CN102071976A - 涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变几何形状涡轮机，包括涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮安装在壳体内用于绕涡轮机轴线旋转，所述壳体限定所述涡轮机叶轮周围的环形入口，所述入口在第一入口和第二入口侧壁之间被限定；以及圆筒形套筒，所述圆筒形套筒可轴向移动穿过所述环形入口以改变经过所述入口的气流路径的尺寸；其中所述环形入口被在所述第一入口侧壁和所述第二入口侧壁之间轴向间隔的两个或更多环形隔板分隔为至少三个轴向偏置的环形入口部分；轴向延伸到至少一个入口部分中的入口叶片，并且所述入口叶片限定圆周相邻的入口通道；以及其中所述至少两个隔板中的每一个都径向延伸到入口叶片的内侧，所述入口叶片延伸到与相应的隔板相邻的至少一个入口部分中；以及其中所述至少两个所述隔板中的第一隔板的内径与相邻于所述第一隔板的所述环形入口部分的一个中的径向最内侧叶片的尾缘之间的距离大于所述至少两个隔板中的第二隔板的内径与相邻于所述第二隔板的环形入口部分的一个中的径向最内侧叶片的尾缘之间的距离。

Description

涡轮机

技术领域

本发明涉及一种可变几何形状涡轮机机。该可变几何形状涡轮机机可以例如形成涡轮增压器的一部分。

背景技术

涡轮增压器是众所周知的以高于大气压的压力(增压压力)向内燃机的入口供给空气的装置。传统的涡轮增压器基本上包括安装在涡轮机壳体内的旋转轴上的由废气驱动的涡轮机叶轮，所述涡轮机壳体被连接到发动机出口歧管的下游。涡轮机叶轮的旋转使安装在压缩机壳体内的旋转轴另一端上的压缩机叶轮旋转。压缩机叶轮向发动机入口歧管输送压缩空气。涡轮增压器轴传统地被包括适当的润滑系统的轴颈和推力轴承支撑，其位于连接在涡轮机和压缩机叶轮壳体之间的中心轴承壳体内。

典型的涡轮增压器的涡轮机级包括：在其中安装有涡轮机叶轮的涡轮机室；在设置于涡轮机室周围的相对的径向壁之间限定的环形入口；设置于环形入口周围的进口蜗壳；以及从涡轮机室延伸的出口通道。所述通道与涡轮机室连通，使得被导入进口蜗壳的增压废气通过入口经过涡轮机流到出口通道同时使涡轮机叶轮旋转。已知的是：通过在入口设置叶片，即喷嘴叶片，来提高涡轮机性能以便使流动通过入口的气体偏转。也就是说，流动通过环形入口的气体流动经过入口通道(其被相邻的叶片所限定)，该入口通道能够引起气流涡旋，使流动方向转向涡轮机叶轮的旋转方向。

涡轮机可以具有固定或者可变几何类型。可变几何形状涡轮机与固定几何形状涡轮机的区别在于其入口的尺寸可以变化以在一个质量流率的范围内优化气体流动速度，使涡轮机的功率输出可以变化以适应不同的发动机需求。例如，当被输送至涡轮机的废气量相对较小时，到达涡轮机叶轮的气体速度被维持在某个水平，该水平通过使用可变几何机构来减小入口的尺寸确保涡轮机有效操作。设有可变几何形状涡轮机的涡轮增压器被称为可变几何形状涡轮机增压器。

设置于可变几何形状涡轮机增压器内的喷嘴叶片可以具有不同的形式。在一种类型中，被称为“滑动喷嘴环”，所述叶片被固定到轴向可移动壁，该壁滑动穿过入口通道。所述轴向可移动壁向相对的罩板移动以关闭入口通道，并且在这样做时，叶片通过罩板中的孔。可选地，喷嘴环固定于涡轮机的一个壁而罩板在叶片的上方移动以改变入口通道的尺寸。

可变几何形状机构的移动部件，无论是喷嘴环还是罩板，都被支撑以在涡轮增压器壳体(通常是涡轮机壳体或增压器轴承壳体)的一部分的腔中沿轴向移动。它可以相对于腔壁密封以降低或阻止喷嘴环背部周围的泄流。

可变几何形状机构的可移动壁通过包括致动器和连杆机构的合适的致动器组件轴向位移。已知的该致动器组件的实例被US5,868,552公开。该连杆机构包括在轴承壳体内被枢转支撑的、具有两个臂的轭，每个臂都延伸到与各自的推杆的接合中，在该推杆上安装有移动部件(本实例中是喷嘴环)。轭安装在轴上，该轴枢接在轴承壳体内并且将曲柄支撑到轴承壳体外部，该壳体以适当方式连接到致动器。移动轭的致动器可以具有多种形式，包括气动、液压以及电动形式等等，并且可以以多种形式与轭连接。所述致动器通常在发动机控制单元(ECU)的控制下调节移动壁的位置，以修正通过涡轮机的气流，从而满足性能需求。

在使用中，轴向力通过流过入口的空气流被施加在可移动壁上，所述轴向力应当由致动器组件调节。另外，由于气流叶片通道朝向涡轮机叶轮的旋转方向偏转，因此转矩被授予喷嘴环。如果所述喷嘴环是可变几何形状机构的可移动壁，那么该转矩也起反作用，或者由诸如连杆机构的部分的致动器组件调节。

发明内容

本发明的一个目的是消除或减轻上述缺陷。本发明的另一个目的是提供一种改进的或者可选的可变几何形状机构和涡轮机。

根据本发明的一个方面，提供一种可变几何形状涡轮机，涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮安装在壳体内用于绕涡轮机轴线旋转，所述壳体限定所述涡轮机叶轮周围的环形入口，所述入口在第一入口和第二入口侧壁之间被限定；以及圆筒形套筒，所述圆筒形套筒可轴向移动穿过所述环形入口以改变经过所述入口的气流路径的尺寸；其中所述环形入口被在所述第一入口侧壁和所述第二入口侧壁之间轴向间隔的两个或更多环形隔板分隔为至少三个轴向偏置的环形入口部分；轴向延伸到至少一个入口部分中的入口叶片，并且所述入口叶片限定圆周相邻的入口通道；以及其中所述至少两个隔板中的每一个都径向延伸到入口叶片的内侧，所述入口叶片延伸到与相应的隔板相邻的至少一个入口部分中。

径向向入口叶片内侧延伸的至少两个隔板可以具有不同的内径。

根据本发明的另一方面，提供一种可变几何形状涡轮机，其具有涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮安装在壳体内用于绕涡轮机轴线旋转，所述壳体限定所述涡轮机叶轮周围的环形入口，所述入口在第一入口和第二入口侧壁之间被限定；圆筒形套筒，所述圆筒形套筒可轴向移动穿过所述环形入口以改变经过所述入口的气流路径的尺寸；其中所述环形入口被在所述第一入口侧壁和所述第二入口侧壁之间轴向间隔的两个或更多环形隔板分隔为至少三个轴向偏置的环形入口部分；轴向延伸到至少一个入口部分中的入口叶片，并且所述入口叶片限定圆周相邻的入口通道；其中所述至少两个隔板中的每一个都径向延伸到入口叶片的内侧，所述入口叶片延伸到与相应的隔板相邻的至少一个入口部分中，其中所述至少两个所述隔板中的第一隔板的内径与相邻于所述第一隔板的所述环形入口部分的一个中的径向最内侧叶片的尾缘之间的距离大于所述至少两个隔板中的第二隔板的内径与相邻于所述第二隔板的环形入口部分的一个中的径向最内侧叶片的尾缘之间的距离。

相邻于所述第一隔板的所述环形入口部分的所述一个在第一方向上从第一隔板轴向移位，并且其中相邻于所述第二隔板的所述环形入口部分的所述一个在第一方向上从第二隔板轴向移位。

至少两个隔板具有不同的内径，所述至少两个隔板径向地延伸至各自相邻的入口部分内的入口叶片内侧。

由至少两个径向地延伸至各自相邻的入口部分内的入口叶片内侧的隔板所形成的轴向轮廓基本与由涡轮机叶轮的旋转掠过的表面的轴向轮廓相对应。

至少三个径向地延伸至各自相邻的入口部分内的入口叶片内侧的隔板的相对内径通常沿轴向方向增加。

至少两个所述隔板中的至少两个具有内径，使得隔板内径和邻近该隔板的入口部分中的径向最内侧的叶片尾缘之间的、相对于涡轮机轴线的径向距离大于在隔板轴向位置处的所述径向最内侧叶片尾缘与涡轮机叶轮外径之间的径向距离的通常50％，通常60％，通常70％，通常80％，通常95％或者通常90％。

根据本发明的另一方面，提供一种可变几何形状涡轮机，其涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮安装于壳体内用于绕涡轮机轴线旋转，所述壳体限定涡轮机叶轮周围的环形入口，所述环形入口在第一日以继夜侧壁和第二入口侧壁之间被限定；以及圆筒形套筒，所述圆筒形套筒可轴向移动穿过所述环形入口以改变通过入口的气流路径的尺寸；其中环形入口被设置在第一入口侧壁和第二入口侧壁之间的一个或多个轴向间隔开的环形隔板分隔为至少两个轴向偏置的环形入口部分；入口叶片，所述入口叶片轴向延伸到至少一个入口部分中，并且限定圆周相邻的入口通道；以及其中一个或多个隔板中的至少一个径向延伸到入口叶片的内侧，所述入口叶片延伸到与相应的隔板径向相邻的至少一个入口部分中，以及其中至少一个所述一个或多个隔板中的至少一个具有内径，使得隔板内径和邻近该隔板的入口部分中的径向最内侧的叶片尾缘之间的相对于涡轮机轴线的径向距离大于在隔板轴向位置处的所述径向最内侧叶片的尾缘与涡轮机叶轮外径之间的径向距离的通常50％。

隔板内径和邻近该隔板的入口部分中的径向最内侧的叶片尾缘之间的相对于涡轮机轴线的径向距离大于在隔板轴向位置处所述径向最内侧叶片尾缘与涡轮机叶轮外径之间的径向距离的通常60％，通常70％，通常80％，同茶馆90％或通常95％。

可变几何形状涡轮机可以包括将环形入口沿轴向分隔成三个或更多环形区域的两个或多个轴向间隔的入口隔板，其中入口叶片延伸穿过所述的环形区域的至少三个。

至少一些入口叶片可以在内外侧的侧壁之间延伸穿过环形入口的全部宽度。例如，入口叶片的环形阵列可以在内外侧壁之间延伸穿过环形入口，并且两个或多个环形入口隔板可以在环形入口内被轴向间隔开，环形入口与叶片一起限定三个或多个轴向间隔开的入口通道的环形阵列。

一些包括上述入口叶片的可变几何形状涡轮机，可以使延伸穿过所述入口的环形部分的至少多数叶片的尾缘位于比限定所述环形部分的隔板的内径更大的半径上。

在一些可变几何形状涡轮机中，所有延伸穿过入口环形部分的叶片都具有一个位于比限定环形部分的隔板的内径更大的半径处的尾缘。在一些实施例中，每个环形隔板的内径都小于环形入口上任意叶片的前缘半径。

延伸穿过入口第一环形部分的叶片的至少一些具有不同于延伸穿过入口的第二环形部分的至少一些叶片的结构。

延伸穿过入口第一环形部分的至少一些叶片的尾缘可以相对于延伸穿过入口的第二环形部分的至少一些叶片的尾缘位于不同的半径上。在一些实施例中，所有延伸穿过入口第一环形部分的叶片的尾缘位于不同于所有延伸穿过入口第二环形部分的叶片的尾缘的半径的半径上。在一些实施例中，入口的一个环形部分的叶片的尾缘位于与延伸穿过入口的其它环形部分的叶片的尾缘的半径不同的最小半径上。

环形入口可以在环绕的涡壳(包括被隔开的涡壳或向环形入口输送气流的相似的空腔)的下游被限定。入口的有效轴向宽度在套筒的自由端和内侧壁或外侧壁(取决于套筒安装于壳体的哪一侧)之间被限定。

附图说明

现在将通过参考附图来描述本发明详细的实施例。

图1是包括可变几何形状涡轮机的已知涡轮增压器的轴向横截面图。

图2是表现在图1中示出的涡轮机的环形入口的部分圆周的一部分周围的径向视图的示意图。

图3是通过部分的、根据本发明的实施例的、包括可变几何形状涡轮机的涡轮增压器的轴向横截面图。

图4a和4b表示图3的涡轮机的喷嘴组件的细节图。

图5是表现在图4a和4b的喷嘴组件的环形入口的圆周的一部分周围的径向视图的示意图。

图6是图5的示意图，其被修改以示出形成图4a和4b的喷嘴组件的一部分的套筒。

图7a至7d是通过根据本发明的可选实施例的可变几何形状涡轮机的一部分的轴向横截面图。

图8a至8c是本发明其他实施例的示意图。

图9表示本发明的又一实施例的示意图。

图10a至10f，11a至11d，12，以及13a至13d分别是根据本发明的不同实施例的在各自的入口结构的圆周的一部分周围的径向视图的示意图。

图14a至14c表示本发明的另一实施例的示意图。

图15a和15b是通过根据本发明的另一实施例的涡轮机的一部分的轴向横截面图。

图16a和16b是通过根据本发明的另一实施例的涡轮机的一部分的轴向横截面图。

图17a至17c示出根据本发明实施例的入口套筒的细节。

图18a和18b示意地示出对本发明实施例的可能的改动的细节。

具体实施方式

参照附图1，本图表示已知的涡轮增压器，其包括可变几何形状涡轮机壳体1和压缩机壳体2，该可变几何形状涡轮机机壳体和压缩机壳体通过中央轴承壳体3互相连接。涡轮增压器轴4通过轴承壳体3从涡轮机壳体1延伸至压缩机壳体2。涡轮机叶轮5安装在轴4的一端上用于在涡轮机壳体1内旋转，压缩机叶轮6安装在轴4的另一端上用于在压缩机壳体2内旋转。轴4在位于轴承壳体内的轴承组件上绕涡轮增压器轴线4a旋转。

涡轮机壳体1限定涡壳7，气体从内燃机(未示出)输送到涡壳。废气通过环形入口9和涡轮机叶轮5从涡壳7流到轴向出口通道8。入口9被限定在侧壁之间，一个侧壁是可移动环形喷嘴环壁组件11的径向壁的表面10，而相对的侧壁是环形的盖板12。盖板12覆盖涡轮机壳体1内的环形凹槽13的开口。

喷嘴环11支撑一列沿圆周等距布置的喷嘴叶片14，每个叶片都延伸穿过入口9的整个轴向宽度。喷嘴叶片14被定位使得流动通过入口9的气体向涡轮机叶轮5的旋转方向偏转。当喷嘴环11接近环形盖板12时，叶片14突出通过盖板12中适当配置的狭槽而进入到凹槽13中。

致动器(未示出)可操作以通过致动器输出轴(未示出)控制喷嘴环11的位置，致动器输出轴被连接至蹬形元件15(stirrup member)。蹬形元件15依次与轴向延伸的导向杆16接合，该导向杆支撑喷嘴环11。因此，通过致动器(例如气动式或电动式或其它适合的类型的致动器)的适当控制，导向杆16的轴向位置和喷嘴环11的轴向位置可以被控制。可以领会，喷嘴环的安装细节以及导向布置的细节可以与那些图示的不同。

喷嘴环11具有轴向延伸的径向的内环形凸缘17和外环形凸缘18，它们延伸到设置在涡轮机壳体1中的环形腔19中。分别设置内和外密封环20和21以相对于环形腔19的内和外环形表面密封喷嘴环11，同时允许喷嘴环11在环形腔19内部滑动。内密封环20在形成于腔19的径向内环形表面中的环形槽内被支撑，并且抵靠喷嘴环11的内环形凸缘17支撑。外密封环21在形成于腔19的径向外环形表面中的环形槽内被支撑，并且抵靠喷嘴环11的外环形凸缘18支撑。

从入口涡壳7流到出口通道8的气体横过涡轮机叶轮5，并且因此转矩被施加到轴4以驱动压缩机叶轮6。压缩机叶轮6在压缩机壳体2内的旋转给空气入口22中的环境空气加压并且将加压的空气传送到空气出口涡壳23，从出口涡壳空气被供给到内燃机(未示出)。涡轮机叶轮5的速度取决于通过环形入口9的气体的速度。对于流到入口9中的气体的质量的固定比率，气体速度是入口9的宽度的函数，宽度可以通过控制喷嘴环11的轴向位置来调节。(当入口9的宽度减小时，流经入口的气体速度增加。)图1示出环形入口9完全打开。入口通道9可以通过朝向盖板12移动喷嘴环11被关至最小。

参照附图2，图2是表现在图1的涡轮机的环形入口9的圆周的一部分周围的径向视图的示意图，展开并被铺平在纸的平面中。在该图中，喷嘴环11处于完全打开的位置，使得平行的线11和12分别表示喷嘴环11和盖板12，平行线14表示延伸穿过入口9的喷嘴叶片14的前缘。尺寸c是入口9的圆周的一部分，尺寸w是环形入口9的最大宽度。从图2中可以看到喷嘴叶片14将环形入口9分成圆周邻近入口通道14a的环形阵列。每个入口通道14a通常径向延伸，但是具有前掠(具有减小的半径)，该前掠由前述设计用以使通过入口9的气流向涡轮机叶轮的旋转方向偏转的叶片14的结构产生。延伸穿过入口9的整个宽度w的每个入口通道14a的几何形状由叶片14的结构和间距限定，如图所示都具有矩形横截面。

图3是根据本发明的一个实施例的包括可变几何形状涡轮机的涡轮增压器的一部分的横截面图。其中与图1和图3中相应的特征由相同的附图标记表示。“轴向的”和“轴向地”的基准应当被理解为是指涡轮机叶轮的旋转轴线。图3示出除去压缩机(未示出)的涡轮增压器的轴承壳体3和涡轮机壳体1。如同图1中已知的涡轮增压器一样，涡轮增压器轴4延伸穿过轴承壳体3到涡轮机壳体1并且涡轮机叶轮5被安装在涡轮机壳体1内的轴4的一端。涡轮机壳体1限定涡壳7，废气流从涡壳被输送至环绕涡轮机叶轮5的环形入口9。

根据本发明，入口9的尺寸通过控制轴向滑动的圆筒形套筒30可变，套筒支撑在导向杆31上，该导向杆可滑动地安装在由轴承壳体3限定的空腔19之内。导向杆31可以具有与图1所示的导向杆16大体相同的构形，并且经由连接到导向杆31的内侧端31a的轭以相同的方式驱动。导向杆31的外侧端31a连接到套筒30的沿径向延伸的凸缘30a。如图所示，各自分离的凸缘30a可以被提供以连接到导向杆31，或者套筒30可以包括连接到导向杆31的单个的环形径向延伸的凸缘。套筒30具有一个突出到入口9中的自由端，使得入口的宽度可以通过套筒30经由导向杆31的适当的移动和定位以一种受控的方式被改变。

并且，根据本发明，入口9(至少部分)被限定在涡轮机壳体相对的侧壁之间，所述壳体在本实施例中包括喷嘴组件34的喷嘴环32和33。喷嘴组件34(连同一段套筒30，以及导向杆31一起)在图4a和4b中被更详细地描述。喷嘴组件34的第一喷嘴环32径向延伸穿过涡轮机壳体空腔19的开口到达套筒30。密封环35使喷嘴环32相对于套筒30密封以防止在入口9和空腔19之间发生气体泄漏。类似的，密封环36使喷嘴环32相对于邻近喷嘴环32的径向内部周围的涡轮机壳体密封。喷嘴环组件34的第二喷嘴环33被固定到涡轮机壳体的径向壁，在由涡轮机壳体限定的环形浅槽内，并且被密封环相对于该环形浅槽密封以防止喷嘴环33和涡轮机壳体之间气体泄漏。

沿圆周等间隔布置的喷嘴叶片37的环形阵列在第一和第二喷嘴环32和33之间延伸。喷嘴叶片37将环形入口分成沿圆周间隔的入口部分。径向延伸的环形入口隔板38a、38b和38c在喷嘴环32和33之间轴向等间隔布置，并且进一步将环形入口9分成多个轴向间隔的入口部分。隔板38是与涡轮机轴线共轴的相对较薄的环，并且与喷嘴环32和33平行定位，以使它们具有径向延伸的表面。因此，叶片37与入口隔板38a-38c一起将环形入口9分成多个离散的入口通道39(图中没有对所有的做出单独标注)，通道在图5中更好的表示出，图5是与图2中示出的表现已知入口结构相对应的表现喷嘴组件34的圆周展开的一部分的径向视图的示意图。此外，尺寸w是入口9的整个宽度而尺寸c是入口的圆周的一部分。

参照附图5，叶片37以及入口隔板38a-38c将入口9分成四个圆周间隔的入口通道39a、39b、39c和39d的轴向间隔的环形阵列。相反，图2中已知布置具有圆周间隔的入口通道的单个环形阵列，所述入口通道中的每一个都延伸穿过入口9的整个宽度。入口通道39a-39d的实际结构由叶片37和隔板38a至38c的结构来限定，但是如图所示，可以看到通道具有通常为矩形(在这种情况下接近正方形)的横截面。入口通道39a-39d中的每一个都将气流导向涡轮机叶轮，并且由于叶片37的扫掠使气流转向涡轮机叶轮5的旋转方向。在本实施例中，每个环形阵列中的入口通道39都在圆周上相邻并且环形阵列39a至39d中的每一个都与下一个环形阵列轴向相邻。

如上所述，入口9的尺寸可以通过滑过叶片和隔板的外径的套筒30的轴向位置的调节来控制。因此，依据套筒30的定位，入口通道39a-39d的一个或多个轴向间隔的环形阵列可阻挡或部分阻挡通过入口9的气流。例如，图4a示出了处于几乎完全打开位置的套筒30，在该位置上气体通道39a的第一环形阵列部分地阻挡气流，而入口通道39b-39d的第二至第四环形阵列对气流完全打开。图4b(和图3)示出了位于完全关闭位置的套筒30，在该位置套筒30的端部抵靠喷嘴环33支撑，并且所有四个入口通道39a-39d的轴向相邻的环形阵列都被关闭(在套筒30和喷嘴环33之间容易有最小量的气体泄漏到入口通道中的趋势)。

通过在打开和关闭位置之间控制套筒30的位置，指定数量的入口通道39a-39d的环形阵列可以被打开或封闭，或者是部分打开/封闭。例如，通过定位套筒30，以使套筒的自由端与第一入口隔板38a轴向对准，入口通道39a的第一环形阵列对气流关闭以及入口通道39b-39d的第二至第四环形阵列对气流完全打开。类似地，通过在入口隔板38b和38c之间的部分通路上定位套筒30的自由端，入口通道39a和39b的第一和第二环形阵列将被完全关闭，入口通道39d的第四环形阵列被完全打开而入口通道39c的第三环形阵列将部分地打开。这在图5中示图的基础上附加了套筒30的图6中示意性地示出。

在上述(以及下述)本发明的实施例中，套筒30可以完全关闭入口，也就是完全封闭所述入口9。在其它的实施例中，套筒不需要能够完全关闭入口，但是可以具有一个“关闭”位置，在该位置上，通道39的最后阵列至少部分地打开。例如，套筒的自由端可以设有轴向延伸的脊面，该脊面可以为套筒的关闭位置提供硬停，并具有在套筒的圆周周围的脊面之间限定的流动间隙。

在本发明的该实施例中，增加的气流速度通过在入口通道39的上游减小入口9的尺寸来实现。在没有入口隔板38的情况下，加速通过套筒30端部的气体将在其到达涡轮机叶轮5之前轴向膨胀穿过入口9的整个宽度。这将在气流流经入口时造成气流中大量能量的流失，这将可能使期望的由收缩入口所带来的效果严重失效。由此，可以预料这样的可变几何形状涡轮机效率非常低下并且不能实行诸如用在涡轮增压器的涡轮机中的多种应用。根据本发明，由于套筒30移动超过第一和后面的入口隔板，气体在其中膨胀的入口9的容量减小，这类似于通过气流在涡轮机叶轮上游的入口9内的膨胀减小能量损失的可能。这反过来显著提高了所述入口的效率。由于套筒的自由端与给定的入口隔板对准，这有效地相当于移动径向壁构件。在这些位置之间可能会损失效率，但这不至于达到与没有任何隔板时相同的程度。出人意料地，通过模拟表明本发明的入口结构的效率甚至比一些已知的具有移动壁入口结构的效率要高，尤其是具有较小的入口宽度时。

图3至图6中示出的本发明的实施例具有三个入口隔板38，但是在可选实施例中可以具有超过或不足三个的隔板。例如，只提供位于喷嘴环32和33的中间的单个入口隔板可以有效地将效率提供到足够程度，该效率超过没有任何入口隔板可达到的效率，以提供用于涡轮增压器或其它应用的高效可变几何形状涡轮机结构。

涡轮机入口的效率可期望根据与某个或每个入口隔板的位置相对应的入口尺寸的某种步进函数来改变。然而这种影响可以通过提高隔板的数量来消除。虽然增加隔板(隔板具有轴向厚度)的数量可以增加气动阻力和降低任意给定的入口宽度w下的气流可用的最大横截流通面积，但是如果需要的话，这样可以通过构造具有较大的且大于没有隔板的情况时的最大轴向宽度的环形入口9的方式来补偿。

根据本发明的涡轮机相对于图1所示的已知可移动喷嘴环的涡轮机还具有许多其它方面的优点。根据本发明，与作用于径向壁上的压力和气动力相比，具有作用于套筒上的、被显著减小的压力和气动力。例如，通过入口的气流而作用于套筒30上的轴向力比作用于可移动径向壁上的轴向力小得多。由于用于移动套筒并将其保持在某一位置所需的轴向力远小于用于需要控制径向壁位置的轴向力，所以这允许使用较小的、较不强劲的致动器以及致动器与套筒之间的较不强劲的连接。与径向壁所承受的轴向力相比，作用于套筒上的轴向力的减小简化了入口尺寸的精确控制。

利用圆筒形的套筒作为移动部件代替可移动壁以改变入口尺寸可以在入口宽度减小时避免提供槽以容纳叶片的需要，这是包括移动喷嘴环(例如图1所示的)的已知入口结构的要求，叶片在其中固定且开槽的盖板沿轴向在叶片上面移动以调整入口的宽度的其他已知结构也有这种要求。因此，本发明可以消除移动元件和叶片阵列之间的许多界面要求，这依次提高了制造容差。没有这样的槽也可以减小在叶片阵列周围漏气的可能性并且简化密封要求。

例如如图1所示，包括可移动喷嘴环的已知的装置也会在气体流被叶片偏转时经受较大的力矩，其中移动壁构件包括叶片。在本发明中，移动元件上将不会有这种力矩，这进一步减小作用于致动器和致动器连接机构上的力。

根据图3和图4所示的本发明的实施例，入口通道39由喷嘴组件34限定，喷嘴组件包括支撑入口叶片37和隔板38的喷嘴环32和33。因此，喷嘴环32和33限定了涡轮机的环形入口9的侧壁。这种结构具有以下优点：诸如允许使具有不同结构的喷嘴组件装配在普通涡轮机壳体中，使得入口结构(也就是入口通道39的结构)在其他方面大体相同的涡轮机之间改变。这种(模块化的)结构具有制造优势。然而，可以领会到限定通道39的叶片37和隔板38(或者如下面所述的可以限定入口通道39的其它结构)不需要形成在分开的模块化喷嘴组件中，而是可以与涡轮增压器壳体(例如在典型的涡轮机结构中的轴承壳体和/或涡轮机壳体)一体铸造或机加工成型。在该实施例中，入口9的侧壁不需要如图3和图5中的实施例所表示的通过离散的喷嘴环来形成。由此，虽然下面描述的附图标记32和33便于用来表示涡轮机入口9的侧壁，但是这些不能认为是对喷嘴环32和33的限定。

在图3-6所示的本发明的实施例中，涡轮机喷嘴包括三个入口隔板38，但是在如上面提到的本发明的可选实施例中，可以具有更多或更少的入口隔板。例如，仅具有一个或两个入口隔板的实施例在显著增加涡轮机入口效率的方面是有效的，在该涡轮机入口中的用于改变入口尺寸的移动部件是围绕叶片阵列的圆筒形套筒。类似地，那些具有多于三个隔板的实施例也是具有优势的。在一些应用中，例如在涡轮增压器中，认为3至6个隔板是适当的。

隔板没必要轴向等间距地穿过入口9的宽度，并且在只有一个隔板的情况下，隔板也不需要位于入口9的侧壁之间的中间。例如，任意两个相邻的隔板之间，或隔板与相邻的入口侧壁之间的轴向间隔可以从入口的一侧至另一侧增加或减小，或者先增加后减小，反之亦然。例如，当具有多于一个入口隔板，相邻的隔板之间或任意隔板与入口侧壁之间的轴向距离可以减小/增加地穿过入口9，从而当入口被圆筒形套筒逐渐关闭时，任何暴露的入口通道39的轴向宽度都被减小/增加。

在图3-6所示的本发明的实施例中，每个入口隔板包括一个厚度不变的径向延伸壁，使得该隔板的相对的表面位于径向平面中。另外，每个隔板的相对的表面都彼此平行并且与限定环形入口9的侧壁的喷嘴环32和33的相对的表面平行。在本发明的可选实施例中，任一给定隔板的相对的表面不需要彼此平行和/或位于径向的平面中，和/或不需要与相邻隔板的相对的表面或入口侧壁的相对的表面平行。

例如，单个入口隔板的一个或两个相对的表面可以位于绕涡轮机轴线旋转的截顶圆锥表面上。这样的表面彼此平行，或者在相反方向上成角度。在包括多个截顶圆锥隔板的实施例中，相邻的隔板具有彼此平行或彼此成角度的相对的表面。类似地，入口侧壁，(例如喷嘴环32和33)具有与相邻的入口隔板的相对的表面平行或成角度的表面。

入口侧壁具有均匀的轴向厚度，或者具有横过其半径变化的厚度。例如，隔板具有随着半径的减小而变窄的轴向厚度。例如，入口隔板可以逐渐变细或者具有与传统入口叶片的机翼形状相似的径向横截面。

图7a至图7g示出上述可能的可选实施例的实例。这些图是简化的穿过包括侧壁11和12和隔板38的涡轮机入口9的径向横截面图。为了简化，在一些图中省去了入口叶片37的细节。

图7a所示的实施例包括在侧壁32和33之间限定的环形入口9以及具有三个隔板38a-38c的喷嘴。在这种特定的情况下，隔板38c距侧壁33比距相邻的隔板38b要近的多。类似地，隔板38a和38b之间的距离，以及侧壁32和隔板38a之间的距离大于隔板38c与侧壁33之间的距离。在该特定的实施例中，隔板是径向的并且彼此平行以及与侧壁32和33平行。

图7b是图7a中示出的结构的变体，其中涡轮机壳体1的侧壁33位于截顶锥面中，因此相对于隔板38c成角度。在变化的实施例中，侧壁32可以以同样的方式成角度，并且在一些实施例中，侧壁32和33都成角度，使得环形入口9的两侧都向内变细。

图7c表示包括三个入口隔板38a-38c的实施例，三个隔板具有逐渐增加的穿过入口9的间距，使得当套筒30移动以关闭入口时，入口通道39的轴向宽度增加。

图7d的实施例中，入口喷嘴包括5个隔板38a-38e。如图所示，在横截面中隔板具有“扇形”布置。就是说，中央隔板38c，位于入口壁32和33的中间，并位于径向的平面中，而喷嘴环38a，38b，以及隔板38d和38e是倾斜的，使得它们中的每个都位于截顶圆锥面上，并具有以下效果：入口通道39倾向于向中央入口隔板38c会聚。另外，这种效果用于限定逐渐变细的喷嘴环，该喷嘴环具有在喷嘴环38a和38e之间限定的最大宽度，并且该喷嘴环随着半径的减小而变窄。换句话说，喷嘴向内逐渐变细。通过替代的方式，即省掉喷嘴环38a和38e并且使侧壁32和33倾斜也可以达到相同的效果。

入口叶片可以具有任意合适的结构，可以例如具有与传统的入口叶片大体上相同的翼形结构或者被选择以限定入口通道39的特定的布置和结构的可选结构。也就是说，因为叶片和入口隔板一起限定入口通道39的结构和方位，所以通过对单个入口叶片或入口隔板的结构和方位的适当设计可以获得较多种类的不同的入口通道，而且，所述的设计可以是在单个的喷嘴组件之内的具有多种不同结构的入口通道。

在上面所描述的本发明的实施例中，每个入口叶片都可以被看作是包括了被入口隔板分隔开的轴向相邻的入口叶片部分。从而，在图示的实施例中，认为每个叶片37都包括轴向对准的部分，使得它们相当于延伸穿过入口9的整个宽度的单个叶片。然而，在可选实施例中，例如，在相邻的入口隔板对之间沿圆周交错设置入口叶片是理想的，并且在一些实施例中不再可能被认为与穿过入口9的整个宽度的单个叶片等同。

例如，图8a-9c示出了图3至图6所示的实施例的一种可能的变体，适当的地方使用相同的附图标记。首先参照附图8a，可以看到叶片37没有连续穿过入口9的整个宽度，而是那些限定了入口通道39a-39d的环形阵列中的每一个的叶片具有不同的径向延伸。虽然所有叶片37的前缘都位于同一外径上，但叶片尾缘的半径不同，其原因在于叶片的每个环形阵列的尾缘的外径位置都从第一环形阵列39a向第四环形阵列39d逐渐减小。另外，可以看到入口隔板38a-38c相比至少一些叶片37具有较大的径向延伸(在图示的实施例中比任何叶片的都大)。也就是说，虽然它们具有与叶片37大体上相同的外径，但隔板38a-38c的内径明显小于叶片37的内径，所以隔板38a-38c相比叶片37朝向涡轮机叶轮5延伸得更多。在该特定的实施例中，隔板38a-38c中的每一个都具有相同的半径尺寸，但这不是其它实施例中的情况。另外，其中隔板比叶片延伸更靠近涡轮机叶轮的实施例可以包括其中所有叶片都具有相同径向延伸的实施例。为使涡轮机效率显著提高，隔板优选具有大于至少那些不如隔板靠近叶轮的叶片的径向延伸110％的径向延伸，优选的是大于120％。在至少一些气体通道具有相对径向旋转方向的地方(例如是处于相对圆周方向的平均角度大于40度的地方)，隔板优选具有径向延伸，该径向延伸大于至少那些不如隔板靠近叶轮的叶片的径向延伸的120％，优选的是大于140％。在至少一些气体通道具有完全径向的旋转方向的地方(例如是处于相对圆周方向的平均角度大于60度的地方)，隔板优选具有径向延伸，该径向延伸大于那些至少不如隔板靠近叶轮的叶片的径向延伸的140％，优选的是大于160％。

此外，从图8a中明显地看出，入口隔板38a-38c的轴向间隔是不规则的，所以虽然入口通道39b和39c的环形阵列的宽度相同，但是环形阵列39a的轴向宽度大于38b和38c的轴向宽度，并且环形阵列39d的轴向宽度小于阵列38b和38c的轴向宽度。

在每个环形阵列39a至39d中的叶片的数量是不同的，这点虽然在图8a中不明显，但是图8b和图8c中均有所表示。例如图8示出了十五个叶片的环形阵列，图8b示出了被包含在同样的喷嘴组件中仅有八个叶片的环形阵列。其它阵列可以具有不同数量的叶片，大于十五或小于八，或者是介于中间的数值(例如是十二)。另外，图8b和图8c表示叶片具有不同的径向延伸，以及不同的涡旋角度(图8c中可看到的叶片具有比图8b中的叶片更大延伸的前掠面，并因此具有较大的涡旋角度)。

因此本发明在将喷嘴的各种特征优化成具体的需求和效率方面提供很大程度上的灵活性。例如，在图8a至8c所示的本发明的一个实施例中，在阵列39d中具有八个叶片，在39b和39c中具有十二个叶片，以及在阵列39a中具有十五个叶片。阵列39d中的涡旋角度是最大并向39a逐渐减小。这仅是一个实例，可以意识到其它的变化也是可能的。各种因素都可以影响具体的喷嘴设计，这可以包括最小化涡轮机的高周疲劳(也就是最小化作用于叶片上的力)，并优化和适应涡轮机的效率和临界流量(例如在宽入口开口提供较低的效率，该宽入口开口在一些应用中是很有用的，例如下面所述的EGR发动机)。

例如，在一个实施例中，套筒30从入口的涡轮机壳体侧被致动，使得其自由端在入口9被关闭时向入口9的轴承壳体侧移动(这种可能将在下面更详细地讨论)，入口通道39c至39d的阵列比较不会刺激涡轮机叶片的振动和疲劳，因为涡轮机前缘的轮毂端被刚性地连接到涡轮机轮毂(由于其更靠近涡轮机叶轮背面的优点)。在本发明的一些应用中，适当的是使较小入口开口的涡轮机效率最大化，并因此叶片阵列39c和39d可以相对涡轮机叶轮具有减小的间隙(如图所示)，从而提高效率，而这不会导致任何较大的振动/疲劳问题，因为涡轮机叶片更刚性地支撑在该区域被。另外，当套筒处于接近封闭的位置时(在该位置处套筒30的前缘延伸超过入口隔板38c的位置)，增加的阵列39d中的叶片的涡旋角度可以使效率稍稍增加。当套筒几乎关闭时，这将具有减少作为套筒运动的函数的、改变流通截面面积的流率的额外效果，这允许致动器更精确地控制流通截面面积。

对于某些发动机应用(例如对于EGR发动机)，适当的是在一个或多个入口通道39a-39d的阵列中减小涡轮机效率。例如，适当的是在一些应用中在相对打开的入口宽度下减小涡轮机效率。例如，可以通过减小叶片的径向延伸来获得减少的效率(如图所示)，和/或通过增加圆周宽度或叶片的其他构成来减小有效入口面积。入口面积还可以通过设置其它流动障碍物的方式来减小，例如是轴向延伸到通道中的支柱。阵列的轴向宽度可以被减小以增加有效摩擦损失，以及叶片的涡旋角度可以被构成以提供混合涡旋。其它的实例(未示出)可以包括类似的环和等距间隔的支柱，两个或更多支柱的同心环，不均匀的环和随机分布的支柱，或者甚至是被设置用于反转气体的涡旋角度的叶片环(也就是沿相反方向朝涡轮机旋转气体)。

图9示出图8a-8c中所示的实施例的可能的变体，适当的地方使用相同的附图标记。在图8a-8c中所示出的实施例中，可以看出叶片37w-37z不是连续穿过入口的整个宽度，而是限定了入口通道39w-39z的环形阵列的每一个的叶片具有不同的结构。限定入口通道环形阵列的每一个的叶片的不同结构是有利的，因为在一些实施例中，期望根据环形阵列的轴向位置使通过不同环形阵列的气体具有不同的流动特性和/或效率。

叶片37x-37z的前缘位于相同的外径上，然而，叶片37w的前缘也可以位于不同的外径上。叶片37w、37x和37z的尾缘位于相同的内径上，而叶片37y的尾缘位于不同的内径上。叶片37w和37y的径向延伸相同，但是与叶片37x和37z的径向延伸不同。另外，可以看到入口隔板38x-38z的径向延伸大于至少一些叶片37的径向延伸(在图示的实施例中比任何叶片的径向延伸都大)。就是说，虽然它们与叶片37具有大体上相同的外径，但是隔板38a-38c的内径明显小于叶片37的内径，使得隔板38x-38z比叶片37更朝向涡轮机叶轮5延伸(即，隔板径向延伸至叶片的内侧)。特别是，每个隔板径向延伸至在其轴向两侧的入口部份内的叶片内侧。例如，隔板38x径向延伸至叶片37w和37x的内侧。在一些实施例中，隔板可以仅沿径向延伸至一个相邻入口部分中的叶片内侧。在其它相邻的入口部分中的叶片可以具有半径(或直径)与隔板的内径(或直径)相同的尾缘。在一些实施例中隔板径向延伸至在至少一个相邻入口部分中的叶片内侧将是有利的，因为这限制了气流在涡轮机叶轮上游的轴向相邻的入口部分段之间的连通和湍流。

在该特定的实施例中，隔板38x-38z中的每一个都具有相同的外部径向尺寸(或外径)。在其它的实施例中，至少一个所述隔板具有不同的外部径向尺寸。在该特定的实施例中隔板38x-38z中的每一个都具有不同的内部径向尺寸(或内径)。在其它的实施例中仅有一些隔板具有不同的内部径向尺寸。隔板38x-38z的内部径向尺寸(或内径)可能形成一种趋势，因此隔板38x-38z的相对内径沿轴向从入口侧壁32至入口侧壁33增加。可以领会的是在其它实施例中，隔板的内部径向尺寸(或内径)可能会形成这样一种趋势，即隔板的相对内径沿轴向从入口侧壁32至入口侧壁33减小。在一些实施例中，隔板的相对内部径向尺寸(或内径)在入口侧壁之间沿轴向增加/减小的趋势只是一种普遍的趋势。例如，隔板的相对内部径向尺寸(或内径)可以在入口侧壁之间通常是沿轴向增加的，但至少一个隔板的相对内部径向尺寸在上述趋势之外。在一些实施例中，隔板的相对内部径向尺寸(或内径)在入口侧壁之间沿轴向增加/减小的趋势是有利的，因为其允许经过每个入口部分和流到涡轮机叶轮上的气体的流动特性改变横过入口。

在该实施例中，由隔板38x-38z的内部径向尺寸(或内径)形成的轴向轮廓通常与涡轮机叶轮旋转所掠过的表面5p的轴向轮廓相对应。在该实施例中，隔板38x-38z中的每一个与各自的通过涡轮机叶轮的旋转所掠过的表面5p的径向相邻的部分之间的径向间隔通常是不变的。可以领会的是在其它实施例中，由涡轮机叶轮旋转掠过的表面的轴向轮廓可以是不同的。也可以领会的是在一些实施例中，只有一些隔板具有形成轴向轮廓的内部径向尺寸，所述轮廓通常对应于涡轮机叶轮旋转所掠过的表面的轴向轮廓。由隔板的内部径向尺寸(或内径)所形成的轴向轮廓与涡轮机叶轮旋转所掠过的表面的轴向轮廓相对应的实施例是有利的，其中这允许通过入口部分至涡轮机叶轮的气流特性横过不同的入口部分时保持恒定，所述特性由隔板与涡轮机叶轮之间的间距限定。

在该实施例中，可以看到隔板38x-38z中的每一个都具有内部径向尺寸(内径)，使得每个隔板的内径和邻近隔板的入口部分的叶片尾缘(在这种情况下叶片具有不同的径向位置，可能是径向最内侧的叶片)之间相对于涡轮机轴线的径向距离大于所述叶片的尾缘和在隔板的轴向位置处的涡轮机叶轮的外径的径向距离的通常50％。例如，参见隔板38y和相邻的叶片37y，隔板38y具有内部径向尺寸(内径)，使得隔板的内径和相邻的叶片37y的尾缘之间相对于涡轮机轴线的距离db大于所述叶片的尾缘和位于隔板轴向位置处的涡轮机叶轮的外径之间的径向距离dt的通常50％。在一些实施方式中，隔板的内径和邻近隔板的入口部分的叶片尾缘之间相对于涡轮机轴线的径向距离通常为所述叶片尾缘和在隔板的轴向位置处涡轮机叶轮的外径的径向距离的60％、70％、80％、90％或95％。也就是说，隔板的内径和邻近隔板的入口部分的叶片尾缘之间相对于涡轮机轴线的径向距离通常处于所述叶片尾缘和在隔板的轴向位置处涡轮机叶轮外径的径向距离的50％-100％之间、50％-60％之间、60％-70％之间、80％-90％之间、90％-95％之间或者95％-100％之间。通过确保隔板的内径和邻近隔板的入口部分的叶片尾缘之间相对于涡轮机轴线的径向距离占所述叶片尾缘和在隔板的轴向位置处涡轮机叶轮外径的径向距离的很大比例，这将有助于防止通过入口的气体在流经涡轮机叶轮之前出现不期望的膨胀。该特征也可能有助于防止在涡轮机叶轮上游的相邻入口部分之间的流体连通和湍流。另外，其还有助于防止气体从涡轮机叶轮附近的入口部分流走，而没有对涡轮机叶轮施加足够的力。当集肤效应(由于涡轮机叶轮接近隔板所产生的表面摩擦)对涡轮机叶轮的性能有负面影响时，可以提供关于隔板可以向涡轮机叶轮的外表面延伸得多近的实践限制。

在上面描述的本发明的实施例中，每个入口隔板都是环形的并且围绕入口9整个圆周延伸。每个入口隔板都被认为包括在相邻入口叶片(或叶片部分)之间被限定的相邻隔板部分的环形阵列。在图3-6所示的实施例中，每个隔板38的隔板“部分”是对准的，以限定各自的环形隔板。然而，在可选的实施例中，适当地是例如有效地省略一些隔板部分，以及在一些实施例中不再认为在入口9的整个圆周环形延伸的单个入口隔板是相同的。

图10a至图10f以及图11a至图11d示出可选实施方式的非限制性的实例。这些图是和例如图2至图5中所示的视图相应的各个实施例的圆周展开图的部分的径向视图。

图10a表示一种实施例，其中入口叶片部分37a-37d在邻近的入口隔板38之间以及在隔板38和侧壁32，33之间延伸。没有单个入口叶片37连续穿过隔板38，具有单独的入口通道39被设置成沿圆周交错的环形阵列39a-39d的效果(轴向相邻的通道39之间有圆周重叠)。

图10b是对图8a中示出的实施例的变体，其中一些叶片37延伸穿过入口9的整个宽度，而其它叶片部分仅在相邻的隔板38之间或隔板38与允许的入口壁32/33之间延伸。仍然具有四个圆周相邻的入口通道39a-39d的环形阵列，但是在这种情况下，每个环形阵列包括不同大小的入口通道39，一些具有矩形横截面而另一些具有正方形的横截面。

图10c示出本发明的一种实施例，其中入口叶片37分别从侧壁32和33延伸，但是其中没有单个的入口叶片37延伸穿过入口9的整个宽度。在这种情况下的效果是建立四个圆周相邻的入口通道39a-39d的环形阵列，其中与每个侧壁32和33相邻的通道具有矩形的横截面，而在隔板38之间限定出的通道39b和39c具有通常正方形的横截面。

图10d表示一种实施例，其中入口叶片37仅延伸穿过入口9整个长度的一半，在这种情况下是从侧壁32延伸至中央入口隔板38b。在这种情况下仅有两个入口通道39a和39b的环形阵列，但是各个“阵列”39c和39d分别被单个的环形通道39c和39d代替。

虽然单个的“无叶片式”间隔39d可以不设置穿过其中的任何叶片或或其它结构，但如果设有两个无叶片式间隔(如图10d所示)，那么将它们分开的隔板就需要支撑。这可以例如是至少三个小的轴向延伸的支柱形式，该支柱围绕在中央隔板与相邻的隔板或侧壁之间的涡轮机入口被间隔开。

在侧壁32和33中的一个和通道的环形阵列之间的单个无叶片式间隔19c(也就是在涡轮机入口的一个轴向端)是十分有利。在套筒完全打开时，通过暴露无叶片式间隔，可变几何形状涡轮机的流动范围可以被显著提高。可选择地，无叶片式间隔的径向外侧入口在轴向可以比径向内侧出口宽(未示出)。

图10e和10f的实施例还包括至少一个不具有任何叶片的环形入口通道。在图10e所示的实施例中，具有单个入口隔板38和从侧壁32延伸到入口隔板38的叶片37，但是该叶片37不从入口隔板38伸到侧壁33。这建立了相邻入口通道39a的第一环形阵列和单个环形入口通道39b。图10f是图10e中所示实施例的一个极端的例子，其中仅示出从侧壁32伸到单个入口隔板38的单个叶片37。附图仅示出单个叶片37，可以理解到还有直径上相对的叶片37，使得在第一环形阵列中有两个相邻的半圆形入口部分39a，以及轴向相邻的单个环形入口通道39b。实际上，本发明中只有一对直径上相对的叶片37的应用是不太可能的。

在一些实施例中可以具有至少6个叶片以帮助确保叶片的端部之间足够接近，而不需要不切实际地长以及减小过度的气体摩擦。这有助于气体相对均质地旋涡(例如围绕圆周的不变的涡旋角度)，如果少于6个叶片这将很难实现。在一些实施例中有至少9个叶片，最好是至少12个并且通常为最少14个。例如，这样的涡轮机入口可以具有9-18个叶片，对于十分小的涡轮增压器的涡轮机来说，合适的或许是13-16个叶片，以及对于非常大的汽车来说适合的或许是15-18个叶片。

在本发明的一些实施例中，可以通过减小隔板和叶片的径向延伸来减小由隔板引起的表面摩擦，并且因此减小叶片长度。如果必要或者期望，叶片的数量可以被增加以提高“叶片坚固性”。

对于当前可用的材料，以及预计的气体脉冲和温度，例如多达30个圆周分布的气体通道适合本发明的一些应用，比如应用于重载发动机的涡轮增压器。在另外的实施方式中，多达40个圆周分布的气体通道也许是合适的，例如用于轻载发动机的涡轮增压器。对燃料电池车的涡轮增压器的应用，75个或更多圆周分布的气体通道是适当的(因为较低的排气温度以及没有气体脉冲)。对于在低温、低涡轮机压力差、低气体速度，以及没有气体脉冲和温度变化条件下操作的特大型涡轮机，100个圆周分布的气体通道是合适的。

因此圆周分布的气体通道的数量(所有均至少部分地重叠)通常介于8和100之间。在其它实施例中可以是介于12和100之间，或18和100之间(也可能为23和100之间、26和100之间或者可想到为30至100之间)。根据本发明的一个实施例，提供两个被轴向分开的气体通道的环形阵列，每个环形阵列具有数量介于12和100之间的圆周分布的气体通道。

为了简化，这种具有大量圆周分布的环形阵列气体通道的结构没有被表示出，但是应当理解到这里描述的结构仅是示范，其描述的原理可以被实施为具有较多数量圆周分布的气体通道。优选为18至100个。

可以明白叶片的数量可以按图10a-10f中所示的那样变化。

图11a至11d示出实施例，其中叶片37延伸穿过入口9的整个宽度，但是至少一个或者多个入口隔板只围绕所述入口的圆周延伸一部分。

图11a示出了本发明的一种实施例，其包括单个的隔板38，隔板围绕入口9的整个圆周延伸(在该情况下处于侧壁32和33的中间)，以及在其它成对的叶片37之间延伸的入口隔板部分38a和38c(延伸穿过入口9的整个宽度)。

图11b的实施例与11a的不同，其具有两个围绕入口9的整个圆周延伸的隔板38a和38d，但是隔板38c在每对另外的叶片对37之间被分为不连续的隔板部分。

图11c示出实施例，其中不具有沿环形入口9的整个圆周延伸的单个隔板，而是入口隔板38a-38c包括在各自的叶片对37之间延伸的隔板部分。在图示的特定的实施方式中，入口隔板部分38b相对于入口隔板部分38a和38c在圆周上交错布置。独立入口通道39在轴向上交错布置，此时在圆周相邻的通道39之间具有轴向重叠。

图11d的实施例示出了喷嘴的另一种实例，其不具有沿环形入口9的整个圆周延伸的单个隔板。而且，该实施例还示出了在一对叶片之间延伸的入口叶片部分的间距是怎样不同于在相邻的一对叶片之间延伸的隔板部分的间距。

图10和11的实施例通常具有入口通道39的规则阵列。然而这不是必需的条件。例如，图12图示了一种实施例，其中不具有在入口的整个圆周周围延伸的单个隔板，并且没有延伸穿过入口的整个宽度的单个入口叶片。在这种情况下，通道阵列是非常不规则的。在实践中，这种特定的图案是尤其不希望发生的，但是将其它囊括在内以表述能够获得的(适于制造)本发明一些实施例可变化的范围。

可以理解的是，上述本发明的不同实施例中的叶片或叶片部分可以具有适合的横截面或结构。例如，叶片可以具有相对传统的翼形结构。通常，这将有利于确保每个叶片的前缘相比于每个叶片的尾缘具有增加的厚度。增加叶片前缘的厚度为撞击在叶片上的气流的各种变化的入射角度提供了较高的容差。也就是，根据涡轮机涡壳内的流动或者压力，能改变气体将要撞击所述叶片的角度。如果气体以一定角度撞击简单的薄板结构，就可以引起背风面的气流与薄板分离，从而离开大大减小效率的旋涡/紊流区域。

另外，可以领会到，为了制造适当结构的入口气体通道39，，叶片的结构和/或布置可以变化。例如，对于通道39来说，通常弯曲比沿大致直的路径要有益。

考虑到本发明可能的可选结构的变化范围较大，所以不能总是认为入口喷嘴结构是包括传统意义上的可辨别的入口叶片或者叶片部分。类似地，也不能这样等同地这样辨别单独的入口隔板或隔板部分。更确切些，以更常规的术语来说，应当这样看待本发明，本发明是关于限定多个离散入口通道的入口喷嘴结构，所述通道具有各种结构以及以多种不同方式被布置。与本发明在图3至图12所示出的实施方式一样，涡轮机喷嘴包括至少两个轴向间隔的入口通道的环形阵列。在一些实施例中，单个轴向“阵列”实际上可以包括仅有一个圆周方向的入口通道。然而，在大部分实施例中，可以设想每个环形阵列都包括多个围绕环形入口在圆周方向被间隔开(例如：相邻的)的入口通道。

在本发明一种任意给出的实施例中，可以通过不同的方式来确定圆周间隔的入口通道39的环形阵列。例如，图13a至13d示出图9d的实施例，但是具有在以不同方式确定的通道39内圆周间隔的环形阵列，该环形阵列被轴向隔开。例如，先参照附图13a，四个入口通道的环形阵列39a-39d被确定。在这种情况下，第一阵列39a的入口通道具有不同的轴向宽度，但是彼此相邻。第二阵列的入口通道39b都具有相同的轴向宽度，但是相对于彼此是交错的，并且不是一直彼此相邻。圆周间隔的入口通道39c的第三环形阵列被确定为具有相同的轴向宽度和位置，但不是彼此相邻。最后，圆周间隔的入口通道39d的第四环形阵列与第一阵列39a相对应。

对本发明任意特定的实施例来说，并非是必须确定超过两个的入口通道的不同的轴向间隔开的环形阵列，即使在可能存在超过两个这样的阵列的时候。例如，图13b仅确定了两个间隔开的入口通道39a和39b的环形阵列。在这种情况下，在每个环形阵列中的入口通道既不在圆周上也不在轴向上彼此相邻。图13c中确定了两个不同的圆周间隔的入口通道39a和39b的环形阵列。在这种情况下，第一阵列的入口通道39a实际上在圆周上与第二阵列的入口通道39b相邻，通过每个阵列的通道在轴向尺寸上的重叠来获得所述轴向间隔。也就是说，入口通道39b具有比入口通道39a更大的轴向宽度，因此每个入口通道39b中至少有一部分与入口通道39a在轴向上间隔开。最后，图13d示出确定入口通道39a和39b的轴向间隔的环形阵列的另外一种方法。这种情况下，通道39a和39b彼此在轴向上相邻，但是每个阵列的通道39并不在圆周上相邻。

可以理解，根据本发明的其他可能的不同的入口通道的环形阵列可以通过本发明中图13a-13d所示的实施例来确定，并且类似地，在本发明其它实施例中可以以不同方式限定不同的轴向间隔的入口通道的环形阵列。

在上面图示以及描述的本发明的所有实施例中，入口喷嘴结构包括多个入口通道，其包括与其它两个入口通道分别在圆周和轴向间隔开的至少一个入口通道，或者实际上与其它两个入口通道在圆周上和轴向上都间隔开的至少一个入口通道。所述间隔可以使至少一些通道是彼此相邻的，并且可以具有至少一些通道之间在轴向和/或圆周上的重叠。用于表达这种关系的另外一种方法是，在本发明图示的每个实施例中，可以确定第一对圆周间隔-且可能相邻和/或圆周重叠(或交错)的入口通道，以及第二对轴向间隔-且可能相邻和/或轴向重叠(或交错)的入口通道。基于如何确定上述两对入口通道，在一些情况下仅要求有三个入口通道来限定两对，具有同属于第一和第二对入口通道的一个入口通道。

图示的本发明的实施例示出了一种涡轮机入口结构，其中套筒30围绕喷嘴结构的外径滑动，使得套筒作用为在其上游端部阻塞/打开入口通道39。然而，在本发明的可选实施例中，圆筒形的套筒可以位于喷嘴的内径上，使得它在邻近涡轮机叶轮的下游端部处打开或关闭入口通道39。例如，图14a至图14c示出本发明图3和4a-4b图示的实施例的一种变化，其中修改的套筒130滑动穿过入口39的下游处的入口通道9，使得其在喷嘴和涡轮机叶轮之间滑动。本发明的该实施例的其它细节相对于图3和4a-4b图示和描述的那些大致相同并且在适当的地方采用相同的附图标记。仅有的明显不同是需要容纳减小直径的套筒130，也就是重新定位两个喷嘴环的其中之一，确定为喷嘴环132，以及连接到支撑杆31的凸缘130a。特别地，可以领会到上面图示和描述的每种不同的喷嘴结构以及所有上述的变化都可以被包含在本发明的实施例中，其中套筒130围绕入口喷嘴的内径处涡轮机叶轮定位。

优选地，套筒环绕入口部分，可以发现这样可以获得改善的气动性能。换句话说，套筒的内径大于入口部分或多个入口部分的外径(或外部径向延展)。在另一实施例中，套筒可以被入口部分环绕。换句话说，套筒的外径可以小于入口部分的内径。在又一实施例中，套筒可以移动通过入口部分。换句话说，套筒的直径(例如是内部或外部的，或平均直径)可以小于入口部分或者多个入口部分的外径，并且大于该入口部分的内径。

在本发明的一些实施例中，设置两个轴向可滑动的套筒是有利的，该两个轴向可滑动套筒包括围绕入口通道外径定位的第一套筒和位于入口通道内径处的圆筒形第二套筒。在这种情况下，第一和第二套筒可以具有穿过入口9宽度的相同的轴向延伸，或者是至少在一些位置处两个套筒中的一个比另一个延伸得更远，使得在这些位置上，环形入口的总轴向宽度从其上游到其下游的开口不同。两个套筒可以被连接在一起(或者整体)以作为单元用于致动，或者独立设置和被致动。

上面描述的本发明的实施例示出了从涡轮机叶轮的轴承壳体侧延伸穿过环形入口9的套筒30和130。在本发明可选实施例中，套筒可以从叶轮的涡轮机壳体侧延伸穿过环形入口9。换句话说，套筒和致动机构被容纳在涡轮机壳体内而不是轴承壳体内。本发明的该实施方式的实例在图15a和15b、16a和16b中示出。

从涡轮机侧致动套筒对减轻涡轮机叶片的高循环疲劳是有利的，因为当套筒几乎关闭的时候，仅暴露通道的一个环。当套筒从涡轮机侧关闭时，然后其常规地朝向轴承壳体侧、和朝向涡轮机叶轮的后面关闭-在此处叶片被涡轮机背面强力地支撑。

首先参照图15a和15b，通常以附图标记34来指示喷嘴组件，并可以采用上面描述的任意不同形式及其可选形式。例如，图15a和15b示出的实施例与图3的实施例之间的明显不同在于：圆筒形的套筒230安装于限定在涡轮机壳体1内的、而不是限定于轴承壳体3内的腔240中。尽管套筒230的这种不同的位置，使得其从涡轮机侧滑动穿过入口9到达轴承壳体侧，该安装和致动套筒的方式与图3中示出的实施例十分相似。就是，套筒230安装在链接到致动器轭243的导向杆241上，致动器轭可以通过多种不同的形式的致动器顺序制动，该多种不同的形式包括气动式、液压式以及电动式。在图示的实例中，导向杆241可滑动地支撑在衬套244中。喷嘴组件34包括限定入口9的第一侧壁的第一喷嘴环232，和相对入口9关闭环形凹口240且同样限定入口9的第二侧壁的第二喷嘴环233。环形密封环107被提供以相对于喷嘴环233密封套筒230。可以意识到本发明的该实施例的其它方面的操作大体与上面所描述的、套筒30从轴承壳体侧被致动的实施例相同。具体地，入口通道39大体上以相同的方式起作用。

参照附图16a和16b，这些示出图15a和16b所示的实施例的变体，其中套筒330位于喷嘴组件34的内径上，而不是位于外径上。在该特定实施例中，喷嘴环34位于壳体1的侧壁332和环形入口9的相反侧上的面对的侧壁332之间，该喷嘴环关闭导向杆241在其中可滑动地支撑的环形空腔240。并且，套筒330可以被通过轭243链接到套筒的任何合适的致动器致动。在该实施例中，通过支撑在环形元件335的内径上的密封环334相对于入口9密封空腔240。

如上面提到的，本发明的可选实施例可以包括两个平行的套筒，一个位于内径上且另一个位于外径上，它们可以被设置和控制以一起移动或独立于彼此移动，并且可以具有不同的长度。

套筒的结构可以具有不同的变体。例如，图17a和17c示出套筒30的自由端的轮廓的三种不同的可能。尽管图17a中的套筒具有成正方形的端部，套筒30的自由端也可以形成如图17b和17c所示的弯曲的或成流线形的形状。这可以在气体通过入口9的开口部分流过套筒时提高气动效率。

图18a和18b表示套筒30的两个可能的布置，包括活塞环密封100，该活塞环密封邻近套筒30自由端以防止根据本发明的套筒30和标记为101的喷嘴阵列之间的气体流动。可以领会的是，喷嘴组件101可以具有上述本发明中任意可能的结构。也可以领会，套筒30的自由端可以具有例如图17b和17c中所示的轮廓(如果位于喷嘴的内径处，则在其外径上可以具有相反的轮廓)。这种形状，或其它形状，如径向脊(未示出)可以被实施以改变涡轮机的气动效率或者改变套筒承受的轴向或径向的气动力。

也可以在套筒的相反侧(例如与喷嘴接触的边缘)成形或斜切以促进平稳运行以及例如减少套筒阻塞隔板的可能性。

更进一步地，应当领会到这些可能性，包括图17a-17c中示出的那些，30a和30b可以应用于套筒，而不管其是安装在喷嘴的轴承壳体还是涡轮机壳体侧，而且不管其是安装在喷嘴的内径还是外径处或者两者都是。

根据本发明的喷嘴结构可被构成针对不同的入口宽度(即，对应于一个或多个套筒的不同位置)提供不同的效率。例如，上面提到过的与图3至图6相关的实施例中，隔板可以横过入口的轴向宽度不等距地间隔开。在套筒能移动至隔板的位置之间的情况下，在两块相对间隔较远的隔板之间的中间位置处的效率要远远低于在两块相对间隔较近的隔板之间的中间位置处的效率。通过这种方式修整喷嘴效率的能力可以有很多应用。

例如，增压发动机可以具有使废气返回发动机入口的废气流动路径。该系统通常被称为“废气再循环”系统，或EGR系统。EGR系统被设计以通过使一部分废气再循环而减少发动机的颗粒排放物，用于再燃烧，该再燃烧可以通常需要用于满足日益严苛的排放法规。在“短路径”EGR系统中，进入到升压入口空气流的再循环废气的引入会需要增加的排气集管压力，其中再循环废气从排气装置流到达发动机入口，而不会到达涡轮增压器涡轮机。

可变几何形状的涡轮机增压器可以用于参与将废气压力提高至再循环所需要的压力，以增加涡轮机的废气流上游中的“背压”。当以这种方式使用可变几何形状的涡轮机增压器时，可以发现以下优势：在一定入口宽度下可以降低涡轮机的操作效率。根据本发明，这可以通过构造喷嘴来获得，例如隔板之间的间距，使得入口通道39在套筒中间行程处的区域中特别宽(在轴向上)。例如，在两个定位宽度适宜的隔板之间，将会有套筒的效率相对较低的位置范围，典型地对应于该对隔板的开度为三分之一至三分之二，并且隔板位置可被选择以在整个入口的开度大于一半的时候提供低效操作。当套筒完全打开，或实际完全或接近完全关闭时，这样有意制造的低效率对喷嘴的效率不会有任何重要的影响。

在本发明的一些实施例中，在对应于套筒关闭或相对关闭的入口的区域中减小隔板间距(或增加入口通道39的轴向尺寸)是有利的。即，使用给定数量的隔板在完全关闭的位置附近更靠近地布置所述隔板是有利的。对于任何给定数量的隔板来说，这可以在套筒相对关闭的位置增加效率。

可以理解虽然本发明的实施例相对于涡轮增压器的涡轮机来描述，本发明并不局限应用于涡轮增压器，且可以结合到其它设备的涡轮机中。可选择的非限定性的实例包括发电涡轮机、蒸汽轮机和燃气轮机。在涡轮机是涡轮增压器的一部分的实施例中，涡轮增压器可以为增压内燃机的一部分，如压缩点火(柴油)发动机，或者直喷汽油发动机(GDi)。这些应用可以包括多于一个的具有根据本发明的涡轮机的涡轮增压器。其它可能的应用包括燃料电池增压器或涡轮机。

根据本发明的涡轮机也可以被用于发电(例如在汽车系统内)或者用于废热回收系统内(还是用于汽车，例如，诸如水或制冷剂的第二流体被低级发动机/废热蒸发，且膨胀以驱动涡轮机)。该第二流体也可以是如布雷顿循环所描述的压缩空气。

涡轮机入口蜗壳可以是分开的涡壳。例如，已知的是提供具有涡壳的涡轮增压器的涡轮机，该涡壳被分成多于一个腔，每个涡壳腔都被连接到不同的发动机气缸组。在这种情况下，这种划分通常是涡壳内部的环形壁将涡壳分为轴向相邻的部分。也可以是圆周分割涡壳以使不同的涡壳弓形部分向涡轮机入口的不同的弓形部分输送气体。

本发明的涡轮机在附图中被示出使用单个流涡壳，然而它们适用于被轴向分开的壳体，由此来自发动机的一个或多个气缸的气体被引向分开的涡壳之一，并且来自一个或多个其他气缸的气体被引向涡轮机壳体的不同的涡壳。也可以将涡轮机沿圆周分开以提供圆周分开的多个涡壳，或者甚至是将涡轮机壳体同时沿圆周和轴向分开。

然而，轴向或圆周分开的涡壳不同于例如本发明的轴向和圆周间隔开的气体入口通道。例如，后者涉及一种被设置以使从涡壳流向涡轮机的废气加速的喷嘴结构，并且在气体加速时可以调节或控制气体的涡旋角度。虽然直的气体入口通道在理论上是可能的，但是通常都被弯曲以有效地控制气体涡旋角度。气体入口通道不同于分开的涡壳还在于，前者接收来自涡壳(或者分开的涡壳)的气体，并将气体分为一列路径。通过对比，分开的涡壳接收来自排气集管且通常是来自发动机不同气缸的气体，以便保持气体脉冲中的气体速度，气体脉冲由单个发动机气缸的打开动作而引起。这样，分开的涡壳将气体传送至环形入口，而本发明的气体入口通道则是从涡壳接收气体。

可以将轴向分开的涡壳结合到本发明中。在该实施例中将气体入口通道轴向分开的(多个)隔板通常不同于将涡壳轴向分开的(多个)壁。

也可以将圆周分开的涡壳结合到本发明中。分成两个圆周间隔开的涡壳的壁可以径向向内延伸以进一步用作叶片中的一个(还是将滑动套筒设置在气体入口通道的内径处操作)。可选择地，该涡壳分隔壁可以径向向内延伸并且与滑动套筒相邻，使得套筒径向地处于涡壳分隔壁的内侧，而不是处于气体入口通道的外侧。这样的布置可以有利于在单个涡壳涡轮机中经历气体脉动时减少气体速度的损失，并且可以帮助引导滑动套筒以减小其移位并由此而卡滞的可能性。

本发明的描述通常涉及向心式涡轮机。然而不需要将气流全部限定到径向平面，并且适当锥形入口也是可以被替代实现。另外，本发明可以应用于“混流”式涡轮机，其中锥形入口在最多45度的区域中具有锥角或者其中涡轮机壳体被轴向分成一个以上的涡壳，每个都有不同的混流方向角度。例如一个涡壳可以具有大体处于径向平面中的入口，而第二涡壳可以具有在45度的区域中向后延伸的入口。在该实施例中，本发明可以适用一种或两种这样的涡壳。

当前描述的本发明可以应用于轴向分开的涡轮机壳体的情况，其中一个涡壳将气体轴向导引至涡轮机，并且另一个涡壳将气体径向或以中间角度导引至涡轮机。

本发明也可以应用于双级(或多级)涡轮机。因此它可以应用于多级涡轮机中的第一级，其中第一级是向心式涡轮机级(或者混流涡轮机级)，以及可以有一个或多个例如轴向涡轮机级和/或径向出口涡轮机级的附加涡轮机级。

如上面表明的，本发明能被实施以仅仅改变轴向分隔涡轮机的涡壳中的一个或者几个涡壳的几何形状。实际上，它还可能提供两种上述的采用两个滑动套筒的可变几何形状机构，以便独立地改变两个轴向分隔涡壳的流动。

本发明可以结合现有技术的滑动可变几何形状涡轮机一同实施，例如US4557665，US5868552，或US6931849所记载的。例如圆筒形的滑动壁可以额外地设有径向滑动壁。圆筒形滑动壁作用以改变暴露的气体入口通道数量，而径向滑动壁作用以改变第二组气体入口通道的宽度，所述第二组气体入口通道彼此的径向延伸不同。将本发明与现有技术的滑动可变几何形状涡轮机机构相结合的另一种方法是在具有轴向分开的涡壳涡轮机内的两个不同的涡壳中实施两种不同的可变几何形状机构。实施这些机构的第三个方法是将其设置于多级涡轮机系统中的不同的涡轮机上，例如双级涡轮增压器。

本发明可以结合摆动叶片的可变几何形状机构，例如US6779971或US2008118349中所述描述的那样，一同实施。可以实现这种方案的一种方法是设置一列摆动叶片，摆动叶片中的每一个都具有局部隔板(例如是圆形的)，其被布置与环形隔板平齐。环形隔板具有足够的间隙以允许叶片在预先设定的角度之间旋转。这里描述的滑动套筒被允许向环形隔板的内侧或外侧滑动。这种设计提出了一些技术挑战，因此它可以优选采用一列位于本文所述的被轴向分隔的入口气体通道阵列的径向内侧或径向外侧的摆动叶片，然而这样做的好处与花费的代价相比是很小的。第三种方法，或许是一种更好的结合本发明和摆动叶片系统的方法，是提供一种双入口(轴向分开的涡壳)涡轮机，该涡轮机在一个涡壳中具有一列摆动叶片，并且本文所描述的滑动套筒和轴向分开的隔板位于第二涡壳中。第四种或更多更好的结合本发明和摆动叶片系统的方法是在同一系统中(例如是双涡轮机发动机系统)设置两个涡轮机(或两个涡轮增压器)，其中一个是摆动叶片涡轮机，另外一个是根据本发明的涡轮机。

这里描述的被轴向分开的气体通道和滑动套筒也可以结合“可变流涡轮机”实施，如JP10008977中所述的。在这些设计中，“可变流涡轮机”具有内主涡壳和外(或是较罕见的轴向相邻的)“流动延伸”涡壳，其入口被形状上与传统的止回阀或安全阀相似的阀门控制，本发明可以被实施以改变从外涡壳返回到内涡壳的流动路径的横截面积。这可以减轻外涡壳在其入口处对具有诸如狭窄通道的需求。可选择地/附加地，本发明可以被实施以改变到涡轮机的内涡壳的流动截面积。可选择地/附加地，本发明可以在多级涡轮机(或多级涡轮增压器)系统中被实施，一级展示本发明，另一级使用JP 10008977所描述的“可变流涡轮机”。

另外，根据本发明的涡轮机喷嘴(确切地是滑动套筒)的材料可以是陶瓷，金属陶瓷，用于代替金属。这里的金属可以是任意的钢材，或者是镍基合金，例如是铬镍铁合金。它具有涂层，例如在喷嘴和套筒的滑动接合面上，可以是类金刚石碳层，阳极氧化层，或者金属间化合物或适合的耐磨层。在气动表面上可以具有提升光滑度和抗腐蚀的涂层。此类涡轮机元件上的涂层可以包括非沉积型的涂层，例如等离子体电解氧化层涂层或合适的涂层。可选地，喷嘴和套筒可以设置有传感器，该传感器可以是一集成的传感器(例如压力、温度、振动或速度传感器)。这些传感器需要与其它金属元件电绝缘。

涡轮机入口可以形成为具有排气集管的连接元件。

要认识到，讨论到的涉及一个实施例的任意特征可以与其它任意实施例的任意适当的特征相结合。

上面图示和描述的实施例的其它可能的修改和选择对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (12)

1.一种可变几何形状涡轮机，包括：

涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮安装用于在壳体内绕涡轮机轴线旋转，所述壳体限定所述涡轮机叶轮周围的环形入口，所述环形入口在第一入口侧壁和第二入口侧壁之间被限定；以及

圆筒形套筒，所述圆筒形套筒可轴向移动经过所述环形入口以改变通过所述入口的气流路径的尺寸；

其中所述环形入口被设置在所述第一入口侧壁和所述第二入口侧壁之间的轴向间隔的两个或更多个环形隔板分隔为至少三个轴向偏置的环形入口部分；

轴向延伸到至少一个入口部分中的入口叶片，并且所述入口叶片限定周向相邻的入口通道；以及

其中至少两个所述隔板中的每一个都径向延伸到入口叶片的内侧，所述入口叶片延伸到与相应的隔板轴向相邻的至少一个入口部分中；以及其由

所述至少两个所述隔板中的第一隔板的内径与相邻于所述第一隔板的所述环形入口部分的一个中的径向最内侧叶片的尾缘之间的距离

大于

所述至少两个隔板中的第二隔板的内径与相邻于所述第二隔板的环形入口部分的一个中的径向最内侧叶片的尾缘之间的距离。

2.根据权利要求2所述的可变几何形状涡轮机，其特征在于：相邻于所述第一隔板的所述环形入口部分的所述一个在第一方向上从第一隔板轴向移位，并且其中相邻于所述第二隔板的所述环形入口部分的所述一个在第一方向上从第二隔板轴向移位。

3.根据前述权利要求中任一项所述的可变几何形状涡轮机，其特征在于：至少两个隔板具有不同的内径，所述至少两个隔板径向地延伸至各相邻的入口部分内的入口叶片内侧。

4.根据前述权利要求中任一项所述的可变几何形状涡轮机，其特征在于：由径向地延伸至各相邻的入口部分内的入口叶片内侧的至少两个隔板的内径所形成的轴向轮廓基本与由涡轮机叶轮的旋转掠过的表面的轴向轮廓相对应。

5.根据前述权利要求中任一项所述的可变几何形状涡轮机，其特征在于：径向地延伸至各相邻的入口部分内的入口叶片内侧的至少三个隔板的相对内径基本沿轴向方向增加。

6.根据前述权利要求中任一项所述的可变几何形状涡轮机，其特征在于：至少两个所述隔板中的至少两个具有内径，使得隔板内径和邻近该隔板的入口部分的径向最内侧的叶片的尾缘之间的、相对于涡轮机轴线的径向距离大于在隔板轴向位置处的所述径向最内侧叶片尾缘与涡轮机叶轮外径之间的径向距离的大约50％、大约60％、大约70％、大约80％、大约95％或者大约90％。

7.一种可变几何形状涡轮机，包括：

涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮安装用于在壳体内绕涡轮机轴线旋转，所述壳体限定涡轮机叶轮周围的环形入口，所述环形入口在第一入口侧壁和第二入口侧壁之间被限定；以及

圆筒形套筒，所述圆筒形套筒可轴向移动经过所述环形入口以改变通过所述入口的气流路径的尺寸；

其中环形入口被设置在第一入口侧壁和第二入口侧壁之间的一个或多个轴向间隔开的环形隔板分隔为至少两个轴向偏置的环形入口部分；

入口叶片，所述入口叶片轴向延伸到至少一个入口部分中，并且限定周向相邻的入口通道；以及

其中一个或多个隔板中的至少一个径向延伸到入口叶片的内侧，所述入口叶片延伸到与相应的隔板径向相邻的至少一个入口部分中，以及其中至少一个所述一个或多个隔板中的至少一个具有内径，使得隔板内径和邻近该隔板的入口部分的径向最内侧叶片的尾缘之间的、相对于涡轮机轴线的径向距离大于在隔板轴向位置处的所述径向最内侧叶片的尾缘与涡轮机叶轮外径之间的径向距离的大约50％。

8.根据权利要求7所述的可变几何形状涡轮机，其特征在于：隔板内径和邻近该隔板的入口部分的径向最内侧叶片的尾缘之间的、相对于涡轮机轴线的径向距离大于在隔板轴向位置处所述径向最内侧叶片的尾缘与涡轮机叶轮外径之间的径向距离的大约60％。

9.根据权利要求7所述的可变几何形状涡轮机，其特征在于：隔板内径和邻近该隔板的入口部分的径向最内侧叶片的尾缘之间的、相对于涡轮机轴线的径向距离大于在隔板轴向位置处所述径向最内侧叶片的尾缘与涡轮机叶轮外径之间的径向距离的大约70％。

10.根据权利要求7所述的可变几何形状涡轮机，其特征在于：隔板内径和邻近该隔板的入口部分的径向最内侧叶片的尾缘之间的、相对于涡轮机轴线的径向距离大于在隔板轴向位置处所述径向最内侧叶片的尾缘与涡轮机叶轮外径之间的径向距离的大约80％。

11.根据权利要求7所述的可变几何形状涡轮机，其特征在于：隔板内径和邻近该隔板的入口部分的径向最内侧叶片的尾缘之间的、相对于涡轮机轴线的径向距离大于在隔板轴向位置处所述径向最内侧叶片的尾缘与涡轮机叶轮外径之间的径向距离的大约90％。

12.根据权利要求7所述的可变几何形状涡轮机，其特征在于：隔板内径和邻近该隔板的入口部分的径向最内侧叶片的尾缘之间的、相对于涡轮机轴线的径向距离大于在隔板轴向位置处所述径向最内侧叶片的尾缘与涡轮机叶轮外径之间的径向距离的大约95％。

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