CN1362574A - 一种涡轮机 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮机,有一个涡轮装配在入口和出口之间的壳中。涡轮可旋转地装配在入口中,并借助连接物连接到调节器,该调节器相对叶轮移动,以便于控制叶轮相对壳入口的角度方向。每个叶轮借助弹性连接物连接到调节器,连接物端部被固定到叶轮和调节器,防止端部与叶轮或调节器之间的相对移动。这样,作为调节器位移的结果,借助连接物的伸缩引起叶轮的旋转。

Description

一种涡轮机
技术领域
本发明涉及一种涡轮机，特别涉及一种能用于涡轮增压器的涡轮机，该涡轮增压器包括装在同一轴上的涡轮级和压缩机级。
背景技术
在现有涡轮增压器中，涡轮级包括一个涡轮，一个壳(可包括几个元件)，涡轮就装配在该壳内，并处于壳形成的入口和出口之间，和一排叶轮，装配在入口中，以便于使气体直接流到涡轮。许多年来人们都知道，如果涡轮级流量大小可变的话，可得到很多好处，入口横截面可变，无论质量流量怎样变化，都可以使流速最优化。
有一个已经广泛使用的方法，可以改变涡轮增压器涡轮级的流量大小，其中，在涡轮机入口提供一排可移动的叶轮。每个叶轮可以在穿过该入口的枢轴上转动，所述入口平行于涡轮增压器轴，并且几乎与叶轮长度中点成一线。提供一个叶轮调节机构，该机构与每个叶轮相连接，并可以移动，该移动引起每个叶轮协调移动，这种移动使即将来临的气体可获得的横截面面积和该气体到达涡轮的角度可以控制。这种结构一般被称作摆动叶轮几何形可变涡轮增压器。
在摆动叶轮涡轮增压器中，每个叶轮都装配在一个枢轴上，该枢轴从入口壁中突出，并支持入口外部的曲柄或控制杆。每个叶轮的曲柄连接到一个调节环，该环绕着涡轮增压器壳延伸，该壳一般位于入口外部，但临近叶轮曲柄。这个调节环一般被称作协调环。协调环直接连接到叶轮曲柄或通过可在相互连接的元件之间提供相对运动的连接物来连接到曲柄。典型地说，该连接物是以枢轴方式连接到叶轮曲柄的。在加工时，需要考虑的是，这些相互连接处一定会存在间隙，这些间隙会在该机构中产生反冲现象，相互连接的部件会发生摇动。涡轮增压器涡轮机工作时废气的温度致使传统的润滑剂无效，结果即使使用特殊的材料，也不可避免地发生磨损。这种磨损对涡轮机的性能和可控性是有害的，从而对发动机的性能也有害，涡轮增压器与该发动机相连。在机械链中每个部件的磨损累积起来，使该机构经过一些时间的反冲后失控，甚至可能产生故障。
发明内容
本发明的目的在于，排除或减轻上述问题。
与本发明一方面一致，提供一个涡轮机，该涡轮机包括一个涡轮，一个壳，该涡轮就装配在该壳中，并装配于由该壳形成的入口和出口之间，许多涡轮可旋转地装配在入口中，以及一个调节器，该调节器可相对涡轮位移并连接到每个涡轮，以便于调节器的位移引起涡轮绕枢轴转动，其中每个涡轮借助各自的弹性连接物，连接到调节器，以便于调节器位移引起连接物伸缩。
作为调节器位移的结果，连接物的弹性使涡轮旋转，所述位移是借助连接物的伸缩，利用连接物和叶轮之间的连接而提供的，该叶轮不会发生反冲现象。
与本发明第二方面一致，提供了一个涡轮机，该涡轮机包括一个涡轮，一个壳，该涡轮就装配在该壳中，并装配于由该壳形成的入口和出口之间，许多涡轮可旋转地装配在入口中，以及一个调节器，该调节器可相对涡轮位移并连接到每个涡轮，以便于调节器的位移引起涡轮绕枢轴转动，每个涡轮借助各自的弹性连接物，连接到调节器，以便于调节器位移引起连接物伸缩，其中，每个连接物一个端部被固定到各自的叶轮，防止叶轮和所述端部之间的相对移动，另一端被固定到调节器，防止调节器和另一端之间的相对移动。
可在连接到调节器的连接物端部使用类似的连接方式。连接物可以通过任何一种传统方式定位，防止连接物端部与叶轮和/或调节器之间的相对移动。例如，连接物可通过铆钉或通过被插入在适当的狭槽中定位。因为这样的结构中没有摩擦进而各元件之间没有磨损，所以长部的可靠性得到提高。
每个连接物最好在垂直于各自叶轮的旋转轴的平面内伸缩。
每个叶轮可以被支持着并在轴向连接到曲柄，每个叶轮曲柄被连接到各自的连接物。调节器可通过一个环形成，该环在入口外沿着临近叶轮的壳延伸，连接物在调节环和叶轮曲柄之间延伸。
下面结合附图详细描述本发明的实施例。
附图说明
附图1是传统摆动叶轮几何形状可变涡轮机装置的剖视图；
附图2是取自附图1的线2-2的剖视图；
附图3是与本发明一致的涡轮机的四分之一部分的透视图；
附图4是涡轮机的轴向端视图，所述涡轮机的一部分示于附图3；
附图5显示了与本发明一致的可替换的摆动叶轮联接。
具体实施方式
参考附图1和2，所示的传统回转叶轮涡轮机包括一个涡轮1，该涡轮在壳内绕着线2所示的轴线旋转，该壳在壳壁3和4之间有一个入口。废气呈辐射状向内流入该入口，以驱动涡轮。
装配在入口中是一排环状分布的叶轮5，每个叶轮和各自的轴6组成在一起，所述轴穿过入口壁，并且在每条轴的一端有一个曲柄7。在曲柄7上装配有一个销8，可以将一个调节器(图中未示)与销8相连接，以便于控制叶轮5在轴6上的旋转。
附图2显示了两个相邻的叶轮，在用实线所示的叶轮的位置上时，入口的横截面相对较大，在用虚线所示的叶轮的位置上时，入口的横截面相对较小。典型地说来，叶轮曲柄7的位置由连接物(图中未示)控制，该连接物以枢轴方式装配在销8上。如果在生产过程中不可避免地存在一个公差，那么在连接物和销8之间就会有间隙。从而，在叶轮位置控制机构中不可避免地产生反冲现象，该反冲会因磨损而增加。
现在参考附图3和4，所示的本发明实施例中，使用连接物将叶轮连接到一个调节机构，避免了反冲现象和磨损趋势，该连接物刚性地固定到叶轮和调节机构。在附图3和4中适当的地方用的参考标记与在附图1和2中使用的一样。
每个叶轮5被装配在表面3和4之间，该表面3和4形成流入口相对的两边，废气如图9所示流入其中。流过叶轮5的气体直接流到涡轮壳区域中，如图10所示，通过适当地给叶轮5定位，气体流动速度得以最优化。每个叶轮轴6在壳壁中延伸，并突出于壳壁和各自的狭槽11，该狭槽在协调环12中。轴端部支持曲柄7。如图3所示，该实施例中的协调环的横截面呈U形。
每个曲柄7支持一个周向延伸的臂13，通过一个铆钉15将一个由弹簧材料制成的弹性连接物14到该臂13。该弹性连接物的另一端通过另一个铆钉16固定到协调环。协调环可绕着轴17旋转，该轴17与涡轮旋转轴(图中未示)一致。
通过在箭头19所示的方向上移动输入夹叉，控制在轴17周围的协调环12的角度位置。协调环12的位移被环中的狭槽11所调节。如果给定连接物14的弹性，当协调环在如箭头19的方向上移动时，每个轴6在如图4所示的逆时针方向上旋转。轴6的旋转由连接物14的伸缩性调节。在连接物14的任一端与通过铆钉15和16将这些连接物的端部固定到其上的元件之间没有相对移动。这样，由于相互联系的元件之间的相对移动，所以该系统就不会遭受反冲和磨损。
在附图3和4所示的本发明实施例中，连接物14通过铆钉15和16定位。然而，还可能具有另一种连接协调环和叶轮曲柄7的连接方法。例如，可以将弹簧材料形成的连接物14定位，通过将连接物的端部接合在协调环的狭槽中，或叶轮曲柄中。
在本发明另一个实施例中，可以将弹性连接物设计为协调环和各自的叶轮轴之间的直接连接物。该实施例的例子示于图5中。可以看出，在此的连接物20呈L形，连接物的长部通过铆钉21铆接到协调环，其短部通过铆钉23直接铆接到一个修正叶轮轴22(切掉部分22a形成在叶轮轴短部，以适应铆钉连接)。在具体设计L形连接物20的结构时，要确保将弹性限制到连接物的特定区域，例如，铆接到协调环的长部使疲劳程度最小化。
为了控制协调环的位置，将一个销钉插入夹叉18的U形狭槽中，销钉的位移引起协调环的位移。这样的结构易于产生反冲，有利于借助与用来连接协调环和叶轮的弹性连接物相似的弹性连接物，将销钉或其它输入设备连接到协调环。

Claims (12)

1.一种涡轮机，该涡轮机包括一个涡轮，一个壳，该涡轮就装配在该壳中，并装配于由该壳形成的入口和出口之间，许多涡轮可旋转地装配在入口中，以及一个调节器，该调节器可相对涡轮位移并连接到每个涡轮，以便于调节器的位移引起涡轮绕枢轴转动，其中每个涡轮借助各自的弹性连接物连接到调节器，每个弹性连接物将一个涡轮连接到调节器，以便于调节器位移引起连接物伸缩。
2.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，每个连接物的一个端部被固定到各自的叶轮，这样可以防止叶轮和固定到叶轮的端部之间的相对移动。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其中，每个连接物的一个端部被固定到调节器，这样可以防止调节器和固定到调节器的连接物端部之间的相对移动。
4.根据权利要求2或3所述的涡轮机，其中，连接物端部由铆钉固定。
5.根据权利要求2或3所述的涡轮机，其中，连接物端部被插入固定在狭槽中。
6.根据上述任一权利要求所述的涡轮机，其中，每个涡轮被支持在一条连接到曲柄的轴上，每个涡轮曲柄被连接到各自的连接物。
7.根据权利要求6所述的涡轮机，其中，调节器由一个环形成，该环在入口外沿着临近涡轮的壳延伸，所述连接物在调节环和涡轮曲柄之间延伸。
8.根据权利要求1-5中任一所述的涡轮机，其中，每个涡轮被支持在一条轴上，每个连接物被直接连接到各自的涡轮轴。
9.根据权利要求8所述的涡轮机，其中，每个连接物通常是L形。
10.根据上述任一权利要求所述的涡轮机，其中，每个弹性连接物在垂直于各自涡轮枢轴的平面内的方向上旋转。
11.一种涡轮机，该涡轮机包括一个涡轮，一个壳，该涡轮就装配在该壳中，并装配于由该壳形成的入口和出口之间，许多涡轮可旋转地装配在入口中，以及一个调节器，该调节器可相对涡轮位移并连接到每个涡轮，以便于调节器的位移引起涡轮绕枢轴转动，每个涡轮借助各自的弹性连接物，连接到调节器，以便于调节器位移引起连接物伸缩，其中，每个连接物一个端部被固定到各自的叶轮，防止叶轮和所述端部之间的相对移动，另一端被固定到调节器，防止调节器和另一端之间的相对移动。
12.根据权利要求11所述的涡轮机，其中还包括权利要求4-11中任一个的特征。
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