CN1204334C - 透平增压器及其压力控制组件、作动杆和装配该组件的方法 - Google Patents

Abstract

一种透平增压器压力控制组件作动杆(17)，包括一个限定一第一杆端的第一细长部(17a)和一个限定一第二杆端的第二部。第一和第二部彼此枢转连接，以允许它们之间在垂直于第一细长部(17a)轴线的至少一个平面内有相对的转动度。

Description

透平增压器及其压力控制组件、作动杆 和装配该组件的方法

技术领域

本发明涉及一种装有废气门和废气门作动器的透平增压器，尤其涉及该作动器与废气门的连接方式。

背景技术

透平增压器是一种以高于大气压力的压力(增压压力)对内燃机的进气管供给空气的众知的装置，它被广泛地应用于汽车等场合。常规的透平增压器基本上包括一个安装干透平壳体内的旋转轴上的废气驱动透平叶轮。例如，在向心式透平中，透平壳体限定一条围绕透平叶轮的圆环形进口通道和一条有透平叶轮延伸的大致圆柱形的轴向出口通道。透平叶轮的转动带动安装在压气机壳体内该轴另一端上的压气机叶轮旋转。该压气机叶轮对发动机进气岐管输送空气，从而提高发动机功率。

在透平壳体的废气进口和出口部位之间为透平增压器设置一旁路通道以便能控通透平增压器的增压压力是众所周知的。一废气阀设置在该通道中，当该增压空气的压力值增加到一预定值时，控制该废气门来开启该通道，从而允许一定量的旁路该透平叶轮，防心增压压力进一步升高。该废气阀通常由受压气机叶轮输送的增压压力操作的气动作动器作动。

常规的气动作动器包括一个安设在废气门作动罐内的弹簧加载膜片，该罐安装在压气机壳体内。该膜片作用于一连杆，该连杆作动安装在透平壳体内的废气阀组件。

该作动罐经一柔性软管连于压气机出口，以对该罐输送增压空气，增压空气作用于该膜片，以反抗该弹簧偏压。该弹簧经过选择，而作动器和废气门阀经最初调整，使在低增压状态下下废气门保持关闭。然而，当增压压力达到一预定的最大值时，该膜片克服弹簧作用而移动，并操作开启该废气阀(经连杆和连接臂)，从而容许一定量的废气旁路该透平叶轮。

在常规的结构中，该废气阀安装在穿过透平壳体的阀杆上，阀杆转动以启、闭阀门。阀杆的转动是经连接作动杆一端和阀杆的一杆臂通过该作动杆的往复运动(由于弹簧加载膜片在作动罐内往复移动)来实现的。为了调节作动杆的运动，在该杆臂和作动杆之间没有枢接头，该杆臂的另一端(通常用焊接)被固定在阀杆的该端部。为了作动器精确地操作，使膜片在该罐内保持对中从而使作动杆沿作动罐的轴线保持对中也是重要的。因此懂得在作动杆和所述杆臂之间设计该枢接头，以允许沿该杆臂的轴线有轻微的移动，以限制当作动杆往复运动时被拉至离线的倾向。

可以理解，废气门阀开始开启的称为“升离点”的压力是至关重要的，因此，当将作动器和废气门装配到透平增压器上时，必须仔细调整。就上述常规的作动器装配而言，最初的设定是借助于称作“焊接定”的工艺来实现的。作动罐、作动杆和杆臂是预组装的，然后安装到透平增压器上。然后自透平壳体内部固定关闭废气门阀，并将作动罐加压到所希望的升离压力。在膜片，作动杆和阀这样保持在它们各自的相对位置的情况下，在上升之前紧接着将杆臂的端头焊于阀杆。因此，供给作动器的任何高于预定升离压力的压力增量会使阀开启。

可以理解，作动器膜片开始移动的压力取决于弹簧率。因为制造弹簧能实际大到的公差意味着弹簧彼此之间可存在弹簧率的变化，所以通常采用一可调长度作动杆，在将杆臂焊到阀杆杆前能调节作动杆的长度，以确保作动器和膜片在升离点跟作动罐正确地对中。

因此，在焊接设定工艺中所包含的步骤可概括为：将阀件保持在关闭位置；对作动罐加压到升离压力；调节作动杆的长度；然后将杆臂端头焊于阀杆。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖的作动杆和杆臂结构和一种新颖的设定废气阀门升离点的方法。

按照本发明的第一方面，提供一种透平压力控制组件的作动杆，该作动杆包括一个限定一第一杆端的第一细长部，和一个限定一第二杆端的第二部，所述第一和第二部彼此枢接，以允许在平行于所述第一细长部的至少一个平面内在所述两部分之间有一定程度的相对枢转运动。

在所述第一和第二部之间的枢接头最好允许在平行于所述第一细长部轴线的至少两个正交平面内有枢转运动。例如，该枢接头最好为球形接头。

按照本发明的第二方面，提供一种透平增压器的压力控制作动器组件，它包括一气动作动器和一作动杆，所述作动杆包括一个限定一第一杆端的第一细长部和一个限定一第二杆端的第二部，所述第一和第二部彼此枢接，以允许在所述两部分之间在至少垂直于所述第一细长部轴线的一个平面内有相对枢转运动度。

按照本发明的第三方面，提供一种透平增压器，它包括一个由一气动作动器组成的压力控制组件；一个阀组件；和一个作动杆，所述作动杆包括一个限定一第一杆端的第一细长部和一个限定一第二杆端的第二部，所述第一和第二部彼此枢接，以允许在所述两部分之间在至少垂直于所述第一细长部轴线的一个平面内有相对枢转运动度；其中，其一端连于作动件，而其另一端连于阀组件，于是，该气动作动器经该作动杆控制该阀组件的操作。

按照本发明的第四方面，提供一种装配透平增压器的压力控制组件的方法，该透平增压器包括一透平壳体和一压气机，该压力控制组件包括安装在透平壳体内的一阀组件，安装于透平增压器自压气机接收压力空气的一气动作动件，自气动作动器延伸一作动杆，和自阀组件和透平壳体延伸并连接作动杆和阀组件的一杆臂，其中作动杆是一种杆，其中包括一个限定一第一杆端的第一细长部和一个限定一第二杆端的第二部，所述第一和第二部彼此枢接，以允许在所述两部分之间在至少垂直于所述第一细长部轴线的一个平面内有相对枢转运动度；该方法包括：

将阀组件和杆臂装配于透平壳体；

将气动作动器和作动杆组装成一子装件；

将气动作动器/作动杆子组件安装到透平增压器上；

将作动杆的第二部固定于杆臂上。

该作动杆最好用焊接或其它连接固定于杆臂。

最好，在将作动杆固定到杆臂之前，通过适当固定该杆臂将阀组件保持在关闭位置，并对气动作动器加压到一预定压力，从而确定在使用中该阀开始开启的最小压力。

附图说明

现在参照各附图，仅通过例子来说明本发明的具体实施例，其中：

图1是体现本发明的透平增压器的局部切开透视图；

图2是从稍微不同的角度观察并局部切开的图1的部分放大图，表示废气门阀和作动器的细节；

图3是沿图1箭头A方向的图1透平增压器的侧视图。

具体实施方式

参照各附图，所示透平增压器为向心式，它包括总的以标号1表示的一透平和总的以标号2表示的一压气机。同样，压气机2包括一个装有一压气机叶轮6的一压气机壳体5。透平叶轮4和压气机叶轮6安装在一公用轴7的相反两端。透平壳体3和压气机壳体5用普通圆环V形箍夹连接在一起。

透平壳体3设有一废气进口9和一废气出口10。进口9将进来的废气引导到环绕透平叶轮4的一圆环形进气腔。该废气流经透平，并经一圆环出口孔流入出口10，该出口与透平叶轮4共轴线，它将废气引导到一出口管20。

透平壳体3还限定一条连通废气进口9和排气出口10的旁路通道11，以旁路透平叶轮4。旁路通道11经一圆形开口连通废气进口9，该圆形开口由设置来控制流经其间的废气流的废气门阀12的阀件12a关闭。

废气门阀12的操作受一弹簧加载气动作动器(13)控制，所述气动作动器接收来自压气机2的出口蜗壳14的压缩空气。作动器(13)包括一个安装在作动杆17一端上的作动罐内的膜片15。杆17自罐16的前部伸向透平壳体3和废气门阀12。膜片15由围绕作动杆17或共轴线安装的一个螺旋弹簧18向作动罐16的后部偏置，该螺旋弹簧在膜片15和作动罐16的前端之间起作用。作动罐16在其后端由一盖16a(它被卷边到罐的主体上)封闭。在这些附图中，罐16被切开，以显示弹簧18和膜片15的细节，然而，可以理解罐16实际上是一个封闭组件。

压气机壳体5设有一个安装作动器(13)的安装支架25和一条连通压气机出口蜗壳14和管23这端的通道26。在这些附图中，压气机壳体5被局部切开，以显示通道26和管23连接的细节。通道26设有一大直径圆形开口26a以接收一O型环24，后者座合在连接管23的法蓝23a上。安装支架25包括两个叉臂25a和25b，它们限定一些槽口27以接纳作动器安装螺栓28，叉臂轴自作动罐16延伸，该罐16用拧在螺栓28上的螺毋30固定在适当的位置上。

作动杆17经一杆臂19连于阀12，该杆臂连接于阀杆20的这端，阀杆穿过设在透平壳体3内的轴套(21)。作动杆17在其连于杆臂19的杆端设有一球形杆端接头17a、17b(在图1和图2中表示局部切开，以显示细节)在图1和2所示的位置上，由于膜片向作动罐16的后部偏置，会看到阀件12a处在关闭位置。

在使用中，在低增压状态下，废气门阀12由于弹簧18作用在连于作动杆17的膜片上而保持关闭。然而，一旦压气机出口蜗壳14中的压力达到一预定极限，经连接管23输送到作动器的压力空气便克服弹簧18的作用推动膜15，从而开启废气门阀，以允许进口废气旁路该透平。依此方法，能控制和限制由透平增压器产生的最大增压压力。

现在转到球形杆端接头上，它包括一球形作动杆端17a和一圆柱杆端件17b，后者构成球形杆端17a的座，并焊于该杆臂。球形杆端接头17a/17b在作动杆17和杆臂之间提供相对运动，因此，当作动杆来回往复移动时，能保持与作动罐对中。该球形杆端接头还免除了提供一可调长度作动杆17的需要，使调整程序简化，如下面所述。

由于球形杆端接头17a/17b在作动杆17和杆臂19之间提供必要的枢转运动，因此，在杆臂19和作动杆端件17b之间无须制成单独的枢接头。相反，该杆臂可简单地焊于废气门阀杆上和作动杆的这端上(即端件17b)。与上述已知的焊接设定方法相反，本发明的杆臂19与废气门阀是预装配的，而不是作为作动器组件的一部分。该杆臂19在作动器安装于透平增压器之前连于阀杆20。

为设定升离点，将阀固定在关闭位置，而作动器内的压力增至所希望的升离压力。然而，与已知的方法相反，本发明无须获得通至透平进口的内通道来来将阀固定关闭，而是通过适当的固定已连于阀杆的杆臂19能使阀保持关闭。由于将该阀这样固定在关闭位置，作动杆17的端件17b便处在杆臂19的部分圆柱部19a内，而这两个件在两个点上焊接在一起。因此，可以理解，无须提供一可调长度作动杆17，因为通过使杆端17b装定在杆臂19上在将作动杆简单地焊到杆臂19上之前，作动杆的有效长度在调整时是自动确定的。弹簧率的变化正是意味着杆臂19沿作动杆17轴线的实际位置从一个透平增压器到另一个是可以变化的。

杆臂19必须确切地装定在阀杆20上预定的位置，以确保它沿正确的方位延伸，以接纳作动杆17的这端，但由于具有球形杆端接头的枢转自由度，一定量的公差还是允许的。与此类似的，该球形杆端接头将允许由于作动罐在支架25上的实际装定的变化而引起的作动杆的轻微偏歪。由球形杆端接头提供的运动自由度对作动器操作并不具有任何不良的影响，因为在阀关闭时，杆17处于张紧状态。

因此，可以理解，本发明的设定作业相对于现有技术焊接设定方法具有一些优点，尤其是通过一个加上透平壳体外部杆臂上的夹紧件能将该阀保持在关闭位置，并且在焊接前无须调整作动杆的长度。

可以理解，可以对上述发明的实施例作出种种修改。例如，代替球形杆端接头17a和17b，可采用替代的枢转接头形式。虽然，该接头最好允许正交方向的运动(考虑到由于作动罐装定的不精确而引起的作动杆的任何斜歪)，如果作动罐被精切地装定，则该接头仅需能在一个平面内枢转。这样，代替该球形杆端接头，可采用简单的枢转接头或铰链接头。

对于相当熟练的人们来说，显然可以作出其它各种可能的修改。

Claims (12)

1.透平增压器压力控制组件的作动器作动杆，包括一个限定一第一杆端的第一细长部和一个限定一第二杆端的第二部，所述第一和第二部彼此枢接，以允许在所述两部分之间在平行于所述第一细长部轴线的至少一个平面内有相对枢转运动度。

2.按权利要求1所述的作动器作动杆，其特征在于在所述第一细长部和第二部之间的枢转接头允许在平行于所述第一细长部轴线的至少两个正交平面内有枢转运动。

3.按权利要求2所述的作动器作动杆，其特征在于在所述枢转接头是一个球形接头。

4.按权利要求3所述的作动器作动杆，其特征在于在所述球形接头包括一个由所述第一细长部和第二部之一限定的球形结构和一个由所述第一细长部和第二部之另一个限定的座。

5.透平增压器的压力控制作动器组件，其包括一个气动作动器和一个作动杆，所述作动杆包括一第一细长部限定的第一杆端和第二部限定的第二杆端；所述第一细长部和第二部相互枢轴地连接在一起，从而可让在所述两个部分之间在至少一个垂直于所述第一细长部的轴线的一平面内具有相对枢转运动度。

6.按权利要求5所述的作动器组件，其特征在于所述气动作动器包括一个装在一压气腔内的弹簧加载膜片，所述膜片连于所述作动杆的第一端。

7.一种透平增压器，包括一个由一气动作动器组成的压力控制组件，一个阀组件和一个作动杆，所述作动杆包括一个限定一第一杆端的第一细长部和一个限定一第二杆端的第二部，所述第一和第二部彼此枢接，以允许在所述两部分之间在至少垂直于所述第一细长部轴线的一个平面内有相对枢转运动度；其中作动杆的一端连于该作动器，而另一端连于该阀组件，藉此，该气动作动器经该作动杆控制该阀组件的操作。

8.按权利要求7所述的增压器，其特征在于该作动器包括一个固定于由所述第一细长部限定的作动杆的这一端的弹簧加载膜片，而所述作动杆的第二部固定自该阀组件延伸的一杆臂，该阀通过该杆臂而操作。

9.按权利要求8所述的增压器，其特征在于所述作动杆的第二部焊于所述杆臂。

10.一种装配透平增压器的压力控制组件的方法，该透平增压器包括一个透平壳体和一压气机，该压力控制组件包括一个安装在透平壳体内的阀组件，一个安装于透平增压器以接收来自压气机的压力空气的气动作动器，一个自气动作动器延伸的作动杆，和一个自阀组件和透平壳体延伸并连接作动杆和阀组件的杆臂；其中，作动杆是一种杆，其包括一个限定一第一杆端的第一细长部和一个限定一第二杆端的第二部，所述第一和第二部彼此枢接，以允许在所述两部分之间在至少垂直于所述第一细长部轴线的一个平面内有相对枢转运动度，该方法包括：

将阀组件和杆臂装配到透平壳体上；

将气动作动器和作动杆装配成一子装件；

将气动作动器/作动杆子装件安装到透平增压器上；

将作动杆的第二部固定到所述杆臂上。

11.按权利要求10所述的方法，其特征在于作动杆通过焊接固定于所述杆臂。

12.按权利要求10或11所述的方法，其特征在于在将作动杆固定到杆臂之前，通过对杆臂夹紧，将阀组件保持在关闭位置上，并用气动作动器加压到一预定压力，从而确定在使用中该阀开始开启的最小压力。