3)的热变形、排气沉积和/或磨损。/n

【技术特征摘要】
20181204 DE 102018220965.01.一种用于废气涡轮增压器(1)的涡轮机(2)的阀瓣组件(10)、尤其用于所述涡轮机(2)的废气门阀的阀瓣组件，所述阀瓣组件具有：
主轴(100)，其用于将所述阀瓣组件(10)可旋转地支承在涡轮机壳体(3)中；
杠杆臂(200)，其中所述杠杆臂(200)与所述主轴(100)联接；以及
阀瓣盘(300)，其中所述阀瓣盘(300)与所述杠杆臂(200)联接；
其特征在于，所述阀瓣盘(300)在所述阀瓣盘(300)的径向外部区域中具有柔性部分(330)，使得当所述阀瓣盘(300)与所述涡轮机壳体(3)内的阀瓣座(500)处于接触时，通过向所述阀瓣组件(10)施加闭合力能够引起所述阀瓣盘(300)的所述柔性部分(330)的弹性和/或塑性变形，从而补偿所述涡轮机壳体(3)的热变形、排气沉积和/或磨损。


2.根据权利要求1所述的阀瓣组件，其特征在于，阀瓣盘(300)还具有刚性部分(335)，其中，所述柔性部分(330)围绕着所述刚性部分(335)。


3.根据权利要求2所述的阀瓣组件，其特征在于，阀瓣盘(300)具有底面(302)，其中，该底面(302)具有底面积(UA)，其中，所述底面积(UA)包括指配给所述柔性部分(330)的第一子面积(TF)以及指配给所述刚性部分(335)的第二子面积(TS)。


4.根据权利要求3所述的阀瓣组件，其特征在于，所述第一子面积(TF)大于或等于所述底面积(UA)的0.2倍，尤其大于或等于所述底面积(UA)的0.4倍，特别优选大于或等于所述底面积(UA)的0.5倍。


5.根据权利要求3或权利要求4所述的阀瓣组件，其特征在于，所述阀瓣盘(300)在所述阀瓣盘(300)的边缘上具有接触点(A)，在安装后的状态下在所述阀瓣组件(10)的关闭过程中所述接触点首先与所述阀瓣座(500)接触，其中，杠杆长度(LH)被定义为在所述接触点(A)与所述第二子面积(TS)的几何重心(C)之间的距离，并且
最大长度(L最大)被定义为在所述阀瓣盘(300)的所述边缘上对置的两个点的最大距离；尤其，对LH与L最大的关系适用的是：
0.20≤LH/L最大≤0.95，尤其0.40≤LH/L最大≤0.90。


6.根据权利要求5所述的阀瓣组件，其特征在于，柔性长度(LF)被定义为该接触点(A)与所述第二子面积(TS)的外边缘之间的距离，其中，对LF/LH的关系适用的是：
0.20≤LF/LH≤0.95，尤其0.40≤LF/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·戈尔兹，J·R·沃金肖，J·瓦坦普，A·温克尔曼，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国;US