CN208416625U - 一种喷嘴组件开度环导向及定位结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷嘴组件开度环导向及定位结构，涉及涡轮增压器领域。本实用新型包括定位销和活塞环，具体包括轴向定位结构、径向定位结构和周向导向结构。本实用新型可以取得如下技术效果：提高驱动的光顺性；降低驱动的摩擦力；减小定位销和开度环的磨损量；提高组件的寿命和可靠性。

Description

一种喷嘴组件开度环导向及定位结构

技术领域

本实用新型涉及涡轮增压器领域，尤其涉及一种喷嘴组件开度环导向及定位结构。

背景技术

涡轮增压器是与内燃式发动机结合使用的装置，用于通过压缩输送到发动机进气口的空气以便与燃料混合并在发动机中燃烧来增大发动机的功率输出。涡轮增压器包括安装在压缩机壳体中压缩机叶轮和安装在涡轮机壳体中的涡轮。其中，涡轮机壳体与压缩机壳体分开地形成，并且还有另一个中间壳体连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间，用于轴承的安装及冷却润滑。涡轮机壳体限定出包围涡轮的大致环形流道，排气从发动机进入流道并吹向涡轮，并驱动涡轮转动，涡轮机带动同轴连接的压缩机转动。空气经过压缩机叶轮被压缩，然后从壳体出口连接到到发动机进气口。

在利用涡轮增压器来助推发动机性能方面的一个挑战是在发动机的整个工作范围内实现期望大小的发动机功率输出。已经发现，利用固定喷嘴尺寸的涡轮增压器通常不容易达到该目的；通过调节涡轮增压器的涡轮的进气流，在改善控制由涡轮增压器向相关内燃发动机输送的增压量的能力方面提供了公知的工作优点。通过在通向涡轮叶轮内的喷嘴中结合可变的几何形状，实现了对废气冲击涡轮的调节。通过改变喷嘴流动区域的大小，可调节进入涡轮叶轮的流量，从而调节由涡轮增压器的压缩机所提供的总体增压。

用于涡轮增压器的可变几何形状的喷嘴目前通常分为两个主要类型：可变叶片喷嘴和滑动活塞喷嘴。叶片通常包括在涡轮喷嘴中，用于沿有利的方向将排气引导至涡轮中。对于可变叶片喷嘴，一排周向间隔开的叶片沿轴向延伸穿过喷嘴，并可以被驱动装置驱动同步转动。来自涡壳流道的排气沿径向向内流动穿过叶片之间的通路，并且叶片可以改变气流流动的方向，以便沿期望的方向引导废气流入涡轮叶轮中。在大多数可变叶片喷嘴中，叶片可围绕其轴线旋转，以改变叶片所设置的角度，从而改变叶片间通路的流动区域。可变叶片喷嘴调节比较灵活，但是复杂的结构限制了可变叶片喷嘴的使用范围，由于运动零部件较多，在高温下极易出现卡滞失效的风险，所以可变叶片喷嘴的使用温度范围受到限制；同时，由于可变叶片喷嘴的结构复杂，成本比较高，同样也限制了其应用范围。

在滑动活塞型的喷嘴中，喷嘴也可以包括叶片，但是叶片固定在适合的位置上。通过在涡轮壳体内的孔洞中滑动的轴向滑动活塞，实现了喷嘴流动区域的改变。活塞是管状的，并且刚好位于喷嘴的径向内部。活塞的轴向运动有效改变了喷嘴的引入涡轮叶轮的轴向程度，从而改变了在涡轮叶轮入口处的“喉部区域”。当叶片包括在喷嘴中时，活塞可邻近叶片的径向内部边缘(即，后缘)滑动；作为备选，活塞和叶片可沿径向方向重叠，且活塞可包括槽口，用于在活塞沿轴向滑动以调整喷嘴时收容叶片的至少一部分。对于这种滑动活塞型喷嘴，并没有被广泛应用，主要是由于其控制结构难以被布置，由于其活塞需要在轴向滑动，所以控制机构也需要是轴向控制，由于涡壳一侧与中间壳相连接，一侧与尾气处理管路相连接，所以控制机构很难被布置在轴向。

可变叶片型和滑动活塞型的可变喷嘴，二者均具有优点和缺点。例如，具有可旋转叶片的可变叶片喷嘴通常具有良好的空气动力性能，但由于活动零件的数量很多，故而在机械上很复杂。滑动活塞型可变喷嘴在机械上简单得多，具有很少的活动零件，但通常在空气动力上不如可变叶片喷嘴好。

本公司已提交专利申请(专利号为201810373619.5，专利名称“用于涡轮增压器的可变喷嘴及其控制方法和涡轮增压器”)，以可行的设计结构，集合了叶片型喷嘴与滑动活塞型喷嘴的优点，结构简单，生产成本低，控制容易实现。该专利所涉及的喷嘴组件结构是一种全新结构，所以其导向定位结构也是一种全新的结构，目前暂无可直接应用于该专利所涉及的喷嘴组件的导向定位结构。

针对上述专利，本领域的技术人员致力于设计一种开度环导向及定位结构，该结构使开度环转动更平顺，使定位销磨损更小，从而提高增压器的控制性和寿命。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是使开度环转动更平顺，使定位销磨损更小，从而提高增压器的控制性和寿命。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种开度环导向及定位结构。

在本实用新型的较佳实施方式中，由定位销+活塞环的结构来同时满足轴向定位、径向定位、周向导向，包括轴向定位结构、径向定位结构和周向导向结构，轴向定位结构由定位销法兰面和喷嘴环台阶构成，径向定位结构由定位销和活塞环构成，周向导向结构由定位销和活塞环构成，开度环转动过程中，由定位销和活塞环为开度环提供转动导向。

进一步地，定位销法兰面与喷嘴环台阶之间的距离要略大于开度环的高度，即开度环轴向的活动间隙。

进一步地，开度环轴向的活动间隙为0.2～1mm。

进一步地，定位销法兰面的径向最大位置要大于开度环的内径，以提供轴向定位。

进一步地，活塞环安装在定位销法兰面与盖板之间，活塞环内径略大于定位销轴径，活塞环厚度略小于法兰面与盖板之间的距离，即活塞环可以灵活转动。

进一步地，径向定位由活塞环外径提供，所以活塞环外径的最大径向尺寸要略小于开度环内径，考虑高温卡滞风险，也要留有一定间隙；活塞环外径的最大径向尺寸还要保证大于盖板或喷嘴环叶片位置的外径，保证开度环径向不与盖板或者喷嘴环接触。

进一步地，定位销和活塞环的数量分别为3～6个。

进一步地，在开度环转动过程中，活塞环也可以绕定位销转动，所以开度环与活塞环之间避免了硬摩擦，从而降低了开度环的驱动力，另外，由于活塞环是可以转动的，所以接触点也不是固定的，从而将磨损量分摊掉，可进一步提高耐磨能力，提高了可靠性。

进一步地，定位销将盖板与下方喷组环连接到一起，起到固定盖板的功能，从而进一步简化了喷嘴组件的结构。

本实用新型提供的一种开度环导向及定位结构，可以取得如下技术效果：

1、提高驱动的光顺性；

2、降低驱动的摩擦力；

3、减小定位销和开度环的磨损量；

4、提高组件的寿命和可靠性。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的一个较佳实施例的可变喷嘴组件结构爆炸图；

图2是本实用新型的一个较佳实施例的定位销和活塞环结构的剖面图；

图3是本实用新型的一个较佳实施例的定位销和活塞环结构的局部放大图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

开度环围绕喷嘴环旋转运动，必须需要轴向定位、径向定位、周向导向，喷嘴组件是在发动机高温废气中工作，温度可高达1050℃，所以在该环境下控制开度环转动，应该尽可能减小摩擦接触面积，本专利利用定位销+活塞环的结构来同时满足轴向定位、径向定位、周向导向的需求，结构简单易于实现，并且可减小摩擦力，降低磨损量。

如图1所示，本实用新型的第一个实施例由定位销1、活塞环2、盖板3、开度环4和喷嘴环5组成。

如图2所示，本实用新型的第一个实施例的定位销1+活塞环2的结构包括轴向定位结构、径向定位结构和周向导向结构。

由图3所示，轴向定位结构由定位销法兰面11和喷嘴环台阶51构成，考虑到高温卡滞的风险，定位销法兰面11与喷嘴环台阶51之间的距离要略大于开度环4的高度，即开度环4轴向要留有一定的活动间隙，间隙范围为0.2mm；定位销法兰面11提供轴向定位，所以定位销法兰面11的径向最大位置要大于开度环4的内径。

由图3所示，径向定位结构由定位销1和活塞环2构成，活塞环2安装在定位销法兰面11与盖板3之间，活塞环2内径略大于定位销1轴径，活塞环2厚度略小于定位销法兰面11与盖板2之间的距离，即活塞环2可以灵活转动；径向定位由活塞环2外径提供，所以活塞环2外径的最大径向尺寸要略小于开度环4内径，考虑高温卡滞风险，也要留有一定间隙；活塞环2的外径最大径向尺寸还要保证大于盖板3或喷嘴环5叶片位置的外径，从而保证开度环4径向永远不能与盖板3或者喷嘴环5接触。

由图3所示，周向导向结构由定位销1和活塞环2构成，开度环4转动过程中，由定位销1和活塞环2为开度环4提供转动导向。定位销1和活塞环2的数量均为3个，在开度环4转动过程中，活塞环2也可以绕定位销1转动，所以开度环4与活塞环2之间避免了硬摩擦，从而降低了开度环4的驱动力，另外，由于活塞环2是可以转动的，所以接触点也不是固定的，从而将磨损量分摊掉，进一步提高了耐磨能力，提高了可靠性。

另外，定位销1同时还有固定盖板的功能，即将盖板3与下方喷组环连接到一起，从而进一步简化了喷嘴组件的结构，提高了可靠性。

本实用新型的第二个实施例和第一个实施例的区别在于开度环4轴向间隙和定位销1和活塞环2的数量，具体描述如下文。

如图1所示，本实用新型的第二个实施例由定位销1、活塞环2、盖板3、开度环4和喷嘴环5组成。

如图2所示，本实用新型的第二个实施例的定位销1+活塞环2的结构包括轴向定位结构、径向定位结构和周向导向结构。

由图3所示，轴向定位结构由定位销法兰面11和喷嘴环台阶51构成，考虑到高温卡滞的风险，定位销法兰面11与喷嘴环台阶51之间的距离要略大于开度环4的高度，即开度环4轴向要留有一定的活动间隙，间隙范围为1mm；定位销法兰面11提供轴向定位，所以定位销法兰面11的径向最大位置要大于开度环4的内径。

由图3所示，径向定位结构由定位销1和活塞环2构成，活塞环2安装在定位销法兰面11与盖板3之间，活塞环2内径略大于定位销1轴径，活塞环2厚度略小于定位销法兰面11与盖板2之间的距离，即活塞环2可以灵活转动；径向定位由活塞环2外径提供，所以活塞环2外径的最大径向尺寸要略小于开度环4内径，考虑高温卡滞风险，也要留有一定间隙；活塞环2的外径最大径向尺寸还要保证大于盖板3或喷嘴环5叶片位置的外径，从而保证开度环4径向永远不能与盖板3或者喷嘴环5接触。

由图3所示，周向导向结构由定位销1和活塞环2构成，开度环4转动过程中，由定位销1和活塞环2为开度环4提供转动导向。定位销1和活塞环2的数量均为6个，在开度环4转动过程中，活塞环2也可以绕定位销1转动，所以开度环4与活塞环2之间避免了硬摩擦，从而降低了开度环4的驱动力，另外，由于活塞环2是可以转动的，所以接触点也不是固定的，从而将磨损量分摊掉，进一步提高了耐磨能力，提高了可靠性。

另外，定位销1同时还有固定盖板的功能，即将盖板3与下方喷组环连接到一起，从而进一步简化了喷嘴组件的结构，提高了可靠性。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种喷嘴组件开度环导向及定位结构，其特征在于，包括定位销和活塞环，所述活塞环安装在所述定位销的法兰面与喷嘴组件的盖板之间，具体包括轴向定位结构、径向定位结构和周向导向结构，定位销法兰面的径向最大位置要大于开度环的内径，所述活塞环内径略大于所述定位销轴径，所述活塞环厚度略小于所述法兰面与所述盖板之间的距离。

2.如权利要求1所述的喷嘴组件开度环导向及定位结构，其特征在于，所述轴向定位结构由定位销法兰面和喷嘴环台阶构成。

3.如权利要求2所述的喷嘴组件开度环导向及定位结构，其特征在于，所述定位销法兰面与所述喷嘴环台阶之间的距离略大于所述开度环的高度，所述开度环轴向有活动间隙。

4.如权利要求3所述的喷嘴组件开度环导向及定位结构，其特征在于，所述活动间隙为0.2～1mm。

5.如权利要求1至4任一所述的喷嘴组件开度环导向及定位结构，其特征在于，所述径向定位结构由所述定位销和所述活塞环构成。

6.如权利要求5所述的喷嘴组件开度环导向及定位结构，其特征在于，所述活塞环外径的最大径向尺寸略小于所述开度环内径。

7.如权利要求6所述的喷嘴组件开度环导向及定位结构，其特征在于，所述活塞环的外径最大径向尺寸大于盖板或喷嘴环叶片位置的外径，保证所述开度环径向不与所述盖板或者所述喷嘴环接触。

8.如权利要求5所述的喷嘴组件开度环导向及定位结构，其特征在于，所述周向导向结构，由所述定位销和所述活塞环构成，所述开度环转动过程中，由所述定位销和所述活塞环为所述开度环提供转动导向，在所述开度环转动过程中，所述活塞环绕所述定位销转动。

9.如权利要求8所述的喷嘴组件开度环导向及定位结构，其特征在于，所述定位销和所述活塞环的数量分别为3～6个。

10.如权利要求9所述的喷嘴组件开度环导向及定位结构，其特征在于，所述定位销连接盖板与喷嘴环叶片，起固定盖板的作用。