CN108729957A - 一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件，喷嘴环组件包括支撑盘一、可调喷嘴叶片、支撑盘二、螺母和螺栓。支撑盘一上有固定喷嘴叶片，可调喷嘴叶片安装于支撑盘一和支撑盘二上对应的沉孔内；固定喷嘴叶片与可调喷嘴叶片间隔布置，两者总体大体呈环形均匀布置。通过调节可调喷嘴叶片的转动来调节喷嘴环的流通面积。固定喷嘴叶片与支撑盘二表面紧密贴合，可调喷嘴叶片安装在支撑盘一、支撑盘二的沉孔内，避免了可调叶片两端的气体泄漏，大大提高了涡轮机效率。通过螺母和螺栓将喷嘴环组件紧固一个整体，利于与发动机的适配安装。固定喷嘴叶片起到支撑作用，在喷嘴环组件受热变形时保证可调喷嘴叶片的正常转动。

Description

一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件

技术领域

本发明属于涡轮增压器领域，具体地涉及一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件。

背景技术

可变喷嘴涡轮增压器由于其流通截面可调的特点能够与车用发动机在全工况范围内形成良好匹配，从而比其它涡轮增压器更有效地提升发动机的加速性、动力性等性能，因而它越来越多地应用在车用发动机上。为保证喷嘴叶片的自由转动，以及防止喷嘴叶片及其周边部件受燃烧气体加热而发生变形影响其灵活转动，通常喷嘴叶片两端面与其各自相对的壁面间设计有一定的间隙。由于喷嘴叶片压力面与吸力面压力不同，而两端面与其各自相对的壁面间的间隙造成气体由压力较高一面向压力较低一面泄漏，该泄漏会引起涡轮机效率的大幅度降低。尤其地，在喷嘴叶片开度较小时，涡轮机的效率损失主要来自于喷嘴叶片两端面间隙引起的气流泄漏。因此，如何提供一种减免气流端隙泄露的喷嘴环叶片组件是本领域人员亟需解决的一个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件，包括：

支撑盘一，所述支撑盘一为环形，其表面设置有多个处于同一圆周或近似处于同一圆周的第一沉孔及位于所述第一沉孔底部的通孔；

支撑盘二，所述支撑盘二为环形，其表面设置有多个处于同一圆周或近似处于同一圆周的第二沉孔及位于所述第二沉孔底部的盲孔，所述第二沉孔与第一沉孔一一对应；

固定件，所述固定件至少有两个，所述固定件贯穿所述支撑盘一及所述支撑盘二并与两者固定连接；

多个可调喷嘴叶片组件，所述可调喷嘴叶片组件采用铸造或铣削一体制成，其包括：可调喷嘴叶片、第一圆盘、第二圆盘和转轴；所述第一圆盘和第二圆盘分别安装在所述可调喷嘴叶片垂直于转动平面方向的两端，所述转轴依次穿过第一圆盘、可调喷嘴叶片和第二圆盘并与其固定连接；所述转轴靠近所述第一圆盘的一端为轴第一端，所述转轴靠近所述第二圆盘的一端为轴第二端；所述第一圆盘与所述第一沉孔相对应，所述轴第一端穿过所述通孔并与其转动连接；所述第二圆盘与所述第二沉孔相对应，所述轴第二端穿入所述盲孔与其转动连接；

多个固定喷嘴叶片，所述固定喷嘴叶片一侧固定安装于所述支撑盘一表面，另一侧与所述支撑盘二抵接；所述固定喷嘴叶片与所述可调第一沉孔间隔设置。固定喷嘴叶片与第一沉孔可以均匀间隔设置也可以非均匀间隔设置；另外，多个固定喷嘴叶片的几何形状及安装角度也可以不同，安装时，只需大致呈圆环状分布于所述支撑盘一表面即可，不要求所有固定喷嘴叶片沿中心均匀分布，也不要求所有固定喷嘴叶片的中心在同一外径上。

安装时，固定喷嘴叶片与第一沉孔之间的距离应当尽可能的小，距离越小，气流端隙泄露越少。

采用上述技术方案的有益效果是：1、固定叶片与支撑盘一整体制造，其端面与支撑盘二的相应表面紧密贴合，消除了两端面间的间隙，因此消除了由该部分叶片端面间隙引起的泄漏气流；2、可调叶片两端的圆盘分别与支撑盘一和支撑盘二上对应的沉孔相配合，将传统可调叶片两端面与支撑盘一和支撑盘二间的间隙转移到可调叶片两端的圆盘与支撑盘一和支撑盘二上对应的沉孔间的间隙，与传统喷嘴叶片两端面与支撑盘一和支撑盘二间的间隙引起的气体泄漏相比较，可调叶片两端的圆盘与支撑盘一和支撑盘二上对应的沉孔间的间隙引起的气体泄漏量可以忽略不计，从而消除了传统可调喷嘴涡轮增压器由于可调叶片两端泄漏带来的效率损失；3、动静叶片间隔设计可以实现喷嘴环叶片必要的整体重叠度；4、固定叶片可以在受热的工作条件等引起各部件变形的情况下起到支撑作用，保证可调叶片的正常转动。

优选的，所述固定件包括螺栓和螺母，所述螺栓贯穿所述支撑盘一及所述支撑盘二且其长度大于所述支撑盘一与支撑盘二之间的距离，所述螺栓两端通过螺母锁紧固定。

优选的，多个固定喷嘴叶片包括至少两个具有安装孔的定位喷嘴叶片，所述安装孔贯穿所述定位喷嘴叶片，所述螺栓的数量与所述安装孔的数量相同且所述螺栓一一对应依次贯穿支撑盘一、安装孔、支撑盘二，其两端通过螺母锁紧固定。

优选的，所述支撑盘一、支撑盘二在所述螺栓安装位置分别对应设置有第三沉孔、第四沉孔，所述螺母在所述第三沉孔及第四沉孔内与所述螺栓配合连接。

采用上述技术方案的有益效果是：螺母和螺栓相配合将各部件紧固为一个整体，便于涡轮壳与中间体任意角度安装，进而与发动机适配安装；且螺母和螺栓两端为沉孔安装，消除对调节机构等机构相干扰的可能性。

优选的，固定喷嘴叶片的高度可以略大于可调式喷嘴叶片的高度，在受热的工作条件等引起各部件变形的情况下，支撑盘一上的固定喷嘴叶片起到支撑作用，保证可调喷嘴叶片的正常转动。

优选的，所述轴第一端与所述第一圆盘之间设有第一轴承，所述第一轴承具有第一轴肩，所述第一轴肩的直径大于所述通孔的直径。所述轴第二端与所述第二圆盘之间设有第二轴承，所述第二轴承具有第二轴肩，所述第二轴肩的直径大于所述盲孔的直径。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环可调叶片组件的立体结构示意图；

图2为本发明的一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环可调叶片组件的立体结构爆炸示意图；

图3为本发明的支撑盘一的示意图；

图4为本发明的支撑盘二的示意图；

图5为本发明的可调喷嘴叶片的示意图；

图6为本发明的可调喷嘴叶片的安装局部剖视图；

图7为本发明的固定喷嘴叶片安装的局部剖视图；

图8为本发明的带有安装孔的定位喷嘴叶片安装的局部剖视图；

图9为本发明的喷嘴环局部示意图。

其中，1-支撑盘一，11-固定喷嘴叶片，12-定位喷嘴叶片，13-第一沉孔，14-通孔，15-安装孔，16-第三沉孔，111-第一端面，112-第一侧面，113-第二侧面，121-第二端面，122-第三侧面，123-第四侧面，131-第一沉孔的底面，132-第一沉孔的侧面，2-可调喷嘴叶片组件，21-轴第一端，22第一轴肩，23-第一圆盘，24-可调喷嘴叶片，25-第二圆盘，26-第二轴肩，27-轴第二端，221-第一轴肩的底面，231-第一圆盘的表面，232-第一圆盘的外侧面，241-第一表面，242-第二表面；251-第二圆盘的表面，252-第二圆盘的外侧面，261-第二轴肩的底面，271-轴第二端的外侧面，272-轴第二端的底面，3-支撑盘二，31-第二沉孔，32-盲孔，33-支撑盘二本体，34-第四沉孔，35-第二圆盘表面，311-第二沉孔的底面，312-第二沉孔的内侧面，321-盲孔的内侧面，322-盲孔的底面，4-螺母，5-螺栓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环可调叶片组件，如图1-9所示，包括

支撑盘一1，所述支撑盘一1为阶梯式环形，其表面设置有多个同轴心的第一沉孔13及位于所述第一沉孔13底部的通孔14；

支撑盘二3，所述支撑盘二3为环形，其表面设置有多个同轴心的第二沉孔31及位于所述第二沉孔31底部的盲孔32，所述第二沉孔31与第一沉孔13一一对应；

固定件，所述固定件有三个，所述固定件贯穿所述支撑盘一1及所述支撑盘二3并与两者固定连接；

多个可调喷嘴叶片组件2，所述可调喷嘴叶片组件2包括：可调喷嘴叶片24、第一圆盘23、第二圆盘25和转轴；所述第一圆盘23和第二圆盘25分别安装在所述可调喷嘴叶片24垂直于转动平面方向的两端，所述转轴依次穿过第一圆盘23、可调喷嘴叶片24和第二圆盘25并与其固定连接；所述转轴靠近所述第一圆盘23的一端为轴第一端21，所述转轴靠近所述第二圆盘25的一端为轴第二端27；所述第一圆盘23与所述第一沉孔13相对应，所述轴第一端21穿过所述通孔14并与其转动连接；所述第二圆盘25与所述第二沉孔31相对应，所述轴第二端27穿入所述盲孔32与其转动连接；

多个固定喷嘴叶片11，所述固定喷嘴叶片11一侧固定安装于所述支撑盘一1表面，另一侧与所述支撑盘二3抵接；所述固定喷嘴叶片11与所述第一沉孔13均匀间隔设置。

所述固定件包括螺栓5和螺母4，所述螺栓5贯穿所述支撑盘一1及所述支撑盘二3且其长度大于所述支撑盘一1与支撑盘二3之间的距离，所述螺栓5两端通过螺母4锁紧固定。所述多个固定喷嘴叶片11包括至少两个具有安装孔15的定位喷嘴叶片12，所述安装孔15贯穿所述定位喷嘴叶片12，所述螺栓5的数量与所述安装孔15的数量相同且所述螺栓5一一对应依次贯穿支撑盘一1、安装孔15、支撑盘二3，其两端通过螺母4锁紧固定。所述支撑盘一1、支撑盘二3在所述螺栓5安装位置分别对应设置有第三沉孔16、第四沉孔34，所述螺母4在所述第三沉孔16及第四沉孔34内与所述螺栓5配合连接。

所述轴第一端21与所述第一圆盘23之间设有第一轴承27，所述第一轴承具有第一轴肩22，所述第一轴肩22的直径大于所述通孔14的直径。所述轴第二端27与所述第二圆盘25之间设有第二轴承，所述第二轴承具有第二轴肩26，所述第二轴肩26的直径大于所述盲孔32的直径。

如附图3所示，本发明的支撑盘一1上具有固定喷嘴叶片11、带有安装孔15的定位喷嘴叶片12、第一沉孔13、通孔14、安装孔15和第三沉孔16；其中，固定喷嘴叶片11和定位喷嘴叶片12均属于固定喷嘴叶片，其总体在支撑盘一1上呈环形均匀分布；固定喷嘴叶片11上有第一端面111、第一侧面112和第二侧面113，定位喷嘴叶片12上有第二端面121、第三侧面122和第四侧面123；安装孔15一端与同轴心且直径较大的第三沉孔16相连通；在相邻的固定喷嘴叶片之间有同轴心的第一沉孔13和通孔14，第一沉孔13和通孔14在支撑盘一1上呈环形均匀分布。

如附图4所示，本发明的支撑盘二3上具有第二沉孔31、盲孔32、贯穿孔33、第四沉孔34；第二沉孔31与盲孔32同轴心，且第二沉孔31和盲孔32沿支撑盘二3呈环形均匀分布；贯穿孔33一端与同轴心且直径较大的第四沉孔34相连通。

如附图5所示，本发明的可调喷嘴叶片组件2上具有轴第一端21、第一轴肩22、第一圆盘23、可调喷嘴叶片24、第二圆盘25、第二轴肩26和轴第二端27；其中，轴第一端21、第一轴肩22、第一圆盘23、第二圆盘25、第二轴肩26和轴第二端27同轴心，可调喷嘴叶片24不超出第一圆盘23和第二圆盘25的范围；其中，第一轴肩22上具有第一轴肩的底面221，第一圆盘23上有第一圆盘的表面231和第一圆盘的外侧面232，叶片24上有第二表面242和第二表面242，第二圆盘25上有第二圆盘的表面251和第二圆盘的外侧面252，第二轴肩26上有第二轴肩的底面261，轴第二端27上有轴第二端的外侧面271和端轴第二端的底面272。

附图6为本发明的可调喷嘴叶片的安装局部剖视图。如附图6所示，可调喷嘴叶片组件2的轴第一端21安装在支撑盘一1的通孔14中，且轴第一端21的长度超出通孔14的深度；第一轴肩22的第一轴肩的底面221与支撑盘一1的第一沉孔的底面131相接触，且第一轴肩22的直径大于支撑盘一1的通孔14的直径；可调喷嘴叶片组件2的第一圆盘23安装在支撑盘一1的第一沉孔13中，第一圆盘23的第一圆盘的表面231与第一沉孔的底面131相对应，第一圆盘的外侧面232与第一沉孔的侧面132相对应；第二圆盘25安装在第二沉孔31中，第二圆盘的表面251与第二沉孔的底面311相对应，第二圆盘的外侧面252与第二沉孔的内侧面312相对应，；可调喷嘴叶片组件2的第二轴肩的底面261与支撑盘二3的第二沉孔的底面311相接触，且第二轴肩26的直径大于支撑盘二3的盲孔32的直径；可调喷嘴叶片组件2的轴第二端27安装在支撑盘二3的盲孔32中，盲孔的内侧面321与轴第二端的外侧面271相对应，盲孔的底面322与轴第二端的底面272相对应；上述的各对应面之间具有合适的间隙，以保证在可调喷嘴叶片组件2在其对应部位及周围部件在受热等工作条件下变形时能够正常转动；支撑盘一1的第一沉孔13、通孔14和支撑盘二3的第二沉孔31、盲孔32与可调喷嘴叶片组件2同轴心，且支撑盘一1的第一沉孔的底面131与支撑盘二3的第二沉孔的底面311间有足够的距离，以保证可调喷嘴叶片组件2能够在其及周围部件在受热等工作条件下变形时能够正常转动。

如附图7所示，支撑盘一1的固定喷嘴叶片11的第一端面111与支撑盘二3的第二圆盘表面35贴合，且固定喷嘴叶片11的高度略大于支撑盘一1与支撑盘二3间的距离，以在支撑盘一1和支撑盘二3上施加压力，从而保证固定喷嘴叶片11的第一端面111能够与支撑盘二3的第二圆盘表面35紧密贴合；同时，固定喷嘴叶片11在支撑盘一1、可调喷嘴叶片组件2和支撑盘二3及其周围部件在受热等工作条件下变形时，起到支撑作用，以保证可调喷嘴叶片组件2的正常转动。

如附图8所示，支撑盘一1的定位喷嘴叶片12的第四侧面123与支撑盘二3的第二圆盘表面35贴合，且定位喷嘴叶片12的高度略大于可调喷嘴叶片24，以在支撑盘一1和支撑盘二3上施加压力，从而保证带有孔的定位喷嘴叶片12的第四侧面123能够与支撑盘二3的第二圆盘表面35紧密贴合；同时，带有孔的定位喷嘴叶片12在支撑盘一1、可调喷嘴叶片组件2和支撑盘二3及其周围部件在受热等工作条件下变形时，起到支撑作用，以保证可调喷嘴叶片组件2的正常转动；螺栓5贯穿支撑盘一1的第三沉孔16、安装孔15和支撑盘二3的贯穿孔33、第四沉孔34，在螺栓5一端用螺母4紧固，对支撑盘一1和支撑盘二3上施加预紧力，以使得本发明的一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环可调叶片组件装配成为一个整体，且螺母4和螺栓5为支撑盘一1和支撑二3间的配合提供预紧力。

本发明的喷嘴环局部示意图如附图9所示。可调喷嘴叶片24的第二表面242与支撑盘一1的固定喷嘴叶片11的第一侧面112或支撑盘一1的定位喷嘴叶片12的第三侧面122间形成喷嘴；可调喷嘴叶片组件2的可调喷嘴叶片24的第二表面242与支撑盘一1的固定喷嘴叶片11的第二侧面113或支撑盘一1的定位喷嘴叶片12的第四侧面123间形成喷嘴；这一系列喷嘴沿支撑盘一1呈环形均匀分布，形成喷嘴环；通过调节一系列可调喷嘴叶片组件2的转动，可调节各喷嘴的流通面积大小，从而达到调节喷嘴环的目的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件，其特征在于，包括：

支撑盘一(1)，所述支撑盘一(1)为环形；

支撑盘二(3)，所述支撑盘二(3)为环形；

固定件，所述固定件至少有两个，所述固定件贯穿所述支撑盘一(1)及所述支撑盘二(3)并与两者固定连接；

多个可调喷嘴叶片组件(2)，多个可调喷嘴叶片组件(2)呈环形分布在所述支撑盘一(1)和支撑盘二(3)之间且其两端与所述支撑盘一(1)和支撑盘二(3)转动连接；

多个固定喷嘴叶片(11)，所述固定喷嘴叶片(11)一侧固定安装于所述支撑盘一(1)表面，另一侧与所述支撑盘二(3)抵接；所述固定喷嘴叶片(11)与所述第一沉孔(13)间隔设置。

2.根据权利要求1所述的一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件，其特征在于，

所述支撑盘一(1)表面设置有多个第一沉孔(13)及位于所述第一沉孔(13)底部的通孔(14)，所述第一沉孔(13)与所述通孔(14)同轴心布置；所述支撑盘二(3)表面设置有多个第二沉孔(31)及位于所述第二沉孔(31)底部的盲孔(32)，所述第二沉孔(31)与所述盲孔(32)同轴心布置，所述第二沉孔(31)与第一沉孔(13)位置一一对应；

所述可调喷嘴叶片组件(2)包括：可调喷嘴叶片(24)、第一圆盘(23)、第二圆盘(25)和转轴；所述第一圆盘(23)和第二圆盘(25)分别安装在所述可调喷嘴叶片(24)垂直于转动平面方向的两端，所述转轴依次穿过第一圆盘(23)、可调喷嘴叶片(24)和第二圆盘(25)并与其固定连接；所述转轴靠近所述第一圆盘(23)的一端为轴第一端(21)，所述转轴靠近所述第二圆盘(25)的一端为轴第二端(27)；所述第一圆盘(23)与所述第一沉孔(13)相对应，所述轴第一端(21)穿过所述通孔(14)并与其转动连接；所述第二圆盘(25)与所述第二沉孔(31)相对应，所述轴第二端(27)穿入所述盲孔(32)与其转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件，其特征在于，所述固定件包括螺栓(5)和螺母(4)，所述螺栓(5)贯穿所述支撑盘一(1)及所述支撑盘二(3)且其长度大于所述支撑盘一(1)与支撑盘二(3)之间的距离，所述螺栓(5)两端通过螺母(4)锁紧固定。

4.根据权利要求2所述的一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件，其特征在于，所述多个固定喷嘴叶片(11)包括至少两个具有安装孔(15)的定位喷嘴叶片(12)，所述安装孔(15)贯穿所述定位喷嘴叶片(12)，所述螺栓(5)的数量与所述安装孔(15)的数量相同且所述螺栓(5)一一对应依次贯穿支撑盘一(1)、安装孔(15)、支撑盘二(3)，其两端通过螺母(4)锁紧固定。

5.根据权利要求3所述的一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件，其特征在于，所述支撑盘一(1)、支撑盘二(3)在所述螺栓(5)安装位置分别对应设置有第三沉孔(16)、第四沉孔(34)，所述螺母(4)在所述第三沉孔(16)及第四沉孔(34)内与所述螺栓(5)配合连接。

6.根据权利要求1所述的一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件，其特征在于，所述轴第一端(21)与所述第一圆盘(23)之间设有第一轴承，所述第一轴承具有第一轴肩(22)，所述第一轴肩(22)的直径大于所述通孔(14)的直径。

7.根据权利要求1所述的一种动静间隔式无端隙涡轮喷嘴环叶片组件，其特征在于，所述轴第二端(27)与所述第二圆盘(25)之间设有第二轴承，所述第二轴承具有第二轴肩(26)，所述第二轴肩(26)的直径大于所述盲孔(32)的直径。