CN1244626A - 带废气门的透平增压器 - Google Patents

Abstract

一种透平增压器,包括一个安装在具有一压缩空气出口的压气机壳体(5)内的压气机叶轮(6),一个调节自压气机壳体出口供应的空气的压力的控制阀(12),和安装于透平增压机用以作动该控制阀的压力操作作动装置(13)。该作动器包括一个限定一压力腔和用以传递压力至该腔的一进口的外壳,一个自作动器进口延伸至压气机壳体(5)的具有正确限定形状的基本上为刚性的连接管(23)。连接管(23)的远离外壳(16)的这一端与压气机出口连通,以传递压力给作动器进口。

Description

带废气门的透平增压器

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透平增压器的连接方式。

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，该连杆经一连杆臂作动(通常为转动)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。

本发明的目的是提供一种新颖的废气门阀作动器/压气机连接，以及一种将作动罐安装在压气机壳体出口并连接于其上的方法。

按照本发明的第一方面，设置一种透平增压器，它包括一个安装在具有一压力空气出口的压气机壳体内的压气机叶轮，一个调节自压气机壳体出口输入的空气的压力的控制阀，和安装于透平增压器用以作动控制阀的压力操作作动装置，该作动器包括一个限定一压力腔和传递压力至该腔的一进口的外壳，一根自作动器进口延伸到压气机壳体的适当限定形状的基本上为刚性的连接管，远离该外壳的连接管的一端跟压气机出口连通，以将压力传递到作动器进口。

该连接管在作动器安装到透平增压器之前，最好与作动器外壳成一体或固定于其上，构成作动器的一个组成部分。于是，当作动器安装到透平增压器上时，再通过作动器简单的适当定位工艺，便可使该管的所述端与压气机出口连通。

在本发明的一个优先实施例中，作动器压力进口由密封作动器外壳一端的一端盖限定，所述连接管固定于所述端盖，或与其制成一体。

最好，设置安装装置来将作动器外壳安装于透平增压器，该装置这样构形，使作动器外壳相对于透平增压器的部分在将作动器固定到透平增压器之前可以调节，从而使连接管的这端能精确地定位。

例如，该安装装置可包括一些在作动器外壳和压气机壳体上的相对滑动件，它们能使作动器外壳向压气机壳体滑动，从而能进行上述调整。

在该连接管构成作动器一部分的一个优先实施例中，该压气壳体限定一条与压气机出口连通的通道和一个用以连通连接管所述端的开口，而在连接管的这端与压气机壳体内的所述开口之间设有密封装置，这样，当作动器安装到透平增压器上、连接管的这端与该开口连通时，便形成一气密密封装置。

该密封装置可包括一个压缩密封件，在将作动器安装到透平增压器之前，它与连接管所述端配合。例如，该连接管在离其端头短距离处可具有一圆形法兰，该法兰为该密封件提供一定位座。

按照本发明的第二方面，设置一气动作动器，以控制透平增压器压力控制阀的操作，该气动作动器包括一个限定一压力腔、将压力传至压力腔的一进口的外壳；一根自所述进口延伸的适当限定形状的基本上为刚性的连接管。

最好，作动器外壳的一端由限定所述进口的一端盖密封，所述出口管固定于所述端盖，或与其成一体。

一密封件最好与远离作动器外壳的连接管的一端配合。

一种将气动作动器安装于一透平增压器压气机并将作动器的压力进口连于压气机壳体内与压气机出口连通的一开口的方法，该方法包括：

为作动器提供一条自所述压力进口延伸具有适当限定形状的基本上为刚性的连接管；

利用安装装置将作动器安装于压气机壳体，该安装装置将作动器相对于压气机壳体固定在一适当位置，其中，远离作动器的连接管的这端与压气机壳体内的所述开口连通；

最好，该安装步骤包括利用安装装置将作动器安装于压气机壳体，该装置允许作动器和压气机壳体之间有最初的相对运动度；

调节作动器相对于压气机壳体的位置，从而使远离作动器的连接管的这端与压气机壳体内的所述开口连通；

将作动器固定于该安装装置，以防止作动器和压气机壳体之间的进一步相对运动，从而将连接管的所述端与压气机壳体内的所述开口保持成气密连通。

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与压气机壳体连接的细节；

图3是沿图1箭头A方向的图1透平增压器的侧视图。

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，废气门阀接收来自压气机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。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。

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22设有一球形杆端接头(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。

作动罐16在其后端由一个翻边到罐主体的盖16a封闭。在常规结构中，盖16设有一短接管或类同物，便于固定连接罐16和压气机出口的柔性软管。然后，按照本发明，盖16a设有一刚性连接管23，在装配作动器13之前或期间，但在作动器13安装到压气机壳体5(它也能与盖16a成一体构成刚性管23)之前，将该刚性连接管固定于盖16a。管23具有两个相互正交的弯头，因此，远离盖16a的管23的这端自罐13沿大致垂直于杆17但偏离盖16a一半径的方向延伸。管23的这端设有一O型环密封装置(24)，它座合在一圆形法兰23a上。

压气机壳体5设有一安装支架25和一通道26，前者用以将作动器13安装于压气机2，后者与压气机出口蜗壳14连通。在这些附图中，压气机壳体5被局部切开，显示通道26和管子23的连接细节。通道26设有一直径增大的圆形开口26a，以接纳连接管23的法兰22a和O型环24。安装支架25包括两个叉臂25a和25b，它们限定槽27，以接纳作动器安装螺栓28，螺栓的轴自罐16延伸。

按照本发明，将作动器13安装到压气机壳体5上是一种简单明了的操作。罐安装螺栓28分别简单地设置在叉形支臂25a和25b的槽内，而罐16(和杆17整套)滑向压气机壳体5直至连接管23的法兰端，而O型环24安装在压气机壳体的开口内(该O型环在法兰23a和压缩机壳体之间受压缩，形成一气密密封装置)。当处在正确位置时，螺母被简单地拧在螺栓28上。球形杆端接头22允许在杆17和杆臂19之间的不对中。

在使用时，通过弹簧18作用于连于作动杆17的膜片15，废气门阀12通常被保持关闭。然而，一旦压气机出口螺壳14中的压力达到一预定极限值时，经连接管23传输到作动器13的压力空气便克服弹簧18的作用力推动膜片15，从而开启废气门阀，以允许进口废气旁路该透平。依此方式，可控制和限制由透平增压器产生的最大增压压力。

本发明的将作动器13连接于压气机壳体5的方法可与常规的方法对比，在常规方法中，将罐首先安装到压气机壳体上的支架(在某些情况下，该支架与罐成一体，并用螺栓被连接到壳体上的附件)，接着，用一柔性软管连接在罐和压气机出口之间，该软管须单独连于所述罐和压气机壳体。

在本发明的情况下，用一次简单明了的操作将作动器13安装于压气机壳体，而作动罐16连于压气机出口14。因此，作动器装配于压气机上与通常的结构相比是一种更简单和更便宜的作业，而且包括的部件和连接接头较少。

可以理解，可以对上述发明实施例详细结构进行许多修改。例如，就所示实施例而言，在连接管23和压气机之间的密封装置是采用O型环24(最好是一种有高纵横比的O型环，以形成增大的径向间隙，有助于装配)来获得的。其它的密封装置结构，储号唇形密封装配也可被应用。然而，最好该密封件能预装到连接管23或压气机壳上，以简化将作动器安装到压气机上时的装配作业。

可以理解，上述实施例中的管23的尺寸，形状和定向要做得适合安装支架25的实际状况和压气机壳体中开口的位置。因此，可以明白，可以修改这些细节以考虑安装支架和压气机壳体结构方面的不同。此外，虽然，该安装支架最好在罐16的定位方面可允许有某些调节，以使管23能精确定位，然而要理解，这不是主要的(虽然没有这种便利条件，不得不在较小的公差范围内制造各种部件，以保证在管23和压气机壳体5之间形成良好的密封)。还要理解，可以提供其它的可调节安装方式。例如，压气机壳体可被制成采用固定螺栓，而非支架25，而罐16可设有槽(或其它结构形式)以接纳该螺栓。显然，对于相当熟练的人员可以有其它各种可能的修改。

其它的细节，诸如作动器13的制作和操作的细节，作动杆17和杆臂19连接的方式，以及废气门阀12的细节对本发明的操作无直接影响，因而可在很大程度上变化。

Claims (24)

1.一种透平增压器，包括一个安装在具有一压力空气出口的压气机壳体内的压气机叶轮，一个调节自压气机壳体出口输入的空气的压力的控制阀，和安装于透平增压器用以作动控制阀的压力操作作动装置，该作动器包括一个限定一压力腔和传递压力至该腔的一进口的外壳，一根自作动器进口延伸到压气机壳体的适当限定形状的基本上为刚性的连接管，远离该外壳的连接管的一端跟压气机出口连通，以将压力传递到作动器进口。

2.按权利要求1所述的透平增压器，其特征在于该连接管与作动器外壳成一体或固定于其上，以便在将作动器安装到透平增压器之前构成作动器的一部件。

3.按权利要求2所述的透平增压器，其特征在于作动器压力进口由密封作动器外壳一端的一端盖限定，所述连接管固定于所述端盖，或与其成一体。

4.按权利要求2或3所述的透平增压器，其特征在于设有安装装置，用以将作动器外壳安装到透平增压器上，该安装装置的构形在上述作业中使连接管的所述端与压气机出口连通。

5.按权利要求4所述的透平增压器，其特征在于该安装装置的构形使作动器外壳相对于透平增压器的位置在将作动器外壳固定到透平增压器之前是可调的，从而可使所述连接管端部精确定位。

6.按权利要求5所述的透平增压器，其特征在于安装装置包括在作动器外壳和压气机壳体上的相对滑动件，它使作动器外壳滑向压气机壳体，以便能进行所述调节。

7.按权利要求5或6所述的透平增压器，其特征在于该安装装置包括一个由压气机壳体限定的用螺栓固定作动器外壳的支架。

8.按权利要求7所述的透平增压器，其特征在于所述支架限定两条接纳螺栓轴的槽，它们自作动器外壳上这样延伸，使得在用固定螺栓将作动器固定在螺栓轴上的适当位置之前，作动器可在所述支架上滑动。

9.按上述任一权利要求所述的透平增压器，其特征在于所述压气壳体限定一条与压气机出口连通的通道和一个用以连通连接管所述端的开口，其中在连接管的这端与压气机壳体内的所述开口之间设有密封装置，这样，当作动器安装到透平增压器上、连接管的这端与该开口连通时，便形成一气密密封装置。

10.按权利要求9所述的透平增压器，其特征在于所述密封装置包括一个在将作动器安装到透平增压器之前装配到该连接管所述端的压力密封件。

11.按权利要求10所述的透平增压器，其特征在于该连接管离其一端一短距离处有一圆形法兰，该法兰为该密封提供一定位座。

12.按权利要求11所述的透平增压器，其特征在于在压气机壳体内所述通道口周围限定一凹下的密封座，这样，当连接管与压气机出口连通时，该密封件在所述法兰和凹下的座之间受到压缩。

13.按上述任一权利要求所述的透平增压器，其特征在于包括安装在透平壳体内的一个透平叶轮，该壳体有一废气进口和一条自该进口延伸至该出口的旁路该透平叶轮的旁路通道，所述控制阀安装在该透平壳体内，以控制经该旁路通道的废气流量。

14.一种用以控制透平增压器压力控制阀操作的气动作动器，包括一个限定一压力腔的外壳，一个将压力给递到压力腔的进口，和一条自所述进口延伸正确限定形状的基本上刚性的连接管。

15.按权利要求14所述的气动作动器，其特征在于作动器外壳的一端由一限定所述进口的端盖密封，所述出口管固定于所述端盖，或与其成一体。

16.按权利要求14或12所述的气动作动器，其特征在于一密封件装配于远离作动器外壳的连接管的这一端。

17.将一气动作动器安装到一透平增压器压气机并将作动器的一压力进口连接到压气机壳体内连通压气机出口的一开口的方法，包括如下步骤：

为作动器提供一条自所述压力进口延伸的具有正确限定形状的基本上刚性的连接管；

利用安装装置将作动器安装到压气机壳体上，该安装装置将作动器固定在相对于压气机壳体的适当位置，在该位置上，远离作动器的连接管的这端与压气机壳体内的所述开口连通。

18.按权利要求17所述的方法，其特征在于该安装步骤包括：

利用安装装置将作动器安装到压气机壳体上，它允许在作动器和压气机壳之间有一初始的相对运动度；

调节作动器相对于压气机壳体的位置，从而使远离作动器的连接管的这端与压气机壳体内的所述开口连通。

将作动器固定到该安装装置，以防止作动器和压气机壳体之间的进一步相对移动，从而保持该连接管的所述端与压气机壳体内的所述开口成气密连通。

19.按权利要求18的方法，其特征在于借助由压气机壳体提供的一支架将作动器安装到压气机壳体上，该支架限定两条可滑动地接纳使作动器藉以固定到压气机壳体上的两固定螺栓轴的槽。

22.按权利要求19的方法，其特征在于所述固定螺栓自作动器的一部分延伸。

23.按权利要求17至20之一所述的方法，其特征在于在连接管的所述端设有一密封件，当该连接管与压气机壳体进入接触时，它在该连接管和压气机壳体之间形成一气密密封。

22.基本上参照附图如上文所述的透平增压器。

23.基本上参照附图如上文所述的气动作动器。

24.基本上参照附图如上文所述的将气动作动器安装于透平增压器的方法。

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