本发明涉及动力机械部件技术领域，涉及一种涡轮增压器，特别是涉及一种具有无端隙可调喷嘴环叶片组件的涡轮增压器。
背景技术
可变喷嘴涡轮增压器由于其涡轮截面可调的特点能够与处于变工况的车用发动机形成良好匹配，从而比其它涡轮增压器更有效地提升发动机的加速性、动力性等性能，因而它越来越多地应用在车用发动机上。可变喷嘴涡轮增压器的流通截面可调的特点是通过调节可变喷嘴机构而实现的，以此其性能的优劣直接影响涡轮增压器的整体性能。
为保证喷嘴叶片的自由转动，以及防止喷嘴叶片及其周边部件受燃烧气体加热而发生变形影响其转动，通常喷嘴叶片两端面与其各自相对的壁面间设计为较大的间隙。已知喷嘴叶片两侧面压力不同，而两端面与其各自相对的壁面间的间隙造成气体由压力较高一侧向压力较低一侧泄漏，该泄漏会引起涡轮机效率的损失。尤其地，在喷嘴叶片开度较小时，涡轮机的效率损失主要来自于喷嘴叶片两端面间隙引起的气流泄漏。因此，如何最大限度地避免气流泄漏，减少涡轮机效率的损失，是同行业人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明提供一种具有无端隙可调喷嘴环叶片组件的涡轮增压器，其引起的气体泄漏远低于传统可调喷嘴叶片引起的气体泄漏，从而减少了传统可调喷嘴涡轮增压器由于可调喷嘴叶片两端泄漏带来的效率损失。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有无端隙可调喷嘴环叶片组件的涡轮增压器，包括：涡轮、压气机、中间体及可调喷嘴环叶片组件，所述压气机与所述涡轮通过中间体连接，所述涡轮包括涡轮外壳及位于涡轮外壳内的叶轮；
所述可调喷嘴环叶片组件包括：支撑盘一、多个可调喷嘴叶片、支撑盘二和至少两个定位销；所述支撑盘一和支撑盘二均呈圆环形，所述支撑盘一和支撑盘二的中心孔为叶轮安装孔；多个所述叶片组件呈环形分布安装于所述支撑盘一和支撑盘二之间,所述叶轮套设在两个叶轮安装孔内；至少两个所述定位销穿设于所述支撑盘一和所述支撑盘二并与其固定连接；
所述支撑盘一上设有呈环形均匀分布同轴心的多个第一凹槽及位于第一凹槽槽底的通孔；所述可调喷嘴叶片、第一凹槽和通孔的数量一致；
所述可调喷嘴叶片包括：喷嘴叶片、第一圆盘和第一转轴；所述第一转轴设置于所述第一圆盘中间，所述第一圆盘位于所述喷嘴叶片的一端，所述第一圆盘、所述第一转轴和所述喷嘴叶片形成一体式叶片；所述第一圆盘与所述第一凹槽相对应，所述第一转轴穿过所述通孔与其转动连接；
在所述可调喷嘴叶片转动过程中，相邻的所述第一圆盘互相啮合；相邻的喷嘴叶片之间形成喷嘴，一系列喷嘴形成喷嘴环。
进一步地，所述支撑盘二上设有呈环形均匀分布的多个圆槽；所述圆槽与所述可调喷嘴叶片、第一凹槽和通孔的数量一致；
所述可调喷嘴叶片还包括：位于所述喷嘴叶片另一端的所述第二圆盘和第二转轴，所述第二转轴设置于所述第二圆盘中间；
所述第一圆盘、所述第一转轴、所述喷嘴叶片、所述第二圆盘和所述第二转轴形成一体式叶片；所述第二转轴穿入所述圆槽与其转动连接；在所述可调喷嘴叶片转动过程中，相邻的所述第一圆盘互相啮合，相邻的所述第二圆盘互相啮合。
进一步地，所述支撑盘二上设有呈环形均匀分布的与所述圆槽相同数量的第二凹槽，每一个圆槽位于每一个第二凹槽中心，且所述第二凹槽与所述圆槽的圆心同轴心；
所述第二圆盘与所述第二凹槽相对应。
进一步地，所述第二圆盘与所述第二凹槽之间间隙为0.05～0.15mm。
进一步地，所述第一圆盘和所述第二圆盘相同，且均为不完整的圆，其外轮廓线由四段圆弧组成；
所述四段圆弧的分别对应的圆心角和半径表达式如下：
设涡轮半径为r1，第一圆盘或第二圆盘半径为r2，涡轮夹角为θ1，所述第一圆盘或第二圆盘转动角度为±θ2，相邻的所述第一圆盘或第二圆盘之间的间隙为ε：
弧一：
弧二：
弧三：
弧四：
进一步地，所述第一转轴与所述第一圆盘之间设有第一轴承，所述第一轴承具有第一轴肩，所述第一轴肩的直径大于所述通孔的直径。
进一步地，所述第二转轴与所述第二圆盘之间设有第二轴承，所述第二轴承具有第二轴肩，所述第二轴肩的直径大于所述圆槽的直径。
进一步地，所述第一转轴与所述通孔之间间隙为0.05～0.15mm。
进一步地，所述第二转轴所述圆槽之间间隙为0.05～0.15mm。
进一步地，所述第一圆盘与所述第一凹槽之间间隙为0.05～0.15mm。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的一种具有无端隙可调喷嘴环叶片组件的涡轮增压器，包括涡轮、压气机、中间体及可调喷嘴环叶片组件；其中所述可调喷嘴环叶片组件包括：支撑盘一、多个可调喷嘴叶片、支撑盘二和至少两个定位销；所述支撑盘一和支撑盘二均呈圆环形，所述支撑盘一和支撑盘二的中心孔为叶轮安装孔；多个所述可调喷嘴叶片呈环形分布安装于所述支撑盘一和支撑盘二之间，所述叶轮套设在两个叶轮安装孔内；至少两个所述定位销穿设于所述支撑盘一和所述支撑盘二并与其固定连接；支撑盘一上有呈环形均匀分布同轴心的多个第一凹槽及位于第一凹槽槽底的通孔；可调喷嘴叶片、第一凹槽和通孔的数量一致；可调喷嘴叶片的第一圆盘与支持盘一上同心的第一凹槽相适配，可调喷嘴叶片的第一转轴与支持盘一上的通孔相适配；多个可调喷嘴叶片呈环形均匀分布在支持盘一和支撑盘二上，相邻两个喷嘴叶片之间形成喷嘴，一系列喷嘴形成喷嘴环，通过转动可调喷嘴叶片来调节各喷嘴的流通面积，从而达到调节喷嘴环流通面积的目的；销起周向定位作用。
可调喷嘴叶片的第一圆盘与支撑盘一上对应的第一凹槽相对应，将传统可调喷嘴叶片的一个端面与支撑盘一间的间隙转移到可调喷嘴叶片的第一圆盘与支撑盘一上对应的第一凹槽的槽底面间的间隙；与传统喷嘴叶片两端面与支撑盘一间的间隙引起的气体泄漏相比较，可调喷嘴叶片的第一圆盘与支撑盘一上对应的第一凹槽的槽底面间的间隙引起的气体泄漏量极度降低；因此，本发明的具有无端隙可调喷嘴环叶片组件的涡轮增压器，其可调喷嘴叶片引起的气体泄漏远低于传统可调喷嘴叶片引起的气体泄漏，从而减少了可调喷嘴叶片两端泄漏带来的效率损失。
进一步地，支撑盘二上设有呈环形均匀分布的多个圆槽；可调喷嘴叶片还包括：位于喷嘴叶片另一端的第二圆盘和第二转轴；第二转轴穿入圆槽与其转动连接，进一步减少效率损失；
更进一步地，在支撑盘二上设有呈环形均匀分布的第二凹槽，第二凹槽的数量与圆槽的数量一致，每一个圆槽位于每一个第二凹槽中心，且第二凹槽与圆槽的圆心同轴心；可调喷嘴叶片的第二圆盘与支撑盘二上的第二凹槽相适配，可调喷嘴叶片的第二转轴和支撑盘二上的圆槽相适配。
可调喷嘴叶片的第二圆盘与支撑盘二上对应的凹槽相对应，将传统可调喷嘴叶片两端面与支撑盘一和支撑盘二间的间隙转移到可调喷嘴叶片两端的圆盘与支撑盘一和支撑盘二上对应的凹槽的槽底面间的间隙，与传统喷嘴叶片两端面与支撑盘一和支撑盘二间的间隙引起的气体泄漏相比较，可调喷嘴叶片两端的圆盘与支撑盘一和支撑盘二上对应的凹槽的槽底面间的间隙引起的气体泄漏量极度降低；从而，与传统可调喷嘴叶片两端面间隙引起的气体泄漏相比，可调喷嘴叶片两端圆盘间隙引起的气体泄漏可忽略不计；因此，本发明的具有无端隙可调喷嘴环叶片组件的涡轮增压器，其可调喷嘴叶片引起的气体泄漏远低于传统可调喷嘴叶片引起的气体泄漏，从而消除了可调喷嘴叶片两端泄漏带来的效率损失。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的一种具有无端隙可调喷嘴环叶片组件的涡轮增压器的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的可调喷嘴环叶片组件的立体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的可调喷嘴环叶片组件的立体结构爆炸示意图；
图4为本发明实施例提供的支撑盘一的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的可调喷嘴叶片的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的支撑盘二的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的第一圆盘或第二圆盘的平面示意图；
图8为本发明实施例提供的可调喷嘴叶片位于支撑盘一或二上的示意图；
图9为本发明实施例提供的可调喷嘴叶片的安装局部剖视图；
图10为本发明实施例提供的喷嘴环示意图；
其中：1-支撑盘一，11-支撑盘一本体，12-通孔，13-第一凹槽，14-涡轮，15-压气机，16-中间体，17-可调喷嘴环叶片组件，121-通孔的内侧面，131-第一凹槽的底面，132-第一凹槽的内侧面；2-可调喷嘴叶片，21-第一转轴，22-第一轴肩，23-第一圆盘，24-喷嘴叶片，25-第二圆盘，26-第二轴肩，27-第二转轴；211-第一转轴的外侧面，221-第一轴肩的底面，231-第一圆盘的表面，232-第一圆盘的外侧面，241-第一表面，242-第二表面；251-第二圆盘的表面，252-第二圆盘的外侧面，261-第二轴肩的底面，271-第二转轴的外侧面，272-第二转轴的底面；3-支撑盘二，31-第二凹槽，32-圆槽，33-支撑盘二本体，311-第二凹槽的底面，312-第二凹槽的内侧面，321-圆槽的内侧面，322-圆槽的底面；4-定位销。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明实施例提供了一种具有无端隙可调喷嘴环叶片组件的涡轮增压器，参照图1所示，包括涡轮14、压气机15、中间体16及可调喷嘴环叶片组件17，压气机15与涡轮14通过中间体16连接；涡轮14包括涡轮外壳及位于涡轮外壳内的叶轮；
其中参照图2-3所示，可调喷嘴环叶片组件包括：支撑盘一1、多个可调喷嘴叶片2、支撑盘二3和至少两个定位销4。
上述支撑盘一1和支撑盘二3均呈圆环形，支撑盘一1和支撑盘二3的中心孔为叶轮安装孔，支撑盘一1和支撑盘二3的中心孔直径大小一致；多个可调喷嘴叶片2呈环形分布安装于支撑盘一1和支撑盘二3之间；
上述叶轮套设在两个叶轮安装孔内，多个定位销贯穿于支撑盘一1和支撑盘二3；如图3所示数量为3个，3个定位销之间的连线可构成不规则的三角形，安装后其安装位置唯一，不会发生变化，便于后期检修，本发明对定位销的位置不做限定。
参照图3-4所示，支撑盘一1包括：第一凹槽13、通孔12和支持盘本体11；其中第一凹槽13与通孔12的圆心同轴心，第一凹槽13和通孔12在支持盘本体11上呈环形均匀分布，即：支撑盘一1上设有呈环形均匀分布的同轴心的第一凹槽13和通孔12。
其中可调喷嘴叶片2、第一凹槽13和通孔12的数量均一致；
可调喷嘴叶片2参照图5所示，包括：喷嘴叶片24、第一圆盘23和第一转轴21；第一转轴21设置于第一圆盘23中间，第一圆盘23位于喷嘴叶片24的一端，第一圆盘23、第一转轴21和喷嘴叶片24形成一体式叶片；第一圆盘23和第一转轴21与支撑盘一1上的同轴心的第一凹槽13和通孔12相适配，即：第一圆盘23与第一凹槽13相对应，第一转轴21穿过通孔12并与其转动连接。在可调喷嘴叶片2转动过程中，是由其外部控制机构来控制的，相邻的第一圆盘23之间互相啮合，从而可实现限制可调喷嘴叶片2的转角范围；即：该最大转角不是由圆盘的啮合直接控制的，而是由外部控制机构来控制的。圆盘之间啮合的范围由可调喷嘴叶片最大开度和最小开度决定的；相邻的喷嘴叶片24之间形成喷嘴，一系列喷嘴形成喷嘴环。
本实施例中，无端隙可调喷嘴环叶片组件的涡轮增压器包括的可调喷嘴叶片的第一圆盘与支撑盘一上对应的第一凹槽相对应，将传统可调喷嘴叶片的其中一个端面与支撑盘一间的间隙转移到可调喷嘴叶片的第一圆盘与支撑盘一上对应的第一凹槽的槽底面间的间隙，与传统喷嘴叶片两端面与支撑盘一间的间隙引起的气体泄漏相比较，可调喷嘴叶片的第一圆盘与对应的第一凹槽的槽底面间的间隙引起的气体泄漏量极度降低；因此，本发明的具有无端隙可调喷嘴环叶片组件的涡轮增压器，其可调喷嘴叶片引起的气体泄漏远低于传统可调喷嘴叶片引起的气体泄漏，从而减少了可调喷嘴叶片两端泄漏带来的效率损失。
为了进一步地消除传统可调喷嘴涡轮增压器由于可调喷嘴叶片两端泄漏带来的效率损失，参照图5所示，支撑盘二3上设有呈环形均匀分布的多个圆槽32，其中圆槽32的数量与可调喷嘴叶片2、第一凹槽13和通孔12的数量均一致；
上述可调喷嘴叶片还包括位于在其另一端的第二圆盘25和第二转轴27；第二转轴27设置于第二圆盘25中间，第一圆盘23、第一转轴21、喷嘴叶片24、第二圆盘25和第二转轴27形成一体式叶片；第二圆盘25与第二凹槽31相对应，第二转轴27穿入圆槽32与其转动连接；在可调喷嘴叶片2在其转角范围内转动过程中，相邻的第二圆盘25互相啮合。
在一个实施例中，参照图6所示，可将支撑盘二3设计成具有与支撑盘一1上相同的凹槽，在支撑盘二3上设有呈环形均匀分布的第二凹槽31，第二凹槽31的数量与圆槽32的数量一致，每一个圆槽32位于每一个第二凹槽31中心，且第二凹槽31与圆槽32的圆心同轴心；第二圆盘25和第二转轴27分别与支撑盘二3上的同轴心的第二凹槽31和圆槽32相适配，即：第二圆盘25与第二凹槽31相对应，第二转轴27穿入圆槽32与其转动连接。
实现了可调喷嘴叶片两端的圆盘分别与支撑盘一和支撑盘二上对应的凹槽相适配，将传统可调喷嘴叶片两端面与支撑盘一和支撑盘二间的间隙完全转移到可调喷嘴叶片两端的圆盘与支撑盘一和支撑盘二上对应的凹槽的槽底面间的间隙，与传统喷嘴叶片两端面与支撑盘一和支撑盘二间的间隙引起的气体泄漏相比较，可调喷嘴叶片两端的圆盘与支撑盘一和支撑盘二上对应的凹槽的槽底面间的间隙引起的气体泄漏量极度降低；从而消除了可调喷嘴叶片两端泄漏带来的效率损失。
进一步地，上述第一圆盘23和上述第二圆盘25相同，且均为不完整的圆，其外轮廓线可由四段圆弧组成，参照图7-8所示，上述四段圆弧分别对应的圆心角和半径表达式如下：
设涡轮半径为r1，即：支撑盘一1的圆心到第一圆盘23的圆心之间的水平距离，也是支撑盘二3的圆心到第二圆盘25的圆心之间的水平距离；第一圆盘23和第二圆盘25半径为r2，涡轮夹角为θ1，上述第一圆盘23和第二圆盘25转动角度为±θ2，相邻的第一圆盘23之间间隙为ε，相邻的第二圆盘25之间的间隙也为ε：
弧一：
弧二：
弧三：
弧四：
上式中，θ角为上述四段圆弧所对应的极限角度，ρ为上述四段圆弧所对应的极限半径。
进一步地，参照图5所示，第一转轴21与上述第一圆盘23之间设有第一轴承，该第一轴承上具有起轴向定位作用的第一轴肩22，上述第一轴肩22的直径大于通孔12的直径。为了避免第一轴承上零件(即：第一圆盘23)运转时与第一凹槽13的底面产生较大的摩擦，可以采用第一轴肩22作为挡肩来轴向定位。
同样地，参照图5所示，第二转轴27与上述第二圆盘25之间设有第二轴承，该第二轴承也具有起轴向定位作用的第二轴肩26，上述第二轴肩26的直径大于圆槽32的直径。为了避免第二轴承上零件(即：第二圆盘25)运转时与第二凹槽31的底面产生较大的摩擦，可以采用第二轴肩26作为挡肩来轴向定位。
参照图9所示，可调喷嘴叶片2的转轴的第一转轴21安装在支撑盘一1的通孔12中，通孔的内侧面121与第一转轴的外侧面211相对应，之间的间隙为0.05-0.15mm，以保证在可调喷嘴叶片2和支撑盘一1及其周围部件在受热等工作条件下变形时第一转轴21能够在通孔12中正常转动，且第一转轴21的长度超出通孔12的深度，第一转轴21可通过类似于拨叉的零件与通常的可调喷嘴叶片驱动机构相连接，受控于外部执行器，从而实现对可变喷嘴涡轮增压器的流通截面进行调节。
可调喷嘴叶片2的第一轴肩的底面221与支撑盘一1的第一凹槽的底面131相接触，且第一轴肩22的直径大于支撑盘一1的通孔12的直径，第一轴肩22凸出于第一圆盘23，可实现第一圆盘的表面231不会与第一凹槽的底面131接触，故可以减小摩擦；可调喷嘴叶片2的第一圆盘23安装在支撑盘一1的第一凹槽13中，第一圆盘的表面231与第一凹槽的底面131相对应，第一圆盘的外侧面232与第一凹槽的内侧面132相对应，相对应的面之间具有足够的间隙，间隙为0.05-0.15mm，以保证在可调喷嘴叶片2和支撑盘一1及其周围部件在受热等工作条件下变形时第一圆盘23能够在第一凹槽13中正常转动。
可调喷嘴叶片2的第二圆盘25安装在支撑盘二3的第二凹槽31中，第二圆盘的表面251与第二凹槽的底面311相对应，第二圆盘的外侧面252与第二凹槽的内侧面312相对应，相对应的面之间具有足够的间隙，间隙为0.05-0.15mm，以保证在可调喷嘴叶片2和支撑盘二3及其周围部件在受热等工作条件下变形时第二圆盘25能够在第二凹槽31中正常转动；可调喷嘴叶片2的第二轴肩的底面261与支撑盘二3的第二凹槽的底面311相接触，且第二轴肩26的直径大于支撑盘二3的圆槽32的直径，第二轴肩26凸出于第二圆盘25，可实现第二圆盘的表面251不会与第二凹槽的底面311接触，故可以减小摩擦；可调喷嘴叶片2的第二转轴27安装在支撑盘二3的圆槽32中，圆槽的内侧面321与第二转轴的外侧面271相对应，圆槽的底面322与第二转轴的底面272相对应，对应面之间具有足够的间隙，间隙为0.05-0.15mm，以保证在可调喷嘴叶片2和支撑盘二3及其周围部件在受热等工作条件下变形时第二转轴27能够在圆槽32中正常转动。
支撑盘一1的第一凹槽13、通孔12和支撑盘二3的第二凹槽31、圆槽32与可调喷嘴叶片2同轴心，且第一凹槽的底面131与第二凹槽的底面311间有足够的距离，以保证支撑盘一1、可调喷嘴叶片2和支撑盘二3及其周围部件在受热等工作条件下变形时可调喷嘴叶片2可正常转动。
参照图10所示为喷嘴环局部示意图，可调喷嘴叶片2的喷嘴叶片24的第一表面241与相邻喷嘴叶片24的第二表面242间形成喷嘴,这一系列喷嘴沿支撑盘一1呈环形均匀分布，形成喷嘴环；通过调节一系列可调喷嘴叶片2的转动，可调节各喷嘴的流通面积大小，从而达到调节喷嘴环的目的。
为了增加可调喷嘴环叶片组件的强度、牢固性和使用寿命，在支撑盘一和支撑盘二之间设置两个以上的定位销4；定位销4沿支撑盘一和支撑盘二非均匀布置，安装后其安装位置唯一，不会发生变化，便于后期检修，本发明对定位销的位置不做限定。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。