用于涡轮增压器护罩的防旋转销构件制造技术

提出一种用于涡轮机的销构件，所述涡轮机具有被布置成在涡轮机壳体内旋转的护罩。销构件被配置为限制该旋转。它是一件式元件，包括圆柱形主体和用于护罩的相反运动的限制表面。圆柱形主体和用于护罩的相反运动的限制表面。圆柱形主体和用于护罩的相反运动的限制表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于涡轮增压器护罩的防旋转销构件


[0001]本专利技术涉及用于在诸如涡轮增压器的涡轮机的气体入口处定位的叶片布置。

技术介绍

[0002]涡轮增压器是众所周知的用于以高于大气压的压力(增压)向内燃机的进气口供应空气的设备。传统的涡轮增压器主要包括被安装在涡轮机壳体内的可旋转轴上的排放气体驱动涡轮机叶轮。涡轮机叶轮的旋转使被安装在压缩机壳体内的轴的另一端上的压缩机叶轮旋转。压缩机叶轮将压缩空气输送到发动机的进气歧管，从而增加发动机功率。涡轮增压器轴通常由轴颈和止推轴承支撑，包括位于被连接在涡轮机和压缩机叶轮壳体之间的中央轴承座内的合适的润滑系统。
[0003]在已知的涡轮增压器中，涡轮机级包括：涡轮机腔室，其中涡轮机叶轮被安装在所述涡轮机腔室内；环形入口通道，所述环形入口通道被限定在围绕涡轮机腔室布置的面向的径向壁之间；入口，所述入口围绕入口通道布置；出口通道，所述出口通道从涡轮机腔室轴向延伸。通道和腔室连通，使得被允许进入入口腔室的加压的排放气体经由涡轮机通过入口通道到出口通道流动，并使涡轮机叶轮旋转。
[0004]已知通过在入口通道中设置被称为喷嘴叶片的叶片，以便于使流动通过入口通道的气体朝向涡轮机叶轮的旋转的方向偏转，从而改进涡轮机性能。每个叶片大致是薄片状的，并且被定位成一个径向外表面被布置成阻碍在入口通道内的排放气体的运动，即在入口通道内的排放气体的运动的径向内向分量使得引导排放气体抵靠叶片的外表面，并然后被改变方向成周向运动。
[0005]涡轮机可以是固定的或可变几何形状类型。可变几何形状类型涡轮机与固定几何形状涡轮机的不同处在于：入口通道的几何形状可以变化以优化质量流动速率的区间中的气体流动速度，使得涡轮机的功率输出可以改变以适应变化的发动机需求。
[0006]在可变几何形状涡轮增压器的一种形式中，喷嘴环携带有多个轴向延伸的叶片，所述叶片延伸到空气入口中，并通过在形成空气入口的径向延伸壁的护罩中的相应孔(“槽”)。喷嘴环可通过致动器轴向移动以控制空气通道的宽度。喷嘴环的移动还控制叶片突出通过相应槽的程度。护罩是环形的并且环绕旋转轴线。
[0007]这种可变几何形状涡轮增压器的示例在图1(a)和图1(b)中被示出，取自US 8,172,516。图示的可变几何形状涡轮机包括限定入口腔室2的涡轮机壳体1，来自内燃机(未被示出)的气体被输送到入口腔室2。排放气体从入口腔室2经由环形的入口通道4流动到出口通道3。入口通道4在一侧上由构成喷嘴环的可移动环形壁构件5的面限定，而在相对侧上由覆盖在面向壁中的环形凹部8的开口的环形护罩6限定。护罩6是限定中心孔并且环绕旋转轴线的环形构件(一件式单元)。面向的壁由涡轮机壳体1的部分28限定。护罩6通过在护罩6的径向外侧处的支架29被连接到涡轮机壳体1的部分28。在一些布置中，保留环(未被示出)被设置成部分地插入在支架29中的径向向外面向的凹部中，并且保留环的径向外部分被涡轮机壳体1的部分28保持。
[0008]从入口腔室2流动到出口通道3的气体穿过涡轮机叶轮9，并因此扭矩被施加到由驱动压缩机叶轮11的轴承组件14支撑的涡轮增压器轴10。压缩机叶轮11围绕旋转轴线100的旋转使在空气入口12中存在的环境空气加压并将加压空气输送到空气出口13，加压空气从所述空气出口13被馈送到内燃机(未被示出)。涡轮机叶轮9的速度取决于穿过环形入口通道4的气体的速度。对于流动到入口通道中的气体的质量的固定速率，气体速度是入口通道4的宽度的函数，宽度通过控制喷嘴环5的轴向位置可调节。随着入口通道4的宽度被减小，穿过它的气体的速度增加。图1(a)示出了被关闭到最小宽度的环形入口通道4，而在图1(b)中，入口通道4被示出为完全打开。
[0009]喷嘴环5支撑一排周向并且等间隔开的叶片7，所述叶片7中的每一个穿过入口通道4延伸。叶片7被定向成使流动通过入口通道4的气体朝向涡轮机叶轮9的旋转方向偏转。当喷嘴环5靠近环形护罩6和面向的壁时，叶片7突出通过在护罩6中适当配置的槽并进入凹部8中。每个叶片具有更靠近旋转轴线100的“内”主表面，以及更远离旋转轴线100的“外”主表面。喷嘴环5和护罩6都处于围绕轴线100的固定角度位置。叶片7在图1(a)和图1(b)中被图示为具有倒角端部分(朝向图的右边)，但在大多数现代布置中，叶片沿其整个长度纵向对称，或者由两部分组成，其中每个部分纵向对称，但在沿轴向方向被观察时具有彼此不同的轮廓。
[0010]气动或液压操作的致动器16可操作以经由致动器输出轴(未被示出)控制在由涡轮机壳体的部分26限定的环形空腔19内的喷嘴环5的轴向位置，所述致动器输出轴被连接到箍筋构件(未被示出)。箍筋构件又与支撑喷嘴环5的轴向延伸的导向杆(未被示出)接合。因此，通过致动器16的合适的控制，导向杆的轴向位置可以被控制，从而喷嘴环5的轴向位置可以被控制。应当理解，电动操作的致动器可以被使用以代替气动或液压操作的致动器16。
[0011]喷嘴环5具有相应地延伸到环形空腔19中的轴向延伸的内环形法兰17和外环形法兰18，壁27将环形空腔19与腔室15分隔。内密封环20和外密封环21被相应地设置为使喷嘴环5相对于环形空腔19的内环形表面和外环形表面密封，同时允许喷嘴环5在环形空腔19内滑动。内密封环20在形成在空腔19的内表面中的环形凹槽22内被支撑并且承靠喷嘴环5的内环形法兰17，而外密封环21在被设置在喷嘴环5的环形法兰18内的环形凹槽23内被支撑并且承靠在空腔19的径向最外的内表面。可以理解，内密封环20可以被安装在法兰17中的环形凹槽中，而不是被示出的，和/或外密封环21可以安装在被设置在空腔的外表面内的环形凹槽内，而不是被示出的。第一组压力平衡孔25被设置在相邻孔之间限定的叶片通道内的喷嘴环5中，而第二组压力平衡孔24被设置在喷嘴叶片通道的半径外部的喷嘴环5中。
[0012]应注意，在其他已知的涡轮机中，喷嘴环是被轴向固定的，并且致动器反而被设置为用于在平行于旋转轴线的方向中平移护罩。这是已知的“移动护罩”布置。
[0013]在采用通过在护罩中的槽而突出的叶片的已知的可变几何形状涡轮机中，在叶片和槽的边缘之间被设置有间距，以在涡轮增压器变得更热时允许叶片的热膨胀。在沿轴向方向上观察时，叶片和槽具有相同的形状，但是叶片小于槽。在通常的布置中，叶片被定位成每个叶片的轴向中心线在对应的槽的中心，使得在远离横向于涡轮机的轴线的中心线的所有方向中，从中心线到叶片的表面的距离与从中心线到对应的槽的边缘的距离的比例相同。在叶片和槽之间的间距被大致布置成在室温(在此被定义为20摄氏度)下在叶片的整个
外围周围(例如，对于46.5mm的喷嘴半径，间距可以是0.23mm，或喷嘴半径的0.5％)的叶片的中心距旋转轴线的距离(“喷嘴半径”)的至少约0.5％。这意味着，如果叶片中的每一个垂直于轴向方向逐渐热膨胀，则围绕叶片的外围的所有点会在相同时刻接触槽上的对应点。在所有较低的温度下，在叶片的整个外围和对应槽的边缘之间存在间距。

技术实现思路
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种适于限制护罩相对于涡轮机壳体旋转运动的销构件，所述销构件包括限定销轴线的大致圆柱形主体以及在所述圆柱形主体的一端处的头部部分，所述头部部分与圆柱形主体一体形成，使得所述头部部分和所述圆柱形主体一起形成一件式单元，所述头部部分具有限制表面和相反的定位表面，所述限制表面用于在使用中承靠所述护罩的表面并限制其旋转运动，所述定位表面用于定位所述销构件，所述限制表面和所述定位表面沿第一方向彼此间隔开；所述销构件的所述头部部分具有横向于所述销轴线的头部表面，所述头部表面在一侧以所述限制表面为边界，在另一侧以所述定位表面为边界，所述限制表面沿横向于第一方向和所述销方向的第二方向的跨度H1小于所述定位表面沿第二方向的跨度H2。2.根据权利要求1所述的销构件，其中，所述头部表面基本上由两个大致矩形部分组成，其中所述矩形部分的第一个沿所述第二方向比所述矩形部分的第二个更远，所述矩形部分的第一个具有比所述矩形部分的第二个更大的面积，所述第一矩形部分和第二矩形部分均由定位表面界定。3.根据权利要求2所述的销构件，其中，所述销构件的所述头部部分沿第一方向具有比在所述第二矩形部分沿所述第一方向的跨度W2更大的跨度W1。4.根据前述权利要求中任一项所述的销构件，其中，所述限制表面是凸形的。5.根据权利要求4所述的销构件，其中，所述限制表面具有平行于所述销轴线的平移对称性，所述限制表面具有曲率半径R。6.根据权利要求5所述的销构件，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙，
申请(专利权)人：康明斯有限公司，
类型：发明
国别省市：