CN216974932U - 用于涡轮增压器的涡轮机以及带有压缩机的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种涡轮机和一种带有压缩机的涡轮增压器，所述涡轮机具有：涡轮机壳体；涡轮机叶轮；叶片支承环和盘；多个叶片，其中每个叶片具有以下各项：型廓底侧和型廓顶侧；叶片前边缘；叶片后边缘；型廓中心线，其特征在于，所述型廓中心线的走向呈波形地带有两个反向的波腹，并且在所述叶片支承环与所述盘之间设置有进行流动优化的间隔保持装置，所述间隔保持装置用于设定所述流动通道的经限定的宽度。通过使用带有根据本实用新型的叶片形式的涡轮机或涡轮增压器，除了通过减小引导器件中的总压力损失来改善热力特性之外，还明显地减小所产生的闭合力矩。因此可以在保持叶片的旋转轴线的情况下改善调节行为。

Description

用于涡轮增压器的涡轮机以及带有压缩机的涡轮增压器

技术领域

本实用新型涉及一种涡轮增压器的涡轮机，以及一种涡轮增压器、尤其是VTG排气涡轮增压器。

背景技术

例如从US 6,709,232 B1已知带有可变涡轮机几何形状的涡轮机和涡轮增压器。

燃烧发动机包括燃料电池发动机在驾驶性能、排放以及低耗方面的优点和成果已通过使用带有由引导叶片调节的涡轮机的涡轮增压器得到显著支持。由此可以在效率较好(与旁路调节的涡轮机相比)的情况下显著增大涡轮机的可能工作范围。

在使用带有可变涡轮机几何形状(VTG)的涡轮机的情况下已知的是：在使用直的叶片(即，叶片带有直的廓线或型廓中心线和对称的厚度分布)的情况下的效率在较高的增压度下达到其极限。这尤其适用于发动机的启动范围(全负荷下的发动机转速较小)。然而，直的叶片在其可调节性方面的特性可以被视为好的。

为了补偿直的叶片的所提到的热力学方面的缺乏，先前提到的US 6,709,232B1提出使用弯曲的或带型廓的叶片。在叶片闭合的情况下，即，当叶片非常紧密地在一起时，在从所属类型的文献已知的布置方式下导致错误迎流，这样的错误迎流引起调节力矩，这些调节力矩要么沿叶片的打开方向、要么沿叶片的闭合方向起作用。由两个相邻叶片构成的通道中的速度分布以及由此产生的静压力分布还影响对叶片的力矩形成。这样的效应还可能导致在调节过程中迟滞增大，如果所产生的力超过调节装置的力，则这可能导致调节能力的损失。

因此，本实用新型的目的是，提供一种涡轮机或一种带有对应涡轮机的涡轮增压器，该涡轮机或涡轮增压器具有很好的流体力学特性和热力学特性并且尤其其中可变涡轮机几何形状的叶片具有改善的调节特性。本实用新型的另一个目的是，提供一种涡轮增压器，其中可以实现减少该涡轮增压器的构件的数量并且在尺寸紧凑的情况下在技术上简化这些构件的制造步骤和装配步骤。

实用新型内容

本实用新型涉及一种涡轮增压器的带有可变涡轮机几何形状的涡轮机、以及一种具有这样的涡轮机的涡轮增压器。

通过使用带有根据本实用新型的叶片形式的涡轮机或涡轮增压器，除了通过减小引导器件中的总压力损失来改善热力特性之外，还明显地减小所产生的闭合力矩。因此可以在保持叶片的旋转轴线的情况下改善调节行为。

为此，本实用新型提供一种用于涡轮增压器的带有可变涡轮机几何形状的涡轮机，所述涡轮机包括：涡轮机壳体，所述涡轮机壳体具有排气入口和排气出口；涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮紧固在轴上并且布置在所述涡轮机壳体中；叶片支承环和盘，在所述叶片支承环与所述盘之间构造有流动通道；多个叶片，所述叶片在所述涡轮机壳体中布置在所述排气入口与所述涡轮机叶轮之间，每个叶片都具有：叶片底侧和叶片顶侧，所述叶片底侧和所述叶片顶侧确定叶片厚度；叶片前边缘，所述叶片前边缘处于所述叶片底侧和所述叶片顶侧的第一交点处；叶片后边缘，所述叶片后边缘处于所述叶片底侧和所述叶片顶侧的第二交点处；型廓中心线，所述型廓中心线由所述叶片底侧和所述叶片顶侧限定并且在所述叶片底侧与所述叶片顶侧之间从所述叶片前边缘延伸至所述叶片后边缘，其特征在于，所述型廓中心线的走向呈波形地带有两个反向的波腹；以及在所述叶片支承环与所述盘之间设置有进行流动优化的间隔保持装置，所述间隔保持装置用于设定所述流动通道的经限定的宽度。

如果要获得打开力矩，则必须使旋转轴线朝向叶片前边缘移位。为此，根据本实用新型的叶片几何形状提供如下优点，即：与从现有技术已知的叶片相比，旋转轴线仅须移位较小的值。由此，与已知的解决方案相比需要较小的径向结构空间。

在与叶片相互作用时，间隔保持装置在涡轮机中、尤其在流动通道中引起总体上较小的流动阻力。

根据本实用新型的叶片的波形的型廓中心线由两个反向的波腹构成。如果将型廓中心线形状描绘到带有水平的X轴和竖直的Y轴的 X-Y坐标系中，那么接着叶片前边缘处首先得到负的Y值，这些负的 Y值在经过Z轴之后转变成正的Y值并且其中型廓中心线具有拐点。

就热力学特性而言，得到叶片前边缘的取向发生改变，这由于叶片前边缘的迎面较平坦而减小了冲击损失。

还在叶片之间的通道中得到较小的速度，这得到较小的流动损失，然而其中可以保持获得沿周向方向接近均匀的偏转。

所产生的力矩还沿“打开”方向发生变化，这由于通道中的较小的速度来实现，其中静压力升高并且由此在与旋转点相结合的情况下产生沿“打开”方向的力矩。这适用于叶片底侧的前部区域和叶片顶侧后部区域。如果叶片顶侧的后部区域13'被实施成直线的，则得出有效通道截面增大。

这在沿周向方向均匀偏转的情况下由于通道中的速度较小而得到进而损失较小。

即使在这个实施方式中也得出沿“打开”方向由于通道中的较小的速度而产生的力矩的变化，这进而使静压力升高，该静压力能够在与旋转点相结合的情况下产生沿“打开”方向的力矩。

根据本实用新型的涡轮机的特别的优点还包括：实现减少所需的构件、减少加工步骤并降低装配耗费。还可以减小涡形装置的外直径，这有利地影响材料量和必要的结构空间。

此外，通过间隔保持装置的利于流动的设计，实现引导器件内的更好的气体动力学特性一级由此整个涡轮机或整个涡轮增压器的改善的热力学特性。

最后，优点还包括：与一直的涡形装置相比，由于间隔接片的型廓形状和数量以及未经组合的结构形式而使可旋转的叶片的通道的稳定性提高。

使根据本实用新型的导环作为间隔保持装置相对于可旋转的叶片的边缘(Kranz)进行定位使得仅需在叶片支承环的外直径处设置定位凹槽。

作为装配步骤，仅需将导环插接到盘和/或叶片支承环上。

优选地，导环具有两个导环部件，这些导环部件优选被设计成圆环形的。这些环部件经由型廓部件彼此相连接，其中可以将这个组件设计为铸造部件或金属板部件。

优选地，对盘和叶片支承环进行支撑的型廓部件被设计成利于流动的。由此，型廓部件可以使流动有针对性地向可变涡轮机几何形状的叶片边缘偏转。如已经阐述的，可以将导环的环部件插接到叶片支承环或盘上。在此，型廓部件承担对构件的轴向定位，而环部件承担径向支撑。

在另一个实施方式中可以实现的是：涡轮机壳体侧的环可以被设计为整体式的盘。在这个实施方式中，导环优选被设计为铸造部件或金属板部件，该铸造部件或金属板部件具有盘作为环部件，该盘单件式地与型廓部件和第二环部件相连接。

此外，可以优选地给导环的环部件设置定位辅助部(优选呈弯边的形式)。这个定位辅助部可以与叶片支承环中的适合的凹槽产生接合。盘同样可以具有这样的凹槽，以实现防旋转的定位。

在前述所有实施变体中，型廓部件径向伸出到由环部件界定的内部的环空间中，从而使得在装配了涡形装置的状态下这些型廓部件伸入可变涡轮机几何形状的叶片之间的空间中，使得这些型廓部件可以使流动向可旋转的叶片偏转并且由此可以改善流动引入。

优选地，导环通过赋形制造方法(成型和冲压)被制造为金属板部件。在此，借助于成型方法(如弯曲挤压和深拉)来产生基本形状。通过对型廓部件进行冲压和成型而产生这些型廓。由此可以将材料使用减少至最小值。在此，适合于设计导环的制造工艺确保在零部件成本较低的情况下件数较多。在周围的构件中不需要额外的构造特征(如孔、螺纹)及其装配。

本实用新型还包括一种带有压缩机的涡轮增压器，其特征在于，设有根据本实用新型的涡轮机。该涡轮增压器可以具有另外的有利特征。因此，涡轮机还可以包括分隔盘和/或屏蔽环，其中该分隔盘和/ 或屏蔽环布置在叶片支承环的径向外部。该分隔盘或屏蔽环有利地影响在涡轮机壳体与轴承壳体之间的连接区域或凸缘区域中的温度管理。尤其减小了对轴承壳体的温度负荷。

借助附图从对实施例的以下描述得出本实用新型的其他细节、优点和特征。

附图说明

图1示出根据本实用新型的涡轮增压器的部分打破的立体图示；

图2示出根据图1的涡轮增压器的可调涡轮机几何形状的本实用新型叶片的第一实施方式的简化图示；

图3示出X-Y坐标系，在该坐标系中展示了根据图2的叶片的型廓中心线或廓线的走向；

图4和图5示出根据图2的叶片的另外的实施变体；

图6示出带有间隔保持装置的根据本实用新型的涡轮机的实施变体的截面视图；

图7以立体、分开的图示示出具有根据本实用新型的间隔保持装置的叶片支承环组件；

图8示出根据本实用新型的间隔保持装置的第二实施方式的立体图示；

图9示出间隔保持装置的替代性实施方式的图示；

图10示出根据本实用新型的间隔保持装置的另一个实施方式的图示；

图11A示出根据本实用新型的涡轮机的另一个实施例的截面；

图11B示出根据本实用新型的涡轮机的另一个实施例的截面；

图12示出根据本实用新型的涡轮机的另一个实施例的截面；以及

图12A和图12B示出根据本实用新型的涡轮机的另一个实施例的细节视图。

附图标记清单

1 涡轮增压器

2 涡轮机壳体

3 排气入口

4 排气出口

5 涡轮机叶轮

6 轴

7，7' 叶片

8，8' 叶片底侧(底侧的引导表面)

9，9' 叶片顶侧(顶侧的引导表面)

10，10' 叶片前边缘

11，11' 叶片后边缘

12，12' 型廓中心线(廓线)

12A，12B 型廓中心线12的腹状区域

13，13' 型廓顶侧9或9'的后部区域

WP 拐点

γ 迎角

15 叶片支承环组件

20 叶片支承环

22 内部空间

23 凸出部或环周凹槽

30 盘

40 流动通道

50 间隔保持装置

60 导环

60A，60B 环部件

70 间距型材件

80 密封件

90 凸缘/凸沿

91 接片

42 弯边

43 弯边

44 定位辅助部

100 轴承壳体

115 压缩机叶轮

110 压缩机壳体

H 高度

B 宽度

205 突起部

210 第一凸出部

220 第二凸出部

400 分隔盘

500 屏蔽环

600 密封件

700 穿通部

800 穿通孔

具体实施方式

以下借助附图来描述针对根据本实用新型的涡轮机或根据本实用新型的涡轮增压器的实施例。在此，在第一段落中描述有关可变涡轮机几何形状的叶片的细节。在第二部分中，描述在涡轮机中经由间隔保持装置进行的在流动方面的其他优化措施。第三部分描述用于改善涡轮机壳体与轴承壳体之间的连接区域中的温度管理的优化措施。

在图1中展示了呈VTG排气涡轮增压器形式的根据本实用新型的涡轮增压器1。

涡轮增压器1具有其中布置有压缩机叶轮115的压缩机壳体110、带有对应的轴承单元的轴承壳体100、以及涡轮机壳体2，该涡轮机壳体包括排气入口3和排气出口4。

在涡轮机壳体2中还布置有涡轮机叶轮5，该涡轮机叶轮被紧固在轴6上，该轴将涡轮机叶轮5与压缩机叶轮115相联接。

多个叶片(在图1中仅可看到其中的叶片7)在涡轮机壳体2中布置在排气入口3与涡轮机叶轮5之间。

在图2中展示了根据本实用新型的叶片7的第一实施方式。

叶片7具有叶片底侧8，该叶片底侧在已安装状态下是朝向涡轮机叶轮5的叶片侧面。

叶片7还具有叶片顶侧9，该叶片顶侧与叶片底侧8一起决定了叶片7的厚度。

叶片底侧8和叶片顶侧9在叶片7的图2所示的状况下在右侧在叶片前边缘10中会聚并且在左侧在叶片后边缘11中会聚。

叶片底侧和叶片顶侧8和9限定位于期间的型廓中心线12(该型廓中心线还被称为廓线)。如图2所展示的，在所展示的实施方式中，型廓中心线12具有两个反向弯曲的区域12A和12B，其构型产生型廓中心线12的波形轮廓，其中区域12A和12B是各自根据波腹的类型设计的。图2还展示了型廓中心线12具有拐点WP，并且图2还展示了叶片前边缘10处的迎角γ的状况，该叶片前边缘还被称为叶片7 的型廓的鼻部。迎角γ是型廓中心线12在拐点处的切线与型廓中心线 12B在叶片前边缘10处的切线的锐角。

在图3中在X-Y坐标系中描绘了型廓中心线12的走向，其中X 轴表示叶片7的叶片长度。

型廓中心线12的曲线示出在叶片前边缘10处开始的区域12B，该区域在叶片前边缘10(X＝0，Y＝0)与过零点(X≈0.27；Y＝0) 之间具有负的Y值。过零点优选处于X＝0.10与X＝0.40之间的区域中。

第二区域12A从所提到的过零点开始、直至叶片后边缘11(X＝1， Y＝0)始终具有正值。拐点WP处于约为X＝0.4；Y＝0.02)的值处。

在图3中所选择的图示是型廓中心线或廓线12的走向，构成为相对于弦的垂直距离，该弦由叶片前边缘与叶片后边缘的直线连接构成并且代表叶片的长度。

图4和图5展示了根据图2的叶片7的原则上可设想的两个实施变体。在根据图4的实施方式中，顶侧9被设计成在邻接叶片后边缘 11的区域13中弯曲。这个区域在图5中以附图标记13'标记并且被设计成压平的，即不是弯曲的、而是平坦的。

现在，在以下的第二部分中，描述在涡轮机中经由间隔保持装置 50进行的在流动方面的其他优化措施。

在此描述的涡轮机或在此描述的涡轮增压器1具有所谓的VTG 涡形装置或叶片支承环组件15(参见图6)，其包括可旋转的叶片7 和杆和涡轮机壳体侧的盘30以及叶片支承环20和调节环。在下文中将详细地阐述主要构件。

在图6中展示了带有对应叶片支承环组件15的根据本实用新型的涡轮机。在叶片支承环20与盘30之间设置有进行流动优化的间隔保持装置50，该间隔保持装置用于设定流动通道40的经限定的宽度B。在图6的实施方式中，间隔保持装置50是以间距型材件70的形式设计的。间距型材件70例如可以被设计为间距销形件，这些间距销形件具有柱状的形状，该形状带有恒定的或沿间距销形件的轴线变化的截面(直径)。例如可以设有至少三个间距型材件70或者(尤其)恰好三个间距型材件70。尤其，间距型材件70的形状被设计成利于流动的。由此，如开篇所描述的，由此有助于在涡轮机中、尤其在流动通道中的总体较低的流动阻力。

间距型材件70的形状可以与叶片7的型廓中心线12的走向相协调。

间距型材件70是以在环周上分布(尤其均匀分布)的方式布置的并且可以被紧固在叶片支承环20和/或盘30上。

图6示出如下实施方式，其中间距型材件70主要布置在叶片7 的上游。但是，间距型材件还可以至少部分地布置在叶片7之间。

图7以分开的图示示出根据本实用新型的叶片支承环组件15，以便能够更好地阐述其构造。

叶片支承环组件15具有叶片支承环20，叶片7可旋转地支承在该叶片支承环中。

此外，叶片支承环组件15具有盘30。为了能够针对叶片7设计从图6可看到的、具有经限定的宽度B(同样参见图6)的流动通道 40，叶片支承环组件15设有间隔保持装置50，该间隔保持装置被设计为导环60。如图7展示的，导环60具有相互间隔开地且优选圆形地设计的两个环部件60A和60B。在环部件60A和60B之间设有多个间距型材件70。在示例情况下，在环部件60A和60B之间设有总共十个间距型材件70。如图7展示的，环部件60A和60B经由间距型材件70彼此相连接。间距型材件70被设计为利于流动的引导型材件。

在此，图7展示了：间距型材件70被布置并设计成使其伸入由环部件60A和60B界定的内部空间22中，从而使其在装配状态下伸入叶片7之间的区域中并且由此可以使排气流有针对性地向引导器件的叶片空隙中偏转。

在根据本实用新型的叶片支承环组件15的在图7中展示的实施方式中，可以将导环60插接到叶片支承环20和盘30上。为此，叶片支承环20具有轴向凸出部或环周凹槽23并且盘30可以以其外直径被插到导环60的环部件60B中。优选地，导环60的这种实施方式是单件式的部件，优选是金属板部件(替代性地，铸造部件)。

在图8中展示了根据本实用新型的间隔保持装置的第二实施方式。

在这个实施方式中，导环60可以进而具有两个环部件60A和60B，这些环部件经由型廓部件70彼此相连接。在这个实施方式中，导环 60还设有凸缘90，其外直径大于环部件60A和60B的外直径。凸缘 90例如经由接片91与环部件60A相连接。优选地，导环60的这种实施方式是单件式的部件，优选是金属板部件(替代性地，铸造部件)。

经由导环的凸缘91，导环60可以在轴承壳体100与涡轮机壳体2 之间夹紧。流动通道40(参见图6)的宽度B可以经由型廓部件70 的在图8中标记的高度H来确定。

图9展示了导环60的另一个替代性实施方式，其中环部件60B 由盘30构成。盘30进而经由型廓部件70与环部件60A相连接，这从图9的图示得出。

而图10示出根据本实用新型的导环60的实施方式，该导环大体上与根据图7的实施方式相对应，然而在此额外地设有呈弯边42和 43的形式的定位辅助部44，当装配导环60时，这些定位辅助部接合到叶片支承环20或盘30中的(在图10中未展示的)适合的凹部或凹槽中。在盘30的情况下，凹部用作额外的防扭转部。

如已经提及的，前述导环60可以优选被设计为金属板部件以及替代性地被设计为铸造部件。

本公开还涉及一种用于燃烧发动机或燃料电池(在附图中未展示) 的涡轮增压器1。涡轮增压器1还可以包括电动发动机(在附图中未展示)，该电动发动机布置在轴承壳体100中。电动发动机可以被设计成用于驱动位于轴6上的电磁有源元件并由此驱动轴6本身旋转。

现在，在以下的第三部分描述用于改善涡轮机壳体2与轴承壳体 100之间的连接区域中的温度管理的优化措施。

如已经展示的，根据本实用新型的涡轮机具有邻接轴承壳体100 的涡轮机壳体2。此外，涡轮机包括可变涡轮机几何形状的VTG涡形装置或叶片支承环组件15。涡形装置包括用于支承可调节的叶片7的叶片支承环20。

在图11A中示出的实施方式还具有分隔盘400，该分隔盘布置在叶片支承环20的径向外部。在此，分隔盘400夹紧在涡轮机壳体2 与轴承壳体100之间并且在轴向方向上界定涡轮机壳体2的螺旋体。在图11B的替代性实施方式中，涡轮机包括屏蔽环500，该屏蔽环布置在叶片支承环20的径向外部并且该屏蔽环夹紧在轴承壳体100与涡轮机壳体2之间。在图11B中示出的特别的实施方式中，涡轮机壳体 2具有在径向上远远地向内指向的突起部205，该突起部在轴向上在朝向轴承壳体100的方向上界定螺旋体。

在图12、图12A和图12B的另外的实施方式中，屏蔽环500和分隔盘400是组合式地设置的。在此，屏蔽环500和分隔盘400可以被设置为两个单独的构件(参见图12和图12A)或者被设置为整体式的构件(参见图12B)。如在所有附图中可清楚看到的，分隔盘400 和屏蔽环500在此是始终与轴承壳体100和涡轮机壳体2分开的自身的构件或整体式的构件。如在图11A和图11B中示出的，分隔盘400 或屏蔽环500(或者这二者的组合，参见图12至图12B)在此尤其支撑在涡轮机壳体2的径向靠内的第一凸出部210并且在径向外部被涡轮机壳体2包围。此外，分隔盘400和/或屏蔽环500是与涡轮机的旋转轴线同中心地布置的。

分隔盘400或屏蔽环500有利地影响在涡轮机壳体2与轴承壳体 100之间的连接区域或凸缘区域中的温度管理。尤其减小了对轴承壳体100的温度负荷。

例如在图11A中可看到的，分隔盘400限定螺旋体的侧壁并且由此用作对涡轮机的螺旋体的被气体流过的空间与可变涡轮机几何形状的涡形装置15的调节机构布置在其中的区域的(局部)分隔。由于分隔盘400在某些区域中防止涡轮机壳体2与轴承壳体100直接接触，因此在这些区域中减小了从涡轮机壳体2到轴承壳体100的热传递并由此减小了对轴承壳体100的热负荷。在已知的壳体中，经由这样一种接片分隔，该接片从涡轮机壳体2的内壁伸出。这样的接片是易于开裂的，这是因为这些接片遭受相对较高的负荷。可以通过用分隔盘400代替接片来消除接片的易于开裂性。在此，分隔盘400例如可以由耐高温的材料制成，由此进一步减小涡轮机中的高温对邻接的构件、例如对轴承壳体100的影响。

涡轮机壳体2还可以基于分隔盘400被设计为在单侧(完全)开放的。这对用于制造涡轮机壳体2的铸造方法带来了优点，这是因为例如可以容易地移除芯或磨料。此外，通过开放的涡轮机壳体2来简化对涡轮机壳体2的加工并且改善对涡轮机壳体的初次接纳。通过这些优点以及通过分隔盘400在涡轮机壳体2中的经改善且可变的位置，总体上可以提高涡轮机的耐用性。

图11B和图12示出带有屏蔽环500的实施方式，该屏蔽环同样可以由耐高温的材料制成。屏蔽环500径向向外界定涡轮机壳体2的空间，可变涡轮机几何形状的调节机构布置在该空间中。屏蔽环500 一方面吸收轴承壳体100与涡轮机壳体2之间的轴向力并且另一方面减小轴承壳体100与涡轮机壳体2之间的接触区域。由此同样减小从涡轮机壳体2向轴承壳体100的温度负荷。此外，屏蔽环500对涡轮机壳体2和轴承壳体100的凸缘区域进行屏蔽以防高温。此外，在屏蔽环500的区域中例如设有密封件600(例如参见图11B、图12、图 12A和图12B)，该密封件保护轴承壳体100与涡轮机壳体2之间的连接区域以防高温和颗粒，例如污物、尘垢等。

如已经提及的，可以以简单的方式使用分隔盘400和屏蔽环500 的组合。在此，分隔盘400和屏蔽环500的组合既可以实现为单件式的构件(图12B)、也可以实现为两件式的构件(图12、图12A)。

例如在图11B中可看到的，屏蔽环500邻接轴承壳体100并且在轴向方向上布置在轴承壳体100与涡轮机壳体2之间。在图12A的实施方式中，屏蔽环500布置在轴承壳体100与分隔盘400的径向外部的区域中，该区域进而布置在屏蔽环500与涡轮机壳体2之间。

分隔盘400的径向外部的区域邻接涡轮机壳体2并且在轴向方向上布置在屏蔽环500与涡轮机壳体2之间(参见图2)或者涡轮机壳体2与所述轴承壳体100之间(参见图11A)。

在所有附图中可以看到的是，第一凸出部210在涡轮机壳体2的内侧确定分隔盘400和/或屏蔽环500的位置。根据仅带有分隔盘400 (参见图11A)或仅带有屏蔽环500(参见图11B)的实施方案，分隔盘400或屏蔽环500夹紧在涡轮机壳体2与轴承壳体100之间。如果仅存在分隔盘400，那么分隔盘400的径向外部的区域夹紧在轴承壳体100与涡轮机壳体2之间，尤其夹紧在涡轮机壳体2的为此而设的凸出部210的区域中(参见图11A)。如果仅存在屏蔽环500，那么屏蔽环500的第一端部(关于屏蔽环500在涡轮机的旋转轴线的方向上的纵向延展方向而言)贴靠轴承壳体100并且第二端部贴靠涡轮机壳体2，尤其贴靠为此而设的突起部210或涡轮机壳体2的内周上的阶梯状设计，该阶梯状设计同时用作针对屏蔽环500的定中心部。

针对设有分隔盘400和屏蔽环500(参见图12、图12A和图12B) 的情况，如果分隔盘400和屏蔽环500被设置为两个单独的构件(由此如在图12中所展示以及在图12A中所示的)，那么分隔盘400的径向外部的区域夹紧在屏蔽环500与涡轮机壳体2之间并且屏蔽环500夹紧在分隔盘400与轴承壳体100之间，其中屏蔽环500的第一端部与轴承壳体100相接触并且屏蔽环500的第二端部与分隔盘400 相接触。由此，在此情况下分隔盘400和屏蔽环500作为复合件布置在轴承壳体100与涡轮机壳体2之间。如果分隔盘400和屏蔽环500 单件式地被设置为整体式的构件(参见图12B)，那么这个构件夹紧在涡轮机壳体2与轴承壳体100之间。

在图11B和图12至图12B的实施方式中，已经在更上文中提及的密封件600在屏蔽环400的径向外部布置在屏蔽环500与涡轮机壳体2之间。尤其，密封件600例如可以包括V形环密封件。密封件600 在轴向方向上布置在所述涡轮机壳体2的内侧处的第二凸出部220与轴承壳体100的径向侧表面之间。就此而言应明确的是，在本申请的框架下，径向表面是指所处的平面与涡轮机的轴的旋转轴线相垂直地布置的表面。在此，密封件600在径向方向上布置在屏蔽环500的外表面与涡轮机壳体2的内侧之间。

在图11A至图12B中同样展示的是，在径向方向上在叶片支承环 20与分隔盘400之间设计有穿通部700。穿通部700沿叶片支承环20 的整个环周延伸并且在涡轮机的螺旋体与涡轮机的空间(涡形装置15 的调节机构布置在该空间中)之间形成轴向连接。还可以提出的是，分隔盘400具有至少一个穿通孔800(参见图11A和图12)。例如可以环绕地、均匀分布地设计有至少两个穿通孔800。由此，穿通孔800 可以布置在分隔盘400的径向外部的半部，优选布置在涡轮机壳体2 的内壁附近。在穿通部700和/或穿通孔800处有利的是：穿通部和/ 或穿通孔可以实现使热的排气在一定程度上流到叶片支承环20的背面(相对于叶片7布置在那里的正面而言)的区域中。由此避免在叶片支承环20的正面与背面之间产生较高的温差，这样的温差可能由于对应区域中的热延展性不同而导致叶片支承环20以及由此整个涡形装置15夹紧和翘曲。这个优点还可以实现使叶片支承环20与涡形装置15的叶片7之间的间隙较小地形成，而不存在夹紧叶片7的风险。

例如在图11A和图12中展示的，分隔盘400的第一侧表面被布置成与叶片支承环20的指向叶片7的正面齐平。

屏蔽环500被设计成中空柱体形的并且具有轴向延伸尺寸。屏蔽环500的至少主要部分是与涡轮机壳体2间隔开地布置的，从而使得在径向方向上在屏蔽环500与涡轮机壳体2之间、在屏蔽环500的轴向延伸尺寸的至少大部分上形成间隙(图12A和图12B)。这是有利的，这是因为在屏蔽环500与涡轮机壳体2以及涡轮机壳体2和轴承壳体100的凸缘区域之间的径向间隙增强了对高温的屏蔽。由此将较少的热量从涡轮机壳体2传递至轴承壳体100。

如已经提及的，屏蔽环500和分隔盘400还被可以设计为单件式的、整体式的构件。这在图12B中展示。在两件式的构型中或者如果仅设有分隔盘400或屏蔽环500，那么分隔盘400例如可以是冲压部件并且屏蔽环例如可以是冲压弯曲部件。在单件式的构型中，由整体式的屏蔽环500和分隔盘400的所组合的构件例如可以通过深拉和冲压来制造或者还可以被旋转。

例如在图11A和图12的实施方式中，涡轮机壳体2在轴向延伸的内侧处、在涡轮机壳体2的在径向方向上界定涡轮机壳体2的螺旋体体积的外壁处、在朝向轴承壳体100的方向上从螺旋体直至达外壁的轴向端部不具有底切部。换言之，涡轮机壳体2被设计为在朝向轴承壳体100的方向的那侧是完全开放的。通过涡轮机壳体2的这种设计，可以在很大程度上简化对涡轮机壳体2的铸造，这是因为可以非常容易且可靠地移除芯或在铸造时所使用的磨料。

为了公开本实用新型的特征，除了书面描述之外还明确地参考图示内容。

Claims (37)

1.一种用于涡轮增压器的涡轮机，所述涡轮机具有可变涡轮机几何形状，所述涡轮机包括：

涡轮机壳体(2)，所述涡轮机壳体具有排气入口(3)和排气出口(4)；

涡轮机叶轮(5)，所述涡轮机叶轮紧固在轴(6)上并且布置在所述涡轮机壳体(2)中；

叶片支承环(20)和盘(30)，在所述叶片支承环(20)与所述盘(30)之间构造有流动通道(40)；

多个叶片(7；7')，所述叶片在所述涡轮机壳体(2)中布置在所述排气入口(3)与所述涡轮机叶轮(5)之间，每个叶片都具有：

叶片底侧(8；8')和叶片顶侧(9；9')，所述叶片底侧和所述叶片顶侧确定叶片厚度；

叶片前边缘(10；10')，所述叶片前边缘处于所述叶片底侧(8；8')和所述叶片顶侧(9；9')的第一交点处；

叶片后边缘(11；11')，所述叶片后边缘处于所述叶片底侧(8；8')和所述叶片顶侧(9；9')的第二交点处；

型廓中心线(12；12')，所述型廓中心线由所述叶片底侧(8；8')和所述叶片顶侧(9；9')限定并且在所述叶片底侧与所述叶片顶侧之间从所述叶片前边缘(10；10')延伸至所述叶片后边缘(11；11')，其特征在于，

所述型廓中心线(12；12')的走向呈波形地带有两个反向的波腹(12A，12B)；以及

在所述叶片支承环(20)与所述盘(30)之间设置有进行流动优化的间隔保持装置(50)，所述间隔保持装置用于设定所述流动通道(40)的经限定的宽度(B)。

2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔保持装置(50)包括至少三个间距型材件(70)。

3.根据权利要求2所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔保持装置(50)包括恰好三个间距型材件(70)。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，所述间距型材件(70)以在环周上分布的方式被紧固在所述叶片支承环(20)和/或所述盘(30)上。

5.根据权利要求2或权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，所述间距型材件(70)布置在所述叶片(7；7')的上游或者至少部分地布置在所述叶片(7；7')之间。

6.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔保持装置(50)构造为导环(60)，所述导环具有多个间距型材件(70)，所述间距型材件的高度(H)与所述流动通道的宽度(B)相对应。

7.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述导环(60)具有两个间隔开地布置的环部件(60A，60B)，所述间距型材件(70)布置在所述环部件之间。

8.根据权利要求7所述的涡轮机，其特征在于，所述环部件(60A，60B)经由所述间距型材件(70)彼此相连接。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的涡轮机，其特征在于，所述环部件(60A，60B)中的一个环部件(60B)由所述盘(30)构成。

10.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述间距型材件(70)具有利于流动的型廓。

11.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述间距型材件(70)在径向方向上伸入所述导环(60)的内部空间(22)中。

12.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述叶片支承环(20)具有轴向的凸出部或轴向的环周凹槽，所述导环(60)能够插接到所述环周凹槽上。

13.根据权利要求7所述的涡轮机，其特征在于，所述导环(60)能够以其环部件(60A，60B)插接到所述盘(30)的外直径上。

14.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述导环(60)构造为金属板部件。

15.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述导环(60)设有定位辅助部(44)。

16.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述叶片(7；7')具有所述叶片顶侧(9；9')的后部区域(13；13')，所述后部区域是弯曲的。

17.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述叶片(7；7')具有所述叶片顶侧(9；9')的后部区域(13；13')，所述后部区域构造成平坦的。

18.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，叶片前边缘(10；10')处的迎角γ处于10°至30°的范围内。

19.一种带有压缩机的涡轮增压器，其特征在于，设有根据权利要求1至18中任一项所述的涡轮机。

20.根据权利要求19所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器被设计成用于燃烧发动机。

21.根据权利要求19所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器被设计成用于燃料电池。

22.根据权利要求19所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器还包括轴承壳体(100)，所述轴承壳体处于所述涡轮机壳体(2)与所述压缩机之间。

23.根据权利要求22所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器还包括分隔盘(400)和/或屏蔽环(500)，所述分隔盘(400)和/或所述屏蔽环(500)布置在所述叶片支承环(20)的径向外部。

24.根据权利要求23所述的涡轮增压器，其特征在于，所述分隔盘(400)和/或所述屏蔽环(500)夹紧在所述涡轮机壳体(2)与所述轴承壳体(100)之间。

25.根据权利要求23或权利要求24所述的涡轮增压器，其特征在于，所述屏蔽环(500)邻接所述轴承壳体(100)并且在轴向方向上布置在所述轴承壳体(100)与所述涡轮机壳体(2)之间或者布置在所述轴承壳体(100)与所述分隔盘(400)的径向外部的区域之间，所述径向外部的区域布置在所述屏蔽环(500)与所述涡轮机壳体(2)之间。

26.根据权利要求23所述的涡轮增压器，其特征在于，所述分隔盘(400)的径向外部的区域邻接所述涡轮机壳体(2)并且在轴向方向上布置在所述屏蔽环(500)与所述涡轮机壳体之间或者在所述涡轮机壳体(2)与所述轴承壳体(100)之间。

27.根据权利要求23所述的涡轮增压器，其特征在于，在所述涡轮机壳体(2)的内侧处的第一凸出部(210)确定所述分隔盘(400)和/或所述屏蔽环(500)的位置。

28.根据权利要求23所述的涡轮增压器，其特征在于，在所述屏蔽环(500)的径向外部在所述屏蔽环(500)与所述涡轮机壳体(2)之间布置有密封件(600)。

29.根据权利要求28所述的涡轮增压器，其特征在于，所述密封件(600)包括V形环密封件。

30.根据权利要求28或权利要求29所述的涡轮增压器，其特征在于，所述密封件(600)在轴向方向上布置在所述涡轮机壳体(2)的内侧处的第二凸出部(220)与所述轴承壳体(100)的径向侧表面之间。

31.根据权利要求28或权利要求29所述的涡轮增压器，其特征在于，所述密封件(600)在径向方向上布置在所述屏蔽环(500)的外表面与所述涡轮机壳体(2)的内侧之间。

32.根据权利要求23所述的涡轮增压器，其特征在于，在径向方向上在所述叶片支承环(20)与所述分隔盘(400)之间构造有穿通部(700)，所述穿通部(700)沿着所述叶片支承环(20)的整个环周延伸。

33.根据权利要求23所述的涡轮增压器，其特征在于，所述分隔盘(400)的第一侧表面被布置成与所述叶片支承环(20)的朝向所述叶片(7；7')的正面齐平。

34.根据权利要求23所述的涡轮增压器，其特征在于，所述屏蔽环(500)被设计成中空柱体形的并且具有轴向延伸尺寸。

35.根据权利要求34所述的涡轮增压器，其特征在于，所述屏蔽环(500)的至少主要部分与所述涡轮机壳体(2)间隔开地布置，从而使得在径向方向上在所述屏蔽环(500)与所述涡轮机壳体(2)之间、在所述屏蔽环(500)的轴向延伸尺寸的至少大部分上存在间隙。

36.根据权利要求23所述的涡轮增压器，其特征在于，所述屏蔽环(500)和所述分隔盘(400)被设计为单件式的、整体式的构件。

37.根据权利要求23所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮机壳体(2)在轴向延伸的内侧处、在所述涡轮机壳体(2)的在径向方向上界定所述涡轮机壳体(2)的螺旋体体积的外壁处、在朝向所述轴承壳体(100)的方向上从所述螺旋体直至所述外壁的轴向端部不具有底切部。

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