CN114658494B - 喷嘴环和涡轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷嘴环和涡轮，包括安装盘、转动盘和多个摆动件，安装盘设有第一通道，转动盘与安装盘转动相连，转动盘设有第二通道，第一通道和第二通道连通并适于气流通过，转动盘设有多个卡槽，多个卡槽沿着转动盘的周向间隔排布，多个摆动件与安装盘转动相连且沿着安装盘的周向间隔排布，摆动件包括叶片部、轴部和摇臂部，安装盘夹在叶片部和摇臂部之间，轴部穿过安装盘并连接在叶片部和摇臂部之间，多个摆动件的摇臂部夹在转动盘和安装盘之间并一一对应的配合在多个卡槽内；该喷嘴环中叶片部和安装盘之间间隙的尺寸链更短，更能保证加工时的精准度，该喷嘴环还具有可分解的特点，便于查找转动部件的卡滞并进行单独替换，降低了报废损失。

Description

喷嘴环和涡轮

技术领域

本发明涉及燃料电池发动机技术领域，具体地，涉及一种可调喷嘴环以及应用该喷嘴环的径流/混流式涡轮。

背景技术

涡轮增压器中应用的涡轮端入口可调喷嘴环，因能够调整入口流通面积，从而改变入涡气流的流速，使得涡轮的工况范围有很大的拓宽，相关技术中，喷嘴环的结构存在轴向尺寸控制精准度低下以及分解替换零部件困难的问题。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

在相关技术中，喷嘴环的结构上采用堆叠式焊接的方式，转动盘、滚动件等结构设在叶片部和摇臂之间，使得叶片部和安装盘之间间隙会受到转动盘、滚动件等零部件的影响，存在较长的轴向尺寸链，会导致喷嘴环的轴向尺寸控制精准度低下，加工成本高，并且在喷嘴环运转不畅时，由于摇臂与叶片部为固定连接，转动盘、滚动体位于摇臂和叶片部之间，将存在无法分解或分解替换零部件困难的问题，增加了报废损失。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种喷嘴环，该喷嘴环中减少了转动盘、滚动件等结构对叶片部和安装盘之间间隙的影响，使得叶片部和安装盘之间间隙的尺寸链更短，更能保证加工时的精准度，同时，降低了转动盘、滚动件的轴向尺寸控制精度，加工成本下降，该喷嘴环还具有可分解的特点，在叶片部与摇臂固定连接后，可先对各叶片部进行试转，便于查找转动部件的卡滞并进行单独替换，降低了报废损失。

本发明实施例还提出一种应用上述喷嘴环的径流/混流式涡轮。

本发明实施例的喷嘴环，包括安装盘、转动盘和多个摆动件，所述安装盘设有第一通道，所述转动盘与所述安装盘转动相连，所述转动盘设有第二通道，所述第一通道和所述第二通道连通并适于气流通过，所述转动盘设有多个卡槽，多个所述卡槽沿着所述转动盘的周向间隔排布，多个所述摆动件与所述安装盘转动相连且沿着所述安装盘的周向间隔排布，所述摆动件包括叶片部、轴部和摇臂部，所述安装盘夹在所述叶片部和所述摇臂部之间，所述轴部穿过所述安装盘并连接在所述叶片部和所述摇臂部之间，多个所述摆动件的摇臂部夹在所述转动盘和所述安装盘之间并一一对应的配合在多个所述卡槽内。

本发明实施例的喷嘴环中减少了转动盘、滚动件等结构对叶片部和安装盘之间间隙的影响，使得叶片部和安装盘之间间隙的尺寸链更短，更能保证加工时的精准度，同时，降低了转动盘、滚动件的轴向尺寸控制精度，加工成本下降，该喷嘴环还具有可分解的特点，在叶片部与摇臂固定连接后，可先对各叶片部进行试转，便于查找转动部件的卡滞并进行单独替换，降低了报废损失。

在一些实施例中，所述安装盘设有环槽，所述环槽环绕在所述第一通道的外周侧，所述转动盘设有多个滚动件，多个所述滚动件与所述转动盘转动相连并沿着所述转动盘的周向间隔排布，所述滚动件配合在所述环槽内并适于与所述环槽内的内壁止抵以约束所述安装盘和所述转动盘在轴向的相对位置。

在一些实施例中，所述转动盘包括多个沉槽，多个所述沉槽沿着所述转动盘的周向间隔排布，所述滚动件包括大径段、中径段和小径段，所述环槽具有环形槽口，所述环形槽口朝向所述安装盘的外周侧，所述大径段配合在所述环槽内，多个所述滚动件的所述小径段穿过所述转动盘并一一对应地配合在多个所述沉槽内，所述中径段的外周壁与所述安装盘的外周壁贴合配合。

在一些实施例中，所述喷嘴环包括限位件，所述限位件设于所述安装盘，所述转动盘设有限位槽，所述限位件包括限位部，所述限位部配合在所述限位槽，所述限位部适于与所述限位槽的槽壁挡止配合以限制所述转动盘和所述安装盘的相对转动行程。

在一些实施例中，所述限位件设有调节槽，所述调节槽沿着所述安装盘的径向延伸，所述限位件通过紧固件与所述安装盘可拆卸的相连，所述紧固件配合在所述调节槽并在所述调节槽内可沿着所述调节槽的延伸方向相对移动以调节所述限位部在所述限位槽内的相对位置。

在一些实施例中，所述限位部包括第一侧面、第二侧面和第三侧面，所述第一侧面和所述第二侧面在所述安装盘的周向相对布置，所述第一侧面和所述第二侧面为平面，且所述第一侧面的宽度尺寸小于所述第二侧面的宽度尺寸，所述第三侧面为曲面，所述第三侧面连接在所述第一侧面和所述第二侧面之间。

在一些实施例中，所述安装盘设有滑槽，所述滑槽沿着所述安装盘的径向延伸，所述限位件配合在所述滑槽内并沿着所述滑槽的延伸方向可相对移动。

在一些实施例中，所述喷嘴环包括多个定位件，多个所述定位件设于所述安装盘并沿着所述安装盘的周向间隔排布，所述定位件具有背离所述安装盘的第一端面，所述转动盘具有背离所述安装盘的第二端面，所述第二端面在所述安装盘的轴向方向上位于所述第一端面和所述安装盘之间。

本发明实施例的涡轮包括上述任一实施例所述的喷嘴环。

在一些实施例中，包括蜗壳，所述蜗壳内设有环形流道和出口流道，所述喷嘴环设于所述蜗壳内，任意相邻两个所述叶片部的间距形成过流通道，所述环形流道通过所述过流通道、所述第一通道、所述第二通道与所述出口流道连通。

附图说明

图1是本发明实施例各零部件的爆炸结构示意图。

图2是本发明实施例的结构示意图。

图3是本发明实施例限位件的结构示意图。

附图标记：

安装盘1；第一通道11；第一通孔12；环槽13；

转动盘2；第二通道21；卡槽22；第二通孔23；沉槽24；第二端面25；限位槽26；

摆动件3；叶片部31；轴部32；摇臂部33；

滚动件4；大径段41；中径段42；小径段43；

挡圈5；

限位件6；限位部61；第一侧面611；第二侧面612；第三侧面613；调节槽62；

定位件7；第一端面71。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例的喷嘴环，包括安装盘1、转动盘2和多个摆动件3，安装盘1设有第一通道11，具体地，安装盘1可以为环形结构，环形安装盘1的内部中空处即可以为第一通道11，第一通道11可以供气流穿过。

转动盘2与安装盘1转动相连，转动盘2设有第二通道21，第一通道11和第二通道21连通并适于气流通过，转动盘2设有多个卡槽22，多个卡槽22沿着转动盘2的周向间隔排布。

具体地，如图2和图3所示，转动盘2可以为环形结构，并且转动盘2和安装盘1可以同轴设置并且两者可以发生相对转动，环形转动盘2的内部中空位置处即可以为第二通道21，第一通道11和第二通道21连通并可以供涡轮增压系统中的气流通过，转动盘2上包括有第一面，第一面可以为朝向安装盘1的一侧面，多个卡槽22可以均匀的间隔设在第一面上，并且多个卡槽22可以呈环形排布。

多个摆动件3与安装盘1转动相连且沿着安装盘1的周向间隔排布，摆动件3包括叶片部31、轴部32和摇臂部33，安装盘1夹在叶片部31和摇臂部33之间，轴部32穿过安装盘1并连接在叶片部31和摇臂部33之间，多个摆动件3的摇臂部33夹在转动盘2和安装盘1之间并一一对应的配合在多个卡槽22内。

具体地，如图1和图2所示，多个摆动件3可以在安装盘1上呈环形并均匀间隔排布，其中叶片部31和摇臂部33可以分别位于安装盘1的两侧，转动盘2和安装盘1可以分别位于摇臂部33的两侧。

安装盘1上可以设有多个第一通孔12，多个第一通孔12可以呈圆形且均匀间隔排布，多个轴部32可以一一对应的活动穿过第一通孔12，轴部32的一端可以与叶片部31固定连接，轴部32的另一端可以与摇臂部33的一端固定连接，轴部32与叶片部31、摇臂部33的固定连接包括但不限于铆接、焊接、螺纹连接的形式。

多个摇臂部33的另一端可以一一对应的卡设配合在多个卡槽22内，使得多个摇臂部33与转动盘2之间可以形成啮合关系，当其中一个摇臂部33在驱动件的带动下以轴部32为中心进行转动时，可以拖动转动盘2朝相同的方向进行转动，进而可带动剩余的摇臂部33以各自的轴部32进行同步转动，从而可以带动叶片部31进行转动，进而可以实现对相邻两个叶片部31之间间隙的启闭以及对间隙的大小进行控制，通过调整涡轮端入口流通面积，可以对入涡气流的流速进行调整。

本发明实施例的喷嘴环中减少了转动盘2、滚动件4等结构对叶片部31和安装盘1之间间隙的影响，使得叶片部31和安装盘1之间间隙的尺寸链更短，更能保证加工时的精准度，同时，降低了转动盘2、滚动件4的轴向尺寸控制精度，加工成本下降，该喷嘴环还具有可分解的特点，在叶片部31与摇臂固定连接后，可先对各叶片部31进行试转，便于查找转动部件的卡滞并进行单独替换，降低了报废损失。

在一些实施例中，安装盘1设有环槽13，环槽13环绕在第一通道11的外周侧，转动盘2设有多个滚动件4，多个滚动件4与转动盘2转动相连并沿着转动盘2的周向间隔排布，滚动件4配合在环槽13内并适于与环槽13内的内壁止抵以约束安装盘1和转动盘2在轴向的相对位置。

具体地，如图1和图2所示，滚动件4可以沿着环槽13的周向进行滚动，转动盘2上可以设有多个第二通孔23，多个第二通孔23可以均匀间隔排布，多个滚动件4的一端可以一一对应的活动穿设在第二通孔23处以实现滚动件4与转动盘2的转动连接，另一端可以抵紧在环槽13处，可以使得转动盘2与安装盘1之间可以发生相对转动。

在一些实施例中，转动盘2包括多个沉槽24，多个沉槽24沿着转动盘2的周向间隔排布，滚动件4包括大径段41、中径段42和小径段43，环槽13具有环形槽口，环形槽口朝向安装盘1的外周侧，大径段41配合在环槽13内，多个滚动件4的小径段43穿过转动盘2并一一对应地配合在多个沉槽24内，中径段42的外周壁与安装盘1的外周壁贴合配合。

具体地，如图1和图2所示，转动盘2上可以包括第二面，第一面和第二面可以分别位于转动盘2相对的两侧，多个沉槽24可以设在转动盘2的第二面上，并且多个沉槽24的位置可以一一对应的设在多个第二通孔23处。

安装盘1上可以包括有第一板和第二板，第一板和第二板均可以呈环形，且第一板的径向尺寸可以大于第二板的径向尺寸，第一板和第二板可以固定连接，并且第一板和第二板可以限制出环槽13，环槽13的开口可以朝向安装盘1径向的外侧。

大径段41可以配合卡接在环槽13内，且大径段41可以同时与环形槽的底面以及第一板的板面贴合，中径段42的外周壁可以与第二板的外周壁贴合，小径段43可以活动插接在第二通孔23内并伸出至沉槽24内，在位于沉槽24内的小径段43上可以配合设置挡圈5，其中挡圈5与小径段43可以采用卡接或者螺纹连接的连接方式。

上述环槽13、滚动件4、挡圈5等结构的设置，可以对转动盘2的径向以及轴向起到限位保护的作用，可以促使转动盘2与安装盘1可以稳定的进行相对转动，并且在取下挡圈5后，此时可快速的将转动盘2从安装盘1上取下，便于对卡滞的摆动件3等转动部件进行单独更换，操作起来方便快捷，降低了报废损失。

在一些实施例中，喷嘴环包括限位件6，限位件6设于安装盘1，转动盘2设有限位槽26，限位件6包括限位部61，限位部61配合在限位槽26，限位部61适于与限位槽26的槽壁挡止配合以限制转动盘2和安装盘1的相对转动行程。

具体地，如图1和图2所示，限位槽26可以设在转动盘2的第二面上，限位件6可以固定的安装在安装盘1上，限位件6中的限位部61可以位于限位槽26内，当转动盘2在驱动件的作用下进行转动时，限位槽26和限位部61的配合可对安装盘1的转动角度进行限制，进而可促使摆动件3可在一定的范围内进行转动，并可以对摆动件3起到保护的作用。

在一些实施例中，限位件6设有调节槽62，调节槽62沿着安装盘1的径向延伸，限位件6通过紧固件与安装盘1可拆卸的相连，紧固件配合在调节槽62并在调节槽62内可沿着调节槽62的延伸方向相对移动以调节限位部61在限位槽26内的相对位置。

具体地，如图1至图3所示，调节槽62和限位部61可以分别位于限位件6相对的两端处，调节槽62可以朝向安装盘1的内周侧方向，限位部61可以朝向安装盘1的外周侧方向，调节槽62的延伸方向可以为安装盘1的径向方向。

紧固件可以采用螺钉，在调节槽62下方的安装盘1处可以设有一个与螺钉适配的螺钉孔，控制螺钉穿过调节槽62并拧紧在螺钉孔处，即可实现对限位件6位置的固定，并可以通过调节螺钉在调节槽62内的位置，可以对限位部61在限位槽26内的位置进行调节，进而可以根据实际需求实现转动盘2相对安装盘1可以转动的角度进行调节。

在一些实施例中，限位部61包括第一侧面611、第二侧面612和第三侧面613，第一侧面611和第二侧面612在安装盘1的周向相对布置，第一侧面611和第二侧面612为平面，且第一侧面611的宽度尺寸小于第二侧面612的宽度尺寸，第三侧面613为曲面，第三侧面613连接在第一侧面611和第二侧面612之间。

具体地，如图图1至图3所示，限位部61的侧面可以包括有平面和曲面，第一侧面611和第二侧面612均可以为平面，其中曲面形状的第三侧面613可以位于第一侧面611和第二侧面612之间，可以定义第一侧面611的宽度为a，定义第二侧面612的宽度为b，a小于b，第二侧面612可以与限位槽26的一侧壁挡止，第三侧面613可以与限位槽26的另一侧壁挡止，此时在对限位部61在安装盘1上的径向位置调整并控制转动盘2进行转动时，对于叶片部31转动角度的控制更加精准。

在一些实施例中，安装盘1设有滑槽，滑槽沿着安装盘1的径向延伸，限位件6配合在滑槽内并沿着滑槽的延伸方向可相对移动。

具体地，设在安装盘1上的滑槽可以与设在限位件6上的调节槽62相对应，适于与螺钉配合的螺钉孔可以设在滑槽处，螺钉可以配合在调节槽62、滑槽内并拧紧在螺钉孔处，可以使得对限位件6在安装盘1上的径向位置进行调节于固定效果更好。

在一些实施例中，喷嘴环包括多个定位件7，多个定位件7设于安装盘1并沿着安装盘1的周向间隔排布，定位件7具有背离安装盘1的第一端面71，转动盘2具有背离安装盘1的第二端面25，第二端面25在安装盘1的轴向方向上位于第一端面71和安装盘1之间。

具体地，如图1和图2所示，定位件7可以为柱形，多个定位件7可以均匀的间隔排布在安装盘1上，并且定位件7可以通过螺栓连接或者焊接的方式固定在安装盘1上，第二端面25即前述的转动盘2的第二面，定位件7的第一端面71可以凸出于转动盘2第二端面25所在的平面，在使用时对安装盘1的位置进行固定后，可以保证转动盘2能够自由的转动。

下面描述本发明实施例的涡轮。

本发明实施例的涡轮包括喷嘴环，喷嘴环可以为上述实施例中描述的喷嘴环。

在一些实施例中，包括蜗壳，蜗壳内设有环形流道和出口流道，喷嘴环设于蜗壳内，任意相邻两个叶片部31的间距形成过流通道，环形流道通过过流通道、第一通道11、第二通道21与出口流道连通。

具体地，喷嘴环可以设在蜗壳内环形流道和出口流道之间位置处，并可以位于设在出口流道内叶轮的顶侧，既不占用涡轮增压器的轴向空间，又能使驱动机构便于引出，结构更加紧凑，稳定性更好，喷嘴环中的安装板可以通过螺钉与蜗壳进行固定连接，此时气流可以依次经过环形流道、过流流道、第一通道11、第二通道21和出口流道。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种喷嘴环，其特征在于，包括：

安装盘，所述安装盘设有第一通道；

转动盘，所述转动盘与所述安装盘转动相连，所述转动盘设有第二通道，所述第一通道和所述第二通道连通并适于气流通过，所述转动盘设有多个卡槽，多个所述卡槽沿着所述转动盘的周向间隔排布；

多个摆动件，多个所述摆动件与所述安装盘转动相连且沿着所述安装盘的周向间隔排布，所述摆动件包括叶片部、轴部和摇臂部，所述安装盘夹在所述叶片部和所述摇臂部之间，所述轴部穿过所述安装盘并连接在所述叶片部和所述摇臂部之间，多个所述摆动件的摇臂部夹在所述转动盘和所述安装盘之间并一一对应的配合在多个所述卡槽内；

限位件，所述限位件设于所述安装盘，所述转动盘设有限位槽，所述限位件包括限位部，所述限位部配合在所述限位槽，所述限位部适于与所述限位槽的槽壁挡止配合以限制所述转动盘和所述安装盘的相对转动行程；

所述限位部包括第一侧面、第二侧面和第三侧面，所述第一侧面和所述第二侧面在所述安装盘的周向相对布置，所述第一侧面和所述第二侧面为平面，且所述第一侧面的宽度尺寸小于所述第二侧面的宽度尺寸，所述第三侧面为曲面，所述第三侧面连接在所述第一侧面和所述第二侧面之间。

2.根据权利要求1所述的喷嘴环，其特征在于，所述安装盘设有环槽，所述环槽环绕在所述第一通道的外周侧，所述转动盘设有多个滚动件，多个所述滚动件与所述转动盘转动相连并沿着所述转动盘的周向间隔排布，所述滚动件配合在所述环槽内并适于与所述环槽内的内壁止抵以约束所述安装盘和所述转动盘在轴向的相对位置。

3.根据权利要求2所述的喷嘴环，其特征在于，所述转动盘包括多个沉槽，多个所述沉槽沿着所述转动盘的周向间隔排布，所述滚动件包括大径段、中径段和小径段，所述环槽具有环形槽口，所述环形槽口朝向所述安装盘的外周侧，所述大径段配合在所述环槽内，多个所述滚动件的所述小径段穿过所述转动盘并一一对应地配合在多个所述沉槽内，所述中径段的外周壁与所述安装盘的外周壁贴合配合。

4.根据权利要求1所述的喷嘴环，其特征在于，所述限位件设有调节槽，所述调节槽沿着所述安装盘的径向延伸，所述限位件通过紧固件与所述安装盘可拆卸的相连，所述紧固件配合在所述调节槽并在所述调节槽内可沿着所述调节槽的延伸方向相对移动以调节所述限位部在所述限位槽内的相对位置。

5.根据权利要求1所述的喷嘴环，其特征在于，所述安装盘设有滑槽，所述滑槽沿着所述安装盘的径向延伸，所述限位件配合在所述滑槽内并沿着所述滑槽的延伸方向可相对移动。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的喷嘴环，其特征在于，包括多个定位件，多个所述定位件设于所述安装盘并沿着所述安装盘的周向间隔排布，所述定位件具有背离所述安装盘的第一端面，所述转动盘具有背离所述安装盘的第二端面，所述第二端面在所述安装盘的轴向方向上位于所述第一端面和所述安装盘之间。

7.一种涡轮，其特征在于，包括喷嘴环，所述喷嘴环为根据权利要求1-6中任一项所述的喷嘴环。

8.根据权利要求7所述的涡轮，其特征在于，包括蜗壳，所述蜗壳内设有环形流道和出口流道，所述喷嘴环设于所述蜗壳内，任意相邻两个所述叶片部的间距形成过流通道，所述环形流道通过所述过流通道、所述第一通道、所述第二通道与所述出口流道连通。