CN102597453B - 具有可变涡轮几何形状（vtg）的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

一种具有可变涡轮几何形状的涡轮增压器（15），具有一个叶片支承环安排（1），该叶片支承环安排具有一个叶片支承环（2）和一个可以固定在该叶片支承环（2）上的盘（3）以形成一个流动管道（4）；具有一个隔离件装置（5），该装置被安排在该叶片支承环（2）与这个该盘（3）之间，以便设定该流动管道（4）的一个限定宽度（B），其中该隔离件装置（5）被设计为一个引导环（6），该引导环具有多个隔离件轮廓（7），这些隔离件轮廓的高度（H）对应于该流动管道（4）的宽度（B）。

Description

具有可变涡轮几何形状(VTG)的涡轮增压器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的具有可变涡轮几何形状（VTG）的涡轮增压器。

背景技术

从EP-A-1236866中已知类型的一种涡轮增压器的VTG套筒具有一个带有多个叶片和杠杆的引导装置以及一个涡轮机壳体侧的盘。在一般的涡轮增压器中将这个盘紧固到一个叶片支承安排的叶片支承环上是通过螺钉或焊接来进行。提供了一个隔离件装置以便能够设定在该叶片支承环与该盘之间形成的流动管道的限定宽度，这些VTG的叶片位于该流动管道中。在现有技术中，所述隔离件装置是由多个隔离件套管、阶梯形螺栓或焊接销构造而成的。铸造的隔离件元件也是已知的。

然而，所述已知的安排有如下缺陷：具有较大数目的组件，这导致生产和组装是费劲的。例如，倘若提供螺纹销作为一个隔离件装置，那么为了该目的必须进行多个组装步骤以提供多个孔、螺纹以及该叶片支承环与该盘的相关联的外径扩大。在此，必须将这些组件销（至少3个这样的销）安装在该引导装置中，并且必须随后将所述螺纹销按以该间隔尺寸焊接在该盘上并且测量变形。

发明内容

因此，本发明的一个目的是创造一种如权利要求１的前序部分所指明的类型的涡轮增压器，其中有可能减少其部件数目并在维持紧凑的尺寸的同时在技术上简化所述部分的生产还以及组装步骤。

所述目的是通过权利要求1的这些特征来实现的。

因此根据本发明的涡轮增压器的具体优点包括：实现了所要求的部件数目的减少、机加工步骤数目的减少、以及组装支出的减少。而且有可能减小该套筒的外径，这对于材料量和所要求的安装空间具备有利的影响。

此外，一种流线型的设计导致了在该引导装置内气体动力学的改进并且因此改进了整个涡轮增压器的热力学。

最后，这些优点包括在这些可旋转叶片的管道的稳定性方面的提高，这是由于采所构型的形状以及隔离件腹板的数目、还以及关于以上解释的已知套筒的非安装式设计，其中将销用作隔离件装置。

根据本发明作为隔离件装置的该引导环相对于可旋转叶片的环的定位仅仅要求在该叶片支承环的外径上提供一个定位凹槽。

作为一个组装步骤，仅仅必须将该引导环插入该盘和该叶片支承环上。

这些从属权利要求涉及本发明的多个有利的细致改进。

该引导环优选具有两个环部件，这两个环部件优选具有圆环形状的设计。上述环部件通过这些轮廓部件彼此连接，其中所述安排有可能作为一个铸件或金属板件而形成。

为该盘和叶片支承环提供支撑的这些轮廓部件优选具有流线型设计。因此这些轮廓部件可以使进入该具有可变涡轮几何形状的叶片环中的流动以一种目标方式偏转。正如在引言中已经解释的，该导向环的这些环部件可以被插入该叶片支承环或该盘上。其中，这些轮廓部件提供了这些部件的轴向定位，而这些环部件提供了径向的支撑。

在一个进一步的实施方案中，有可能的是该涡轮机壳体侧的环作为一个整体的盘而形成。在所述实施方案中，该引导环优选地作为一个铸件而形成，该铸件具有（作为一个环部件的）一体地连接到这些轮廓部件和第二个环部件上的该盘。

该轴承壳体侧的环也有可能配备有一个凸缘以便能够将整个套筒夹紧在该涡轮机壳体与该轴承壳体之间。该涡轮机壳体和该套筒之间的密封作用（在引导环上游的排气压力和这些可旋转叶片下游的排气压力的密封）在此优选地通过一个附加的密封件提供。如果该引导环配备有一个附加的凸缘，则作为一个铸件的设计是优选的。

还优选地，该引导环的环部件有可能配备有一个定位辅助件，该定位辅助件优选处于一个弯出的部分的形式。所述定位辅助件可以被放置成与该叶片支承环中的一个适当的凹槽相接合。这个盘同样可以具有所述类型的一个凹槽以便提供可旋转地固定的定位。

在所有上述设计的变体中，这些轮廓部件径向地伸入这些环部件所限定的内部环形腔室中，这样使得在该套筒的组装状态下，所述轮廓部件伸入这些具有可变涡轮几何形状的叶片之间的空间内，从而使得它们可以将通向这些可旋转叶片的流动偏转并且因此提高引入的流动。

如果该引导环是通过形状受限的生产过程（铸造工艺）来生产，那么这些轮廓可以被设计成在一个夹卡过程中后续的机加工是有可能的而没有毛刺和进一步的步骤。其结果是，产生了最少的废料。

替代地，有可能通过成型生产工艺（变形和冲压）来生产该引导环。在此，基础形状是通过诸如折弯、压制和深度拉伸等变形工艺产生的。这些轮廓是通过将轮廓冲出并使之变形而产生的。因此可以将材料的使用减少到最小值。其中，适应于该引导环的设计的这种生产工艺确保了以低的单位成本获得高的生产率。在周围的部件中不要求另外的设计特征，如孔、螺纹或其生产。

权利要求11将一种叶片支承环安排限定为一种可以独立进行处理的物体。

附图说明

从以下基于附图的多个示例性实施方案的说明中将显现出本发明的进一步的细节、特征和优点，在附图中：

图1示出了一种根据本发明的涡轮增压器的透视图解;

图2以透视的分解图示展示了一种根据本发明的叶片支承环安排;

图3示出了一种根据本发明的涡轮增压器的第二实施方案或根据本发明的叶片支承环的一个局部的截面视图;

图4示出了在根据图3的实施方案中使用的引导环的一个透视图解;

图5示出了根据本发明的叶片支承环安排的第一实施方案的一部分或根据本发明的涡轮增压器的平面图;

图6示出了根据本发明的引导环的另一个实施方案的一个局部视图;

图7示出了该引导环的一个替代实施方案的、并且对应于图4的图解;并且

图8示出了根据本发明的引导环的另一个实施方案的、并且对应于图7的图解。

具体实施方式

由于以下对根据本发明的设计原理的说明并不需要对具有可变涡轮几何形状的涡轮增压器的全部设计细节进行完整解释，因此在图1中仅标记了根据本发明的一种涡轮增压器15的这些基本部件，该涡轮增压器正如常规的那样，具有位于一个压缩机壳体17中的一个压缩机叶轮16；一个轴承壳体18，该轴承壳体具有用于一个轴19的所要求的轴承；以及位于一个涡轮机壳体21中的一个涡轮机叶轮20。所述涡轮增压器还具有一个所谓的VTG套筒，该套筒包含多个可旋转的叶片和杠杆和一个涡轮机壳体侧的盘还以及一个叶片支承环和一个调整环。所述部件将在以下附图的基础上进行详细解释。所述类型的涡轮增压器的其他部件对于解释本发明从而全面地理解其原理而言不作要求、但是同样不言自明地提供在根据本发明的涡轮增压器15中。

图2以一种分解的图示展示了根据本发明的一种叶片支承环安排1，以便能够更好地解释其构造。

该叶片支承环安排1具有一个叶片支承环2，在其中可旋转地安装了多个叶片，其中用参考号10指出了一个叶片来代表所有这些叶片。

此外，该叶片支承环安排1具有一个盘3。为了能够形成用于这些叶片10的一个流动管道4（从图3中可以看到），该流动管道4具有一个限定宽度B（同样参见图４），该叶片支承环安排1配备有一个被设计作为引导环6的隔离件装置5。如图2所示，所述引导环6具有两个环部件6A和6B，这两个环部件被安排为是彼此间隔开的并且优选地具有圆环形设计。在环部件６A和６B之间提供了多个轮廓部件，其中以参考号7指示了一个轮廓部件来代表所有这些轮廓部件。在本实例中，在环部件6A与6B之间提供了总计10个轮廓部件7。如图2所示，这些环部件6A和6B通过这些轮廓部件7而彼此连接。这些轮廓部件7被设计为流线型的引导轮廓，从图5的平面图的实例中可以看到。

在此，图２中显示这些轮廓部件７被安排和设计为使得伸入了由这些环部件６A和６B所界定的内部空间２之中，使得在组装状态下（同样可以从图５的实例中看到）所述轮廓部件伸入了这些叶片10之间的区域内、并且因此可以使得进入该引导装置的叶片中间的空间内的排气流以一种目标方式偏转。

在图2展示的根据本发明的叶片支承环安排1的实施方案中，该引导环6可以被插入该叶片支承环2和该盘3上。为此目的，该叶片支承环２具有一个轴向肩台或一个圆周凹槽并且盘３能以其外径被插入该引导环６的环部件6B中。图3和4示出了根据本发明的叶片支承环1或根据本发明的涡轮增压器15的一个第二实施方案。

可以同时从图３和４中看到，该引导环６也具有两个环部件6A和6B，这两个环部件通过这些轮廓部件７而彼此连接。在这个实施方案中，该引导环６也配备有一个凸缘９，该凸缘的外径大于这些环部件6A和6B的外径。例如，所述凸缘９通过腹板11而连接到环部件6A上。这个实施方案该引导环６优选是一个单件式铸件。

图３示出了引导环６的安装后的状态，该环部件通过其凸缘９被夹紧在该轴承壳体18与该涡轮机壳体21之间。图３还显示，流动管道４的宽度Ｂ是由图４中指明的这些轮廓部件７的高度Ｈ决定的。此外，图３的图示也显示在这个实施方案中，在该盘３和该涡轮机壳体21之间优选地提供了一个密封件８。

如以上已经解释的，图５的平面图示出了这些轮廓部件７的一种可能的流线型形状，这些轮廓部件在安装后的状态下由于它们的对齐而深入了这些叶片10之间的区域中、并且因此能以一种目标方式将排气流供应到这些可旋转的叶片上。

图６示出了具有金属板引导环形式的一个引导环6的一个套筒的实施方案。

图７示出了该引导环６的另一个替代实施方案，其中该环部件６B是由该盘３形成的。可以从图７的图示中看出，该盘３进而通过这些轮廓部件７儿连接到该环部件6A上。这个实施方案优选是作为铸件形成的。

相比之下，图８示出了根据本发明的、通过成型生产工艺而生产的引导环６的一个实施方案。所述引导环６基本上对应于根据图２的实施方案，但是在此处另外配备有多个处于弯出的部分12和13的形式的定位辅助件，在组装该引导环６时，这些弯出的部分接合到该叶片支承环２或该盘３中相配合的切口或凹槽中（未在图８中示出）。在盘３的情况下，该切口用作一个额外的防扭曲的设施。

在以上说明的所有实施方案中，相应的部件在各自情况下配备了相同的参考号。

此外，除了以上对本发明的书面披露之外，特此明确地参考在图1至图8中对本发明的图解展示。

参考号清单

1  叶片支承环安排

2  叶片支承环

3  盘

4  流动管道

5  隔离件装置

6  引导环

6A，6B  环部件

7  隔离件轮廓

8  密封件

9  凸缘/套环

10 叶片

11 腹板

12 弯出的部分

13 弯出的部分

14 定位辅助件

15 涡轮增压器

16 压缩机叶轮

17 压缩机壳体

18 轴承壳体

19 轴

20 涡轮机叶轮

21 涡轮机壳体

22 内部空间

23  肩台或圆周凹槽

Claims (22)

1.一种具有可变涡轮几何形状的涡轮增压器（15）

-   具有一个叶片支承环安排（1），该安排具有一个叶片支承环（2）和一个可以固定在该叶片支承环（2）上的盘（3）以便形成一个流动管道（4），并且

-   具有一个隔离件装置（5），该隔离件装置被安排在该叶片支承环（2）与该盘（3）之间，以便设定该流动管道（4）的一个限定宽度（B），其中

-   该隔离件装置（5）被设计为一个引导环（6），该引导环具有多个隔离件轮廓（7），这些隔离件轮廓的高度（H）对应于该流动管道（4）的宽度（B）。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中该引导环（6）具有被安排为间隔开的两个环部件（6A，6B），并且这些隔离件轮廓（7）被安排在这两个环部件之间。

3.根据权利要求2所述的涡轮增压器，其中这些环部件（6A，6B）通过这些隔离件轮廓（7）而彼此连接。

4.根据权利要求2或3所述的涡轮增压器，其中一个环部件（6B）是由该盘（3）形成的。

5.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中这些轮廓（7）具有一种流线型外廓。

6.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中这些轮廓（7）伸入该引导环（6）的一个内部空间（22）之中。

7.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中该叶片支承环（2）具有一个轴向肩台或圆周凹槽（23）而该引导环（6）可以被插入其上。

8.根据权利要求2所述的涡轮增压器，其中该引导环（6）能以其环部件（6B）被插入该盘（3）的外径上。

9.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中该引导环（6）配备有一个凸缘（9）用于夹紧在轴承壳体（18）与涡轮机壳体（21）之间。

10.根据权利要求9所述的涡轮增压器，其中该引导环（6）是作为一个铸件形成的。

11.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中该引导环（6）配备有一个定位辅助件（14）。

12.一种用于具有可变几何形状的涡轮增压器的叶片支承环安排（1），

-   具有一个叶片支承环（2）和一个可以固定在该叶片支承环（2）上的盘（3）以便形成一个流动管道（4），并且

-   具有一个隔离件装置（5），该装置被安排在该叶片支承环（2）与该盘（3）之间，以便设定该流动管道（4）的一个限定宽度（B），其中

-   该隔离件装置（5）被设计为一个引导环（6），该引导环具有多个隔离件轮廓（7），这些隔离件轮廓的高度（H）对应于该流动管道（4）的宽度（B）。

13.根据权利要求12所述的叶片支承环安排，其中该引导环（6）具有被安排为间隔开的两个环部件（6A，6B），并且这些隔离件轮廓（7）被安排在这两个环部件之间。

14.根据权利要求13所述的叶片支承环安排，其中这些环部件（6A，6B）通过这些隔离件轮廓（7）而彼此连接。

15.根据权利要求13或14所述的叶片支承环安排，其中一个环部件（6B）是由该盘（3）形成的。

16.根据权利要求12所述的叶片支承环安排，其中这些轮廓（7）具有一种流线型外廓。

17.根据权利要求12所述的叶片支承环安排，其中这些轮廓（7）伸入该引导环（6）的一个内部空间（22）之中。

18.根据权利要求12所述的叶片支承环安排，其中该叶片支承环（2）具有一个轴向肩台或圆周凹槽（23）而该引导环（6）可以被插入其上。

19.根据权利要求13所述的叶片支承环安排，其中该引导环（6）能以其环部件（6B）被插入该盘（3）的外径上。

20.根据权利要求12所述的叶片支承环安排，其中该引导环（6）配备有一个凸缘（9）用于夹紧在轴承壳体（18）与涡轮机壳体（21）之间。

21.根据权利要求20所述的叶片支承环安排，其中该引导环（6）是作为一个铸件形成的。

22.根据权利要求12所述的叶片支承环安排，其中该引导环（6）配备有一个定位辅助件（14）。