專利名稱：可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可變截面渦輪增壓器的噴嘴調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，特別是一種采用旋 葉式噴嘴結(jié)構(gòu)的可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，屬于內(nèi)燃機增壓領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
可變截面渦輪增壓器作為應(yīng)對發(fā)動機國4以上排放要求的升級換代增壓器， 已經(jīng)越來越多的被關(guān)注。可變截面增壓器大多數(shù)采用了軸向推板和徑向旋葉式 兩種調(diào)節(jié)方式，兩種方式都是通過改變進(jìn)入渦輪增壓器的氣流通道來充分利用 發(fā)動機在各個工況下排出的廢氣能量。增壓器可以按照預(yù)期的需要達(dá)到固定的 轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)了進(jìn)入發(fā)動機的增壓壓力的隨意調(diào)整?？勺兘孛鏈u輪增壓器的 調(diào)節(jié)方式實現(xiàn)了發(fā)動機全工況下的良好匹配，通過改善發(fā)動機內(nèi)部的燃燒實現(xiàn) 排放污染物的縮減，同時，改善了燃油經(jīng)濟性。
目前，可變截面渦輪增壓器主要采用了徑向旋葉式結(jié)構(gòu)，旋葉式噴嘴葉片 分布在渦輪增壓器周邊，通過旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)通道的變化。如圖l、圖2所示，渦輪殼 4中分布在動力渦輪7周邊的噴嘴葉片6在傳動機構(gòu)3的帶動下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生不同的 噴嘴環(huán)開度al，從而產(chǎn)生不同的渦前壓力，來控制增壓器的旋轉(zhuǎn)速度。在動力 渦輪7的帶動下，壓氣機葉輪11高速旋轉(zhuǎn)，將空氣壓縮并經(jīng)過壓氣機殼1收集， 送入發(fā)動機參與燃燒，旋轉(zhuǎn)過程中中間殼2實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)部件支撐的作用。噴嘴 葉片6旋轉(zhuǎn)過程中軸向通過噴嘴環(huán)支撐盤5的支撐盤配合端面10和渦輪殼支撐 端面9進(jìn)行約束。為了保證噴嘴葉片6能夠靈活旋轉(zhuǎn)，必須預(yù)留一個軸向預(yù)留 間隙d,考慮到受熱狀態(tài)下的間隙變化，軸向預(yù)留間隙d值一般為0. 05-0. 2mm， 因為這個間隙的存在，噴嘴葉片外端面8與渦輪殼支撐端面9不發(fā)生接觸，導(dǎo)致了噴嘴葉片6在工作過程中，氣體導(dǎo)向效率下降非常明顯。
傳統(tǒng)的旋葉式可變截面渦輪增壓器在渦輪端高溫氣體的調(diào)節(jié)過程中，存在 效率下降幅度達(dá)的弊端，特別是在廢氣能量有限的低速工況下，軸向預(yù)留間隙d 引起的損失更為嚴(yán)重。因此，需要設(shè)計一種可變噴嘴零運動間隙調(diào)節(jié)裝置，通 過調(diào)節(jié)裝置的相對運動消除該間隙，來改善和提升噴嘴葉片的氣體約束效率。 發(fā)明專利內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是針對旋葉式噴嘴葉片在工作過程中存在的運動間 隙，提供一種可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，能夠利用噴嘴角度變化過程中在 浮動調(diào)節(jié)裝置在前后兩個端面產(chǎn)生的壓力差，將浮動環(huán)"粘連"在噴嘴葉片的 端面上，從而消除原結(jié)構(gòu)因存在運動間隙而導(dǎo)致的效率下降問題。
為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案-
一種可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，包括渦輪殼、噴嘴葉片，所述渦輪殼 上設(shè)有渦輪殼配合凹槽和浮動環(huán)，所述浮動環(huán)位于渦輪殼配合凹槽中，浮動環(huán) 在噴嘴葉片旋轉(zhuǎn)過程中利用噴嘴葉片前后的氣流速度變化導(dǎo)致的壓力差發(fā)生軸 向運動。
以下是本發(fā)明專利對上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)
所述浮動環(huán)包括浮動環(huán)內(nèi)徑、浮動環(huán)外徑，渦輪殼配合凹槽包括凹槽內(nèi)徑、 凹槽外徑和凹槽內(nèi)端面，所述浮動環(huán)內(nèi)徑與凹槽內(nèi)徑相配合，浮動環(huán)外徑與凹 槽外徑配合。
作為一種改進(jìn)-
所述浮動環(huán)外徑與凹槽外徑形成的氣流進(jìn)氣間隙大于浮動環(huán)內(nèi)徑與凹槽內(nèi) 徑形成的氣流出氣間隙，以保證有足夠的軸向推力。 進(jìn)一步改進(jìn)所述噴嘴葉片具有噴嘴葉片外端面，噴嘴葉片外端面和凹槽內(nèi)端面對浮動 環(huán)實現(xiàn)軸向運動限位。 進(jìn)一步改進(jìn)
所述浮動環(huán)上設(shè)有對浮動環(huán)的周向旋轉(zhuǎn)限位的浮動環(huán)轉(zhuǎn)動導(dǎo)向槽。 進(jìn)一步改進(jìn)
所述浮動環(huán)上上設(shè)有浮動環(huán)軸向臺階端面，增加了軸向力接觸面積。 所述浮動環(huán)的軸向高度大于渦輪殼配合凹槽的深度。
所述浮動環(huán)上設(shè)有浮動環(huán)軸向接觸面，在噴嘴葉片小開度位置，浮動環(huán)軸 向接觸面與噴嘴葉片外端面形成零間隙配合，提高了氣流調(diào)節(jié)效率。
在浮動環(huán)軸向接觸面上設(shè)有軸向接觸面減磨槽，減少了零間隙時的摩擦阻力。
本發(fā)明中的零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置通過在渦輪殼上增加浮動環(huán)結(jié)構(gòu)，利用噴 嘴葉片在旋轉(zhuǎn)過程中在浮動環(huán)兩側(cè)形成的壓力差實現(xiàn)浮動環(huán)的左右移動，實現(xiàn) 了發(fā)動機小流量工況下的噴嘴葉片調(diào)節(jié)效率，與傳動的固定間隙傳動結(jié)構(gòu)相比， 低速氣體調(diào)節(jié)效率可以提高5%以上，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，效果明顯， 有效解決了旋葉式可變截面增壓器在氣流調(diào)節(jié)過程中的效率損失問題。
綜上，在目前渦輪增壓技術(shù)逐步向可變截面渦輪增壓器轉(zhuǎn)變的過程中，在 可變截面調(diào)節(jié)部分，有效的利用噴嘴葉片前后產(chǎn)生的壓力差，研發(fā)可變噴嘴零 間隙浮動調(diào)節(jié)裝置能夠有效提高增壓器的低速性能。該結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要廣泛 應(yīng)用于各種類型的旋葉式可變截面渦輪增壓器，具有廣闊的市場推廣價值，能 取得良好的應(yīng)用效果。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明專利作進(jìn)一步的說明


附圖1是背景技術(shù)中旋葉式可變截面渦輪增壓器的結(jié)抅示意圖； 附圖2是背景技術(shù)中旋葉式噴嘴葉片的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖3是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意附圖4是本發(fā)明實施例中噴嘴葉片小開度下噴嘴葉片與浮動環(huán)的配合示意
附圖5是本發(fā)明實施1中例浮動環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖6是本發(fā)明實施例2中浮動環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖7是本發(fā)明實施例中噴嘴葉片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中l(wèi)-壓氣機殼；2-中間殼；3-傳動機構(gòu)；4-渦輪殼；5-噴嘴環(huán)支撐盤； 6-噴嘴葉片；7-動力渦輪；8-噴嘴葉片外端面；9-渦輪殼支撐端面；10-支撐盤 配合端面；11-壓氣機葉輪；12-噴嘴葉片導(dǎo)向軸；13-噴嘴葉片導(dǎo)向軸端面；14_ 浮動環(huán)導(dǎo)向槽內(nèi)端面；15-配合凹槽內(nèi)徑；16-配合凹槽內(nèi)端面；17-配合凹槽外
徑；18-渦輪殼配合凹槽；19-浮動環(huán)軸向臺階端面；20-浮動環(huán)軸向接觸面；21_ 浮動環(huán)轉(zhuǎn)動導(dǎo)向槽；22-浮動環(huán)內(nèi)徑；23-周向限制端面；24-徑向限制端面；25-浮動環(huán)外徑；26-浮動環(huán)軸向接觸面減磨槽；27-浮動環(huán)；al-噴嘴環(huán)開度；bl-
氣流進(jìn)氣間隙；b2-氣流出氣間隙；dl-軸向推力間隙；d2-軸向移動間隙；d-軸向預(yù)留間隙；Ll-零間隙預(yù)留定位間隙；Pl-通道壓力；P2-進(jìn)氣總壓。
具體實施例方式
實施例l，如圖3、圖4所示， 一種可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，包括渦 輪殼4、噴嘴葉片6，所述渦輪殼4上設(shè)有渦輪殼配合凹槽18和浮動環(huán)27，該 渦輪殼配合凹槽18上設(shè)有配合凹槽內(nèi)徑15、配合凹槽外徑17和配合凹槽內(nèi)端 面16，該浮動環(huán)27上設(shè)有浮動環(huán)軸向臺階端面19、浮動環(huán)軸向接觸面20、浮 動環(huán)內(nèi)徑22、浮動環(huán)外徑25，所述浮動環(huán)27位于渦輪殼配合凹槽18中，當(dāng)噴嘴環(huán)開度al減小時，氣流速度加速，通道壓力P1降低，進(jìn)氣總壓P2大于通道 壓力P1，在壓力差的作用下發(fā)生軸向移動，浮動環(huán)軸向接觸面20與噴嘴葉片外 端面8接觸，形成零間隙以提高氣體調(diào)節(jié)效率，所述浮動環(huán)外徑25與配合凹槽 外徑17之間形成氣流進(jìn)氣間隙bl，浮動環(huán)內(nèi)徑22與配合凹槽內(nèi)徑15之間形成 氣流出氣間隙b2,為保證足夠的軸向推力，氣流出氣間隙b2小于氣流進(jìn)氣間隙 bl，所述的浮動環(huán)軸向臺階端面19和配合凹槽內(nèi)端面16之間形成軸向推力間 隙dl，確保進(jìn)氣總壓P2能夠快速的建立，所述的浮動環(huán)27在配合凹槽內(nèi)端面 16和噴嘴葉片外端面8之間進(jìn)行軸向運動，保留軸向運動間隙d2，所述軸向移 動間隙d2大于軸向預(yù)留間隙d，以確?？煽抗ぷ?。
如圖5、圖7所示，所述的浮動環(huán)27在渦輪殼的配合凹槽內(nèi)端面16和噴嘴 葉片外端面8之間進(jìn)行軸向運動的同時進(jìn)行徑向旋轉(zhuǎn)，以減少摩擦阻力，所述 的浮動環(huán)27上設(shè)有浮動環(huán)轉(zhuǎn)動導(dǎo)向槽21，所述的浮動環(huán)轉(zhuǎn)動導(dǎo)向槽21通過徑 向限制端面24和周向限制端面23實現(xiàn)浮動環(huán)27轉(zhuǎn)動導(dǎo)向，所述的浮動環(huán)導(dǎo)向 槽內(nèi)端面14與具備導(dǎo)向功能噴嘴葉片6上噴嘴葉片導(dǎo)向軸12的噴嘴葉片導(dǎo)向 軸端面13之間存在零間隙預(yù)留定位間隙L1，所述的零間隙預(yù)留定位間隙L1在浮 動環(huán)27實現(xiàn)零間隙時，預(yù)留一定的磨損余量。
實施例2，如圖6所示，實施例1中的浮動環(huán)27的浮動環(huán)軸向接觸面20上 還可以增設(shè)浮動環(huán)軸向接觸面減磨槽26，所述的浮動環(huán)軸向接觸面減磨槽26能 夠確保浮動環(huán)27在徑向旋轉(zhuǎn)過程中保持足夠小的接觸面積，減少摩擦損失。
本發(fā)明專利針對旋葉式可變截面渦輪增壓器，完成了可變噴嘴零間隙浮動 調(diào)節(jié)裝置的研發(fā)。通過有效利用噴嘴葉片調(diào)節(jié)過程中在葉片前后產(chǎn)生的壓力差， 推動設(shè)置在渦輪殼配合凹槽內(nèi)的浮動環(huán)軸向運動，形成浮動環(huán)與噴嘴葉片端面 的零間隙配合，解決了氣流在調(diào)節(jié)過程中的端面間隙損失問題，該類型可變噴嘴零間隙調(diào)節(jié)裝置是在原先旋葉式可變截面渦輪增壓器基礎(chǔ)上，通過在渦輪殼 上增加凹槽和浮動環(huán)完成，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，繼承性好。
現(xiàn)在我們已經(jīng)按照國家專利法對發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員會識別本文所公開的具體實施例的改進(jìn)或代替。這些修改是在本發(fā)明的 精神和范圍內(nèi)的。
權(quán)利要求
1、一種可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，包括渦輪殼(4)、噴嘴葉片(6)，其特征是所述渦輪殼(4)上設(shè)有渦輪殼配合凹槽(18)和浮動環(huán)(27)，所述浮動環(huán)(27)位于渦輪殼配合凹槽(18)中，浮動環(huán)(27)在噴嘴葉片(6)旋轉(zhuǎn)過程中利用噴嘴葉片(6)前后的氣流速度變化導(dǎo)致的壓力差發(fā)生軸向運動。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，其特征是所述 浮動環(huán)(27)包括浮動環(huán)內(nèi)徑(22)、浮動環(huán)外徑(25)，渦輪殼配合凹槽(18) 包括配合凹槽內(nèi)徑(15)、配合凹槽外徑(17)和配合凹槽內(nèi)端面(16)，所述 浮動環(huán)內(nèi)徑(22)與配合凹槽內(nèi)徑(15)相配合，浮動環(huán)外徑(25)與配合凹 槽外徑(17)配合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，其特征是所述 浮動環(huán)外徑(25)與配合凹槽外徑(17)形成的氣流進(jìn)氣間隙(bl)大于浮動 環(huán)內(nèi)徑(22)與配合凹槽內(nèi)徑(15)形成的氣流出氣間隙(b2)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，其特征是所述 噴嘴葉片(6)具有噴嘴葉片外端面(8)，噴嘴葉片外端面(8)和配合凹槽內(nèi) 端面(16)對浮動環(huán)實現(xiàn)軸向運動限位。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，其特征是所述 浮動環(huán)(27)上設(shè)有對浮動環(huán)的周向旋轉(zhuǎn)限位的浮動環(huán)轉(zhuǎn)動導(dǎo)向槽(21)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，其特征是所述 浮動環(huán)上(27)上設(shè)有浮動環(huán)軸向臺階端面(19)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，其特征是 所述浮動環(huán)(27)的軸向高度大于渦輪殼配合凹槽(18)的深度。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，其特征是所述 浮動環(huán)(27)上設(shè)有浮動環(huán)軸向接觸面(20)，在噴嘴葉片(6)小開度位置， 浮動環(huán)軸向接觸面(20)與噴嘴葉片外端面(8)形成零間隙配合。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，其特征是在浮 動環(huán)軸向接觸面(20)上設(shè)有軸向接觸面減磨槽(26)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可變噴嘴零間隙浮動調(diào)節(jié)裝置，包括渦輪殼、噴嘴葉片，所述渦輪殼上設(shè)有渦輪殼配合凹槽和浮動環(huán)，所述浮動環(huán)位于渦輪殼配合凹槽中，浮動環(huán)在噴嘴葉片旋轉(zhuǎn)過程中利用噴嘴葉片前后的氣流速度變化導(dǎo)致的壓力差發(fā)生軸向運動，通過在渦輪殼上增加浮動環(huán)結(jié)構(gòu)，利用噴嘴葉片在旋轉(zhuǎn)過程中在浮動環(huán)兩側(cè)形成的壓力差實現(xiàn)浮動環(huán)的左右移動，實現(xiàn)了發(fā)動機小流量工況下的噴嘴葉片調(diào)節(jié)效率，與傳動的有定間隙傳動結(jié)構(gòu)相比，低速氣體調(diào)節(jié)效率可以提高5％以上，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，效果明顯，有效解決了旋葉式可變截面增壓器在氣流調(diào)節(jié)過程中的效率損失問題。
文檔編號F02B37/24GK101598037SQ20091001664
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者李延昭, 楊金玉, 航 王, 郭倫海, 郭宗利, 郭曉偉 申請人:壽光市康躍增壓器有限公司