CN115387901A - 一种组合式变截面可调涡轮 - Google Patents

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徐思友
程江华
郭鸿飞
王宪磊
马磊
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Abstract

本发明提供了一种组合式变截面可调涡轮，包括涡轮箱及其内安装的涡轮流通面积可调结构，所述涡轮流通面积可调结构用于改变涡轮箱喉口面积、涡轮箱出口环形面积及涡轮箱进气直通道旁通面积。本发明所述的组合式变截面可调涡轮，是基于多点工况设计的涡轮，通过与涡轮箱的流量调节相匹配，可以使设计的涡轮具有宽广的匹配范围。

Description

一种组合式变截面可调涡轮
技术领域
本发明属于增压器技术领域，尤其是涉及一种组合式变截面可调涡轮。
背景技术
随着发动机对多工况和变海拔适应的使用，要求涡轮在不同工况下具有不同的流量。现有技术中，在涡轮叶轮不变的基础上，通过调节涡轮箱流通面积实现流量调节是一种有效、可行的方案。目前对涡轮流通部分调节方案有带喷嘴环的调节方案和旁通放气方案。前者制造精度高、结构复杂、造价高、工作可靠性较差，后者虽然结构简单，但是工作效率低、且在大功率柴油机标定点性能差。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种组合式变截面可调涡轮，以解决现有调节型式设计要求高、经济性差、部分车型使用受限的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种组合式变截面可调涡轮，包括涡轮箱及其内安装的涡轮流通面积可调结构，所述涡轮流通面积可调结构用于改变涡轮箱喉口面积、涡轮箱出口环形面积及涡轮箱进气直通道旁通面积。
进一步的，所述涡轮流通面积可调结构包括可旋转舌形单元、环形侧壁和旁通单元，可旋转舌形单元设置在涡轮箱喉口转动处，用于改变涡轮箱喉口的面积；环形侧壁安装在涡轮箱内部，且能够沿滑道轴向滑动，环形侧壁用于改变涡轮箱出口环形面积，涡轮箱一侧设有旁通单元，旁通单元用于改变涡轮箱进气直通道旁通面积。
进一步的，所述可旋转舌形单元包括旋转轴和涡轮箱喉口舌头，旋转轴与涡轮箱的喉口转动连接，旋转轴外部固定套接涡轮箱喉口舌头，使得旋转轴转动时，能够带动涡轮箱喉口舌头转动，从而改变涡轮箱喉口的面积。
进一步的，所述环形侧壁与滑竿螺纹连接，滑竿安装在涡轮箱滑道内。
进一步的，所述旁通单元为可翻盖结构。
进一步的，所述旁通单元包括放气盖，涡轮箱侧壁上设有放气孔，放气孔位于气流方向上，且位于喉口上游，涡轮箱外壁上安装放气盖，放气盖能够在涡轮箱外壁上移动，放气盖与放气孔配合，用于改变涡轮箱进气直通道旁通面积。
进一步的，所述放气盖通过曲柄连杆机构安装在涡轮箱上，放气孔位于涡轮箱喉口上游。
进一步的，所述曲柄连杆机构包括连杆、曲柄和放气阀杆，连杆下方固定连接至放气盖，上方固定连接至曲柄，曲柄上方固定安装放气阀杆。
进一步的，所述涡轮箱为无叶涡轮箱。
相对于现有技术，本发明所述的组合式变截面可调涡轮具有以下优势：
(1)本发明所述的组合式变截面可调涡轮，是基于多点工况设计的涡轮，通过与涡轮箱的流量调节相匹配，可以使设计的涡轮具有宽广的匹配范围。
(2)本发明所述的组合式变截面可调涡轮，采用的组合调节结构，可以实现流量的多级调节，且结构简单，经济性好，安装尺寸小。
(3)本发明所述的组合式变截面可调涡轮，具有流量范围宽广的特点，可满足发动机全工况流量需求，具有多级调节的特点。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的组合式变截面可调涡轮的侧剖图；
图2为本发明实施例所述的组合式变截面可调涡轮的右剖视图；
图3为本发明实施例所述的组合式变截面可调涡轮的左视图；
图4为本发明实施例所述的组合式变截面可调涡轮的侧视图。
附图标记说明：
1-旋转轴；2-涡轮箱喉口舌头；3-环形侧壁；4-涡轮箱；5-放气孔；6-放气盖；7-滑竿；8-连杆；9-曲柄；10-放气阀杆。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种组合式变截面可调涡轮，如图1至图4所示，包括涡轮箱4及其内安装的涡轮流通面积可调结构，所述涡轮流通面积可调结构用于改变涡轮箱喉口面积、涡轮箱出口环形面积及涡轮箱进气直通道旁通面积。本申请的组合式变截面可调涡轮具有3个调节涡轮流通部分的结构，实现对流量的多级调节。本发明是基于多点工况设计的涡轮，通过与涡轮箱的流量调节相匹配，可以使设计的涡轮具有宽广的匹配范围。
所述涡轮箱4为无叶涡轮箱。
涡轮流通面积可调结构包括可旋转舌形单元、环形侧壁3和旁通单元，可旋转舌形单元设置在涡轮箱喉口转动处，用于改变涡轮箱喉口的面积；环形侧壁3安装在涡轮箱4内部，且能够沿滑道轴向滑动，环形侧壁3用于改变涡轮箱出口环形面积，涡轮箱4一侧设有旁通单元，旁通单元用于改变涡轮箱进气直通道旁通面积。本发明采用的组合调节结构，可以实现流量的多级调节，且结构简单，经济性好，安装尺寸小。
所述可旋转舌形单元包括旋转轴1和涡轮箱喉口舌头2，旋转轴1与涡轮箱4的喉口转动连接，旋转轴1外部固定套接涡轮箱喉口舌头2，使得旋转轴1转动时，能够带动涡轮箱喉口舌头2转动，从而改变涡轮箱喉口的面积。
环形侧壁3与滑竿7螺纹连接，滑竿7安装在涡轮箱滑道内。
旁通单元为可翻盖结构。优选的，旁通单元包括放气孔5和放气盖6，涡轮箱4侧壁上安装放气盖6，放气孔位于气流方向上，且位于喉口上游，涡轮箱4外壁上安装放气盖6，放气盖6能够在涡轮箱4外壁上移动，放气盖6与放气孔5配合，用于改变涡轮箱进气直通道旁通面积。
具体的，放气盖6通过曲柄连杆机构安装在涡轮箱4上，放气盖6与气流方向垂直。
曲柄连杆机构包括连杆8、曲柄9和放气阀杆10，连杆8下方固定连接至放气盖6，上方固定连接至曲柄9，曲柄9上方固定安装放气阀杆10。
一种组合式变截面可调涡轮的工作原理为：
本发明在小流量工况下，所述可旋转舌形单元和水平移动环形侧壁3工作，所述放气孔5处于关闭状态；在大流量工况下，所述可旋转舌形单元和水平移动环形侧壁3工作，所述放气盖6打开，投入工作。
本发明工作过程中，小流量工况下采用两种调节结构，可有效实现对流量的多级调节，增加废气的做功能力，提高增压器的整机性能；大流量工况下，旁通单元的投入，为降低发动机在标定工况下超速风险提供技术保障，提高增压器的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种组合式变截面可调涡轮，其特征在于：包括涡轮箱及其内安装的涡轮流通面积可调结构，所述涡轮流通面积可调结构用于改变涡轮箱喉口面积、涡轮箱出口环形面积及涡轮箱进气直通道旁通面积。
2.根据权利要求1所述的一种组合式变截面可调涡轮，其特征在于：涡轮流通面积可调结构包括可旋转舌形单元、环形侧壁和旁通单元，可旋转舌形单元设置在涡轮箱喉口转动处，用于改变涡轮箱喉口的面积；环形侧壁安装在涡轮箱内部，且能够沿滑道轴向滑动，环形侧壁用于改变涡轮箱出口环形面积，涡轮箱一侧设有旁通单元，旁通单元用于改变涡轮箱进气直通道旁通面积。
3.根据权利要求2所述的一种组合式变截面可调涡轮，其特征在于：所述可旋转舌形单元包括旋转轴和涡轮箱喉口舌头，旋转轴与涡轮箱的喉口转动连接，旋转轴外部固定套接涡轮箱喉口舌头，使得旋转轴转动时，能够带动涡轮箱喉口舌头转动，从而改变涡轮箱喉口的面积。
4.根据权利要求2所述的一种组合式变截面可调涡轮，其特征在于：环形侧壁与滑竿螺纹连接，滑竿安装在涡轮箱滑道内。
5.根据权利要求2所述的一种组合式变截面可调涡轮，其特征在于：旁通单元为可翻盖结构。
6.根据权利要求2所述的一种组合式变截面可调涡轮，其特征在于：所述旁通单元包括放气盖，涡轮箱侧壁上设有放气孔，放气孔位于气流方向上，且位于喉口上游，涡轮箱外壁上安装放气盖，放气盖能够在涡轮箱外壁上移动，放气盖与放气孔配合，用于改变涡轮箱进气直通道旁通面积。
7.根据权利要求6所述的一种组合式变截面可调涡轮，其特征在于：所述放气盖通过曲柄连杆机构安装在涡轮箱上，放气孔位于涡轮箱喉口上游。
8.根据权利要求7所述的一种组合式变截面可调涡轮，其特征在于：曲柄连杆机构包括连杆、曲柄和放气阀杆，连杆下方固定连接至放气盖，上方固定连接至曲柄，曲柄上方固定安装放气阀杆。
9.根据权利要求1所述的一种组合式变截面可调涡轮，其特征在于：所述涡轮箱为无叶涡轮箱。
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