CN103492688B - 具有可变涡轮几何形状的涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有可变涡轮几何形状的涡轮增压器(15)，该涡轮增压器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)和一个固定到该叶片支承环(2)上的盘(3)，以便创造一个流动管道(4)；具有安装在该叶片支承环(2)中的多个导向叶片(5’)；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)与这个盘(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)被成形为一个进气导向栅(6)，该进气导向栅具有多个可移动的进气导向叶片(8)，这些进气导向叶片在各自情况下被安排在一个隔离销(7)上，该隔离销以其第一末端(7A)固定到该叶片支承环(2)上。本发明还涉及一种用于生产叶片支承环安排(1)的方法。

Description

具有可变涡轮几何形状的涡轮增压器
本发明涉及一种具有可变涡轮几何形状（VTG）的涡轮增压器。
从EP-A-1236866中已知的这样一种增压器的VTG套筒具有一个带有多个叶片和杠杆的一个引导装置以及一个涡轮机壳体侧的盘。在同属类的涡轮增压器中将这个盘紧固到一个叶片支承安排的一个叶片支承环上是通过螺钉或焊接来进行的。为能够设定在该叶片支承环与该盘之间形成的、并且该VTG的这些叶片位于其中的流动通路的限定宽度，提供了一个隔离件装置。在现有技术中，所述隔离件装置是由多个隔离套管、阶梯螺栓或焊接栓构造而成的。此外，铸造的隔离件元件也是已知的。
然而，延伸经过排气流的任何部件都会构成对于该排气流的一个障碍，并且因此产生流动损失。
因此，本发明的一个目的是提供一种具有可变涡轮几何形状的涡轮增压器，其具有：一个叶片支承环安排，该叶片支承环安排具有一个叶片支承环和一个固定到该叶片支承环上的盘，以便创造一个流动管道；安装在该叶片支承环中的多个导向叶片；以及一个隔离件装置，该装置被安排在该叶片支承环与这个盘之间，以便设定该流动管道的一个限定宽度。通过这种涡轮增压器有可能使这些分开的部件对于流动的影响最小化并且避免剧烈的偏转。
所述目的是通过如下特征来实现的，即，该隔离件装置被成形为一个进气导向栅，该进气导向栅具有多个可移动的进气导向叶片，这些进气导向叶片在各自情况下被安排在一个隔离销上，该隔离销以其第一末端固定到该叶片支承环上。
根据本发明，提供了带有一个可变部件的一个进气导向栅，以便使排气流以一种依赖于负荷的方式偏转朝向该可变涡轮几何形状的导向叶片装置。该可变进气导向栅的可变部件根据该可变涡轮几何形状的角度调整相对该叶片支承环移动，由此有可能使该排气流以改变的强度偏转朝向该可变涡轮几何形状。
此外，一种流线型的设计产生了在该引导装置内的气体动力学的改进，并且因此产生了整个涡轮增压器的热力学的改进。
根据本发明的进气导向栅的具体优点在于以下事实，即这种流动被偏转成使得它优选地以一个较浅的角度撞击后面的导向叶片。通过该可变进气导向栅的所述角度调整，有可能对所有负荷状态获得优化的叶片入射流。以此方式有利地使该隔离件装置对该排气流的影响保持在低的水平。
本发明还涉及一种用于生产带有可变涡轮几何形状（VTG）的涡轮增压器的叶片支承环安排的方法，该方法具有以下方法步骤：将多个隔离销安排在一个叶片支承环的多个凹陷中；将一个调整环安排在该叶片支承环的外圆周区域中；将各自配备有一个进气导向叶片的多个旋转板安装到该隔离销上，并且将这些旋转板放置在该叶片支承环的凹陷中而且同时将该旋转板的一个插入接合栓插入到该调整环的相关联的多个接合凹陷中；将多个导向叶片附接到该叶片支承环上；将这些导向叶片连接到多个叶片杠杆上；以及将该隔离销的一个第二末端连接到该叶片支承环安排的一个盘上。
从以下基于附图的多个示例性实施例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示出了根据本发明的一个涡轮增压器的透视图示；
图2示出了一种叶片支承环安排的基本设计，在这种基本设计中可实现本发明基于图3至图6所说明的原理；
图3示出了该叶片支承环安排的一个叶片支承环的透视细节图；
图4示出了该叶片支承环对应于图3的图示，其中已附接了调整环；
图5示出了该叶片支承环的一部分对应于图4的放大图示，其中已安装了调整环和一个进气导向叶片；
图6示出了该叶片支承环在已安装了多个导向叶片时的一部分的透视图示；
图7示出了该叶片支承环对应于图6的图示，在该叶片支承环上安排了用于完成该叶片支承环安排的一个盘；并且
图8至图10示出了该叶片支承环安排（没有盘）的多个细节图示以用于说明这些导向叶片和进气导向叶片在不同负荷状态下的位置。
由于以下对根据本发明的设计原理的说明并不需要对带有可变涡轮几何形状的涡轮增压器的全部结构细节进行完整解释，因此在图1中仅标注了根据本发明的一种涡轮增压器15的这些基本部件，所述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、具有用于一个轴19的所需要的轴承的一个轴承壳体18、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节环。所述部件将基于以下附图进行详细解释。所述类型的涡轮增压器的其他零件对于说明本发明从而提供对本发明原理的全面理解而言并非必须、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展示了一种叶片支承环安排1的基本结构。
该叶片支承环安排1具有一个叶片支承环2和一个盘3，在该叶片支承环中可旋转地安装了多个导向叶片5’。为了使这些导向叶片5’能够形成一个具有限定宽度B的流动通道4，叶片支承环安排1配备有成形为一个进气导向栅6的一个隔离件装置5。
进气导向栅6具有多个可移动的第一进气导向叶片8。
图3展示了叶片支承环2的在其外圆周区域中配备有多个凹陷/铣出部分11的那一个部分。如图3所示，在多个凹陷区域中的一个凹陷由参考符号11代表性地标示，在各自情况下安排了一个隔离销7，该隔离销是隔离件装置5的安排在叶片支承环2与盘3之间的一部分以用于设定流动通道4的限定的宽度B。如图3所示，隔离销7以其第一末端7A在凹陷11之中连接（优选是对接焊）到叶片支承环2上。如图3还示出的，这些凹陷11被成形为在外圆周区域A的方向上是开放的并且至少基本上是半圆形的。
图4再次示出了叶片支承环2，其中已经安排了它的多个铣出部分11和销7。此外，图4示出了配备有多个接合凹陷13的一个调整环10的安排。
一起观察图4和图5，清楚的是所述接合凹陷13用于接纳一个接合栓12，该接合栓是一个旋转板9的一部分，该旋转板配备有一个进气导向叶片8。在此，旋转板9的厚度对应于凹陷11的深度。为了形成整个叶片支承环安排1，在所提供的每个销7上安装了所述类型的带有进气导向叶片8的一个旋转板9，其中图5示出的是，在将旋转板9安装到销7上的过程中，这个向外指向的接合栓12被插入到接合凹陷13中。该销7和在调整环10中的这些接合凹陷13因此对应地起引导和枢转这些进气导向叶片8的作用。
图6示出了叶片支承环安排1在插入这些导向叶片5’之后的状态，其中清楚的是每个导向叶片5’提供有一个进气导向栅6，所述进气导向栅包括隔离销7以及旋转板9连同其进气导向叶片8和其接合栓12。
图7展示了完全组装好的状态，在这个状态下盘3被紧固（优选是焊接）到这些隔离销7的另一端7B上。在所述状态下，该叶片支承环安排1形成了涡轮增压器15的可变涡轮几何形状（VTG）的一个预组装的套筒。图6和图7还示出了多个调整杠杆，其中的一个调整杠杆是由参考数字14标示的，这些调整杠杆接合到调整环10的相对应的多个凹陷之中并且用于调整该调整环进入叶片支承环安排1的不同的依赖于负荷的位置中。
图8示出了在一个最小位置中的叶片支承环安排1，其中，为了清楚地展示所述最小位置，未展示出盘3。在所述最小位置中，由这些导向叶片5’形成的导向叶片环是关闭的，并且这些进气导向叶片8实际上没有导致螺旋流偏转。
图9示出了在该VTG的一个中度负荷位置中的叶片支承环安排1，再次没有盘3，而图10示出了在全负荷位置中的VTG。在此应该强调的是在所有时候都避免在这些进气导向叶片8的区域中极度强烈的偏转。结合观察图8至图10可看出的是，叶片支承环安排1的进气导向栅6的位置，该叶片支承环安排以其进气导向栅产生了相当大的热力学优点并且使隔离件装置5对通过该VTG的排气流的不利影响最小化。
为补充以上书面披露，特此明确地参考其在图1至图10中的图解展示。

Claims (12)

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），该叶片支承环安排具有一个叶片支承环（2）和一个固定到该叶片支承环（2）上的盘（3），以便创造一个流动管道（4），
-具有安装在该叶片支承环（2）中的多个导向叶片（5’），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）与这个盘（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）被成形为一个进气导向栅（6），该进气导向栅具有多个可移动的进气导向叶片（8），这些进气导向叶片在各自情况下被安排在一个隔离销（7）上，该隔离销以其第一末端（7A）固定到该叶片支承环（2）上。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，每个进气导向叶片（8）均是安排在一个旋转板（9）上，该旋转板被引导在一个凹陷（11）中，该凹陷是提供在该叶片支承环（2）的外圆周区域（A）中。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器，其中，该进气导向叶片（8）具有一种流线型轮廓。
4.根据权利要求2所述的涡轮增压器，其中，该旋转板（9）配备有一个接合栓（12），该接合栓接合在一个调整环（10）的一个接合凹陷（13）中。
5.根据权利要求2或4所述的涡轮增压器，其中，该隔离销（7）以其第一末端（7A）在该凹陷（11）之中连接到该叶片支承环（2）上。
6.根据权利要求1、2或4所述的涡轮增压器，其中，该隔离销（7）的第二末端（7B）被连接到该盘（3）上。
7.根据权利要求6所述的涡轮增压器，其中，该第一末端（7A）和该第二末端（7B）在各自情况下对应地被焊接到该叶片支承环（2）上和焊接到该盘（3）上。
8.根据权利要求7所述的涡轮增压器，其中，该第一末端（7A）和该第二末端（7B）在各自情况下对应地被对接焊到该叶片支承环（2）上和焊接到该盘（3）上。
9.根据权利要求2或4所述的涡轮增压器，其中，该凹陷（11）被成形为在该叶片支承环（2）的外圆周区域（A）的方向上是开放的。
10.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其中，该接合凹陷（13）被成形为以一种弧形的方式延伸的一个槽缝。
11.根据权利要求2或4所述的涡轮增压器，其中，该隔离销（7）延伸穿过该旋转板（9）以及该进气导向叶片（8）。
12.一种用于生产叶片支承环安排（1）的方法，该方法具有以下方法步骤：
-将多个隔离销（7）安排在一个叶片支承环（2）的多个凹陷（11）中；
-将一个调整环（10）安排在该叶片支承环（2）的外圆周区域（A）中；
-将各自配备有一个进气导向叶片（8）的多个旋转板安装到该隔离销（7）上，并且将这些旋转板（9）放置在该叶片支承环的凹陷（11）中而且同时将该旋转板（9）的一个接合栓（12）插入到该调整环（10）的相关联的多个接合凹陷（13）中；
-将多个导向叶片（5’）附接到该叶片支承环（2）上；
-将这些导向叶片（5’）连接到多个叶片杠杆上；并且
-将该隔离销（7）的一个第二末端（7B）连接到该叶片支承环安排（1）的一个盘（3）上。
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