CN107448279A - 带有柔性金属片密封构件的涡轮增压器废气门提升阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有柔性金属片密封构件的涡轮增压器废气门提升阀。涡轮增压器废气门阀包括由金属片形成的弹性可变形的密封构件，密封构件支承在提升阀构件和阀壳体中的一个上，并且被布置成：当提升阀构件处在关闭位置时在阀座与阀构件端面之间受到压缩，从而弹性变形到压缩状态，并且当提升阀构件处在打开位置时，从所述压缩被释放从而恢复到未压缩状态。在压缩状态下密封构件绕着阀座的全部圆周接触阀座并绕着阀构件端面的全部圆周接触阀构件端面从而大致密封阀构件端面与阀座之间的任何间隙。

Description

带有柔性金属片密封构件的涡轮增压器废气门提升阀

技术领域

本公开涉及废气驱动式涡轮增压器，更具体地，涉及用于涡轮增压器的废气门提升阀。

背景技术

在常规涡轮增压器中，涡轮机壳体限定大体位于穿过壳体的主孔的一侧的旁通管，并且旁通管通过旁通阀连接到壳体的废气入口或蜗壳。旁通阀或废气门阀通常是包含环形阀构件的摆式或提升式阀，所述阀构件被推靠在包围旁通通路开口的平的阀座上。与这样的布置相关的一个缺点是：有时，提升阀构件的面不是精确地平行于阀座的面，使得在部分圆周上形成间隙，气体可通过该间隙泄漏。穿过关闭的旁通阀的泄漏是涡轮机及因此的涡轮增压器及其相关的发动机的性能变差的原因。

发明内容

本公开描述了具有金属片密封构件的涡轮增压器废气门阀的不同实施例，其设法解决比如以上提及的问题。在一个实施例中，涡轮增压器废气门阀包含：限定废气入口的壳体，废气通过所述废气入口被接收，所述壳体限定用于废气的主流动通路和从主流动通路分叉开的旁通流动通路；

围绕旁通流动通路的大致平面的环形阀座；

连接到摆动臂的提升阀构件，摆动臂是可绕着枢轴线枢转的以使提升阀构件相对于阀座在关闭位置与打开位置之间移动，提升阀构件限定阀构件端面，所述阀构件端面被布置成在提升阀构件的关闭位置中面对阀座；和

由金属片形成的弹性可变形的密封构件，密封构件支承在提升阀构件和壳体中的一个上并布置成：当提升阀构件处在关闭位置时，在阀座与阀构件端面之间受到压缩，从而弹性变形到压缩状态，并且当提升阀构件处在打开位置时，从所述压缩被释放，从而恢复到未压缩状态，在压缩状态下密封构件绕着阀座的全部圆周接触阀座并且绕着阀构件端面的全部圆周接触阀构件端面，从而大致密封阀构件端面与阀座之间的任何间隙。

在本发明的一些实施例中，密封构件支承在阀构件上并具有至少大致覆盖阀构件端面的全部的盘构造。例如，在一个实施例中，密封构件在阀构件端面的大体中心点处被点焊到阀构件端面，而在别的地方基本上免于到阀构件的焊接附接。密封构件可构造成使得绕着阀构件端面的所述全部圆周接触阀构件端面的是密封构件的外周边缘。

替代地，密封构件可构造成使得绕着阀构件端面的所述全部圆周接触阀构件端面的是密封构件的外周边缘，并且阀座的所述全部圆周由密封构件的位于外周边缘径向内侧的部分接触。

在本发明的另一个实施例中，阀构件具有与端面相对的背面和在背面与端面之间延伸的大致圆柱形的外面，并且密封构件具有弯曲成沿着圆柱形外面延伸并延伸到背面上的外周部分，从而在无需焊接的情况下将密封构件固定到阀构件。

在又一实施例中，密封构件支承在阀构件上且是环形的，具有径向外边缘和径向内边缘，其中密封构件绕着整个外边缘通过焊接附接到阀构件，并且绕着阀座的所述全部圆周接触阀座的是密封构件的径向内边缘。

在本发明的再一实施例中，密封构件支承在壳体上且是环形的，具有径向外边缘和径向内边缘，其中密封构件在径向内边缘处具有弯曲部分，用于在无需焊接的情况下绕着阀座固定密封构件，并且其中绕着阀构件端面的全部圆周接触阀构件端面的是密封构件的径向外边缘。

根据本发明，在本发明的各种实施例（不限于本文中明示描述的实施例）中，密封构件的柔性和弹性使密封构件能够补偿阀构件的任何的未对准（也就是，阀座与阀构件端面之间的不平行关系）和/或可导致阀座从其理想的平面构造变形从而具有波状或非平面的形状的任何热变形。

附图说明

因此已经大概地描述了本公开，现在将对附图作出参考，附图不一定按照比例绘制，并且其中：

图1是根据现有技术的涡轮增压器废气门阀的透视图；

图2是图1的废气门阀的透视图，并且其被剖开以示出提升阀和阀座的细节；

图3是根据本发明的第一实施例的废气门阀的截面图；

图4是根据本发明的第二实施例的废气门阀的截面图；

图5是根据本发明的第三实施例的废气门阀的截面图；

图6是根据本发明的第四实施例的废气门阀的截面图；以及

图7是根据本发明的第五实施例的废气门阀的截面图。

具体实施方式

现在将参考附图在下文中更加充分地描述本公开，在附图中示出了本发明的一些实施例，但不是所有实施例。事实上，这些发明可以以许多不同的形式具体化，并且不应被解释为限制于本文中陈述的实施例；更确切地，提供这些实施例以便本公开将满足适用的法律要求。相同的标号始终指的是相同的元件。

根据现有技术的涡轮增压器废气门阀10被示出在图1和图2中。废气门阀包括壳体12。在图示的实施例中，壳体12是被形成为整体式的一体结构的一体化的涡轮机壳体和阀壳体。壳体限定接收来自内燃机的废气的废气入口14。废气入口14与大体环形的蜗壳16流体连通，使得在入口14中接收的废气被进给到蜗壳16中用于供应到容纳在壳体的内部18内的涡轮机叶轮（未示出）。穿过涡轮机叶轮的气体被排出到由壳体限定的轴向孔20中，并且气体从孔20流动到在孔下游的壳体中限定的另外的空间22中。

壳体12进一步限定旁通通路24，该旁通通路与废气入口14流体连通且也被连接到轴向孔20下游的空间22。废气门阀或旁通阀30布置在壳体内且操作来打开或关闭，从而允许或防止废气穿过旁通通路24进入空间22中。因此，当废气门打开时，接收到入口14中的废气的一部分绕过涡轮机叶轮并直接流入空间22中。当废气门如图2所示关闭时，意图是对于进入废气入口14的所有废气通向蜗壳16中，然后被引导通过涡轮机叶轮。然而，存在许多因素，这些因素可允许一些废气泄漏穿过关闭的废气门，如参考图2在以下说明的。

废气门30包含支承在摆动臂上50的提升阀构件40。摆动臂固定到穿过轴颈轴承（在图2中不可见）的旋转轴52，并且轴52固定到杠杆臂54。通过枢转杠杆臂54，轴52绕其轴线旋转，这促使提升阀构件40在其打开位置与图2所示的其关闭位置之间沿着弧线摆动。提升阀构件的端面42旨在邻接由壳体12形成的阀座44。阀座围绕旁通通路24。目标是提升阀端面42的全部圆周与阀座44的全部圆周形成接触。然而，有时提升阀构件的端面42未对准（例如，由于制造缺陷，比如未能满足制造技术要求），使得它不与阀座44平行，这导致沿着阀座的圆周的一部分的间隙，并且废气通过该间隙泄漏。阀构件相对于阀座的该不平行尤其可能发生在提升阀构件40和臂50是整体式的一体结构（也被称为“单块”结构）时，因为届时阀构件40没有能力相对于臂50稍微晃动从而变得与阀座44平行。另外，壳体12的热变形可导致阀座44变成非平面的，比如波状的，这再次导致废气可通过其泄漏的一个或多个间隙。废气穿过废气门的泄漏对涡轮机的总体效率是有害的，因为泄漏流没有对由涡轮机叶轮产生的功率作出贡献。

本发明的目的在于减轻这样的废气泄漏。根据本发明，由金属片形成的弹性可变形的密封构件支承在提升阀构件40和壳体12中的一个上，并布置成：当提升阀构件处在关闭位置时，在阀座44与阀构件端面42之间受到压缩从而弹性地变形到压缩状态，以及当提升阀构件处在打开位置时从所述压缩被释放从而恢复到未压缩状态。在压缩状态下的密封构件绕着阀座的全部圆周接触阀座44并绕着阀构件端面的全部圆周接触阀构件端面42，从而大致密封阀构件端面与阀座之间的任何间隙。

因此，参考图3，本发明的第一实施例被图示。在该实施例中，盘形密封构件60固定到提升阀构件40并大致覆盖提升阀构件的端面42的全部。密封构件的周缘区域62具有朝着阀座44远离提升阀构件的端面42弯曲的弯曲构造。密封构件到提升阀构件的固定不发生在密封构件的全部表面面积上。而是，密封构件以如下方式固定到提升阀构件，使得至少周缘区域62免于固定到提升阀构件。在图示的实施例中，密封构件到提升阀构件的固定通过大致位于密封构件的中心处的单点焊W实现；然而，替代地可使用其它类型和/或构造的固定区域。在图3的实施例中，密封构件60构造成使得绕着阀座的所述全部圆周接触阀座的是密封构件的外周边缘64。当提升阀构件40通过臂50摆动到关闭位置时，密封构件的外周边缘与阀座44形成接触，并且，提升阀构件朝着座的进一步移动导致外周区域被压缩，使得否则可能因为提升阀相对于阀座的不平行而出现的任何间隙由密封构件封闭。换句话说，密封构件具有足够的弹性压缩性来补偿否则可能出现的任何间隙。

本发明的第二实施例被绘出在图4中，并且其大体相似于之前的实施例。具有盘形构造的弹性可变形的密封构件160支承在提升阀构件40上并通过单点焊W固定到端面42，或以另外的方式固定在密封构件的大体中心点处，使得密封构件在其表面面积的大部分上没有到端面的固定。在其松弛状态下密封构件具有大体M形的截面构造。密封构件的外周边缘164绕着提升阀构件端面的全部圆周接触提升阀构件端面42，并且密封构件弯曲成使得：当提升阀构件处在图4的关闭位置时，与外边缘径向向内间隔开的密封构件的区域163绕着阀座的全部圆周接触阀座44。当提升阀构件40通过臂50摆动到关闭位置时，密封构件的区域163与阀座44形成接触，并因此外边缘164被推靠在提升阀构件的端面42上，提升阀构件朝着座的进一步的移动导致密封构件被压缩，使得否则可能因为提升阀相对于阀座的不平行而出现的任何间隙由密封构件封闭。

图5绘出本发明的第三实施例。弹性可变形的密封构件260如先前的实施例中一样支承在提升阀构件40上。然而，不同于先前的实施例，密封构件260不被焊接到提升阀构件，而是通过弯曲的外周区域固定到提升阀构件。提升阀构件具有与端面42相对的背面43、和在背面43与端面42之间延伸的大致圆柱形的外面45，并且密封构件260具有外周部分262，其弯曲成沿着圆柱形的外面延伸并延伸到背面上，从而在无需焊接的情况下将密封构件固定到阀构件。密封构件构造成使得它与提升阀端面42保持间隙d的距离。当提升阀构件40通过臂50摆动到关闭位置时，密封构件与阀座44形成接触，并且如果在阀构件端面42与阀座44之间存在任何的不平行，那么密封构件被压缩，使得否则可能出现的任何间隙通过密封构件的补偿变形被封闭。

图6和图7分别绘出第四和第五实施例，其中采用了大体环形的密封构件而非完整的盘形密封构件。在图6的第四实施例中，环形密封构件360支承在壳体12上并具有径向外边缘364和径向内边缘366。密封构件在径向内边缘处具有弯曲部分，用于在无需焊接的情况下绕着阀座44固定密封构件，并且绕着阀构件端面的全部圆周接触阀构件端面42的是密封构件的径向外边缘364。当提升阀构件40摆动到关闭位置时，阀构件端面42与密封构件的外边缘364形成接触，并且如果在阀构件端面42与阀座44之间存在任何的不平行，那么密封构件被压缩，使得否则可能出现的任何间隙通过密封构件的补偿变形被封闭。

图7的第五实施例采用固定到提升阀构件40的具有环形构造的密封构件460。密封构件具有径向外边缘和径向内边缘，并且密封构件在外边缘处通过焊接W附接到阀构件。密封构件的径向内边缘弯曲远离阀构件端面42并绕着阀座的全部圆周接触阀座44。当提升阀构件40摆动到关闭位置时，密封构件的内边缘接触阀座44，并且如果在阀构件端面42与阀座之间存在任何的不平行，那么密封构件被压缩，使得否则可能出现的任何间隙通过密封构件的补偿变形被封闭。

得益于在上述描述和相关联的附图中展示的教导，这些发明所属领域的技术人员将想到本文中陈述的发明的许多变型和其它的实施例。因此，将理解的是，本发明将不限于公开的特定实施例，并且变型和其它实施例意图被包括在所附权利要求的范围内。尽管本文中采用了特定术语，但它们仅从一般及描述性意义上来使用，并不用于限制的目的。

Claims (8)

1.一种涡轮增压器废气门阀，其包含：

限定废气入口的壳体，废气通过所述废气入口被接收，所述壳体限定用于废气的主流动通路和从主流动通路分叉开的旁通流动通路；

围绕旁通流动通路的大致平面的环形阀座；

连接到摆动臂的提升阀构件，摆动臂绕着枢轴线能枢转用于相对于阀座在关闭位置与打开位置之间移动提升阀构件，提升阀构件限定阀构件端面，所述阀构件端面被布置成在提升阀构件的关闭位置中面对阀座；和

由金属片形成的弹性可变形的密封构件，所述密封构件支承在提升阀构件和壳体中的一个上并布置成：当提升阀构件处在关闭位置时，在阀座与阀构件端面之间受到压缩，从而弹性变形到压缩状态，并且当提升阀构件处在打开位置时，从所述压缩被释放，从而回复到未压缩状态，在压缩状态下密封构件绕着阀座的全部圆周接触阀座并且绕着阀构件端面的全部圆周接触阀构件端面，从而大致密封阀构件端面与阀座之间的任何间隙。

2.如权利要求1所述的涡轮增压器废气门阀，其中所述密封构件支承在阀构件上并具有至少大致覆盖全部阀构件端面的盘构造。

3.如权利要求2所述的涡轮增压器废气门阀，其中所述密封构件在阀构件端面的大体中心点处被点焊到阀构件端面，而在别的地方大致免于到阀构件的焊接附接。

4.如权利要求3所述的涡轮增压器废气门阀，其中所述密封构件构造成使得绕着阀座的所述全部圆周接触阀座的是密封构件的外周边缘。

5.如权利要求3所述的涡轮增压器废气门阀，其中所述密封构件构造成使得绕着阀构件端面的所述全部圆周接触阀构件端面的是密封构件的外周边缘，并且阀座的所述全部圆周由密封构件的位于外周边缘的径向内侧的部分接触。

6.如权利要求2所述的涡轮增压器废气门阀，其中所述阀构件具有与端面相对的背面和在背面与端面之间延伸的大致圆柱形的外面，并且密封构件具有外周部分，所述外周部分弯曲成沿着圆柱形的外面延伸并延伸到背面上从而在无需焊接的情况下将密封构件固定到阀构件。

7.如权利要求1所述的涡轮增压器废气门阀，其中所述密封构件支承在阀构件上并且是环形的，具有径向外边缘和径向内边缘，其中密封构件在外边缘处通过焊接附接到阀构件，并且绕着阀座的所述全部圆周接触阀座的是密封构件的径向内边缘。

8.如权利要求1所述的涡轮增压器废气门阀，其中所述密封构件支承在壳体上并且是环形的，具有径向外边缘和径向内边缘，其中密封构件在径向内边缘处具有弯曲部分，用于在无需焊接的情况下绕着阀座固定密封构件，并且其中绕着阀构件端面的全部圆周接触阀构件端面的是密封构件的径向外边缘。