涡轮机及具有该涡轮机的涡轮增压器和车辆的制作方法_2

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向间隔开设置,且多个喷嘴环叶片3在涡轮叶轮2的径向上均位于涡轮叶轮2外,也就是说,在径向上每个喷嘴环叶均位于涡轮叶轮2的最外端之夕卜。多个喷嘴环叶片3将蜗壳流道11内的气体(例如车辆的发动机的废气)导入涡轮叶轮2以驱动涡轮叶轮2旋转。
[0033]参照图8所示,每个喷嘴环叶片3均可绕各自转动中心30转动。优选地,每个喷嘴环叶片3的转动中心30到涡轮叶轮转动中心O的距离均相等,也就是说,任意一个喷嘴环叶片3的转动中心30均位于以涡轮叶轮转动中心O为圆心,以喷嘴环叶片3的转动中心30与涡轮叶轮转动中心O的距离为半径的圆上,由此涡轮机100的结构更简单。
[0034]在蜗壳流道11内的气体流动方向上、相邻两个喷嘴环叶片3各自的转动中心30与涡轮叶轮转动中心O的连线之间的夹角逐渐减小。
[0035]参照图7和图8所示,蜗壳流道11具有进口 111和喉口 112,蜗壳流道11内的气体是从进口 111向喉口 112沿逆时针方向流动,在气体流动方向上,从进口 111至喉口 112顺序布置有一整圈η个喂'嘴环叶片3。
[0036]如图8所示,第一个喷嘴环叶片31与第二个喷嘴环叶片32相邻,其中第一个喷嘴环叶片31的转动中心Ol与涡轮叶轮转动中心O之间的连线为LI,第二个喷嘴环叶片32的转动中心02与涡轮叶轮转动中心O之间的连线为L2,LI和L2之间的夹角为al。
[0037]第X个喷嘴环叶片3x与第x+1个喷嘴环叶片3x+l相邻,其中第x个喷嘴环叶片3x的转动中心Ox与祸轮叶轮转动中心O之间的连线为Lx,第x+1个喷嘴环叶片3x+l的转动中心Ox+1与祸轮叶轮转动中心O之间的连线为Lx+1,Lx与Lx+Ι之间的夹角为ax,x为不小于I且不大于η的自然数,即I彡X彡η。
[0038]第一个喷嘴环叶片31还与最后一个喷嘴环叶片3η相邻,最后一个喷嘴环叶片3η的转动中心On与祸轮叶轮转动中心O之间的连线为Ln,LI和Ln之间的夹角为an。
[0039]通过上述描述可知al、……ax、……、an,在进口 111处的相邻两个喷嘴环叶片3各自的转动中心30与涡轮叶轮转动中心O的连线之间的夹角最大(例如,图8中的al),此时两个喷嘴环叶片3之间的流道截面积最大,即气体流通的截面积最大;在喉口 112处的相邻两个喷嘴环叶片3各自的转动中心30与涡轮叶轮转动中心O的连线之间的夹角(例如,图8中的an)最小,此时两个喷嘴环叶片3之间的流道截面积最小,即气体流通的截面积最小。
[0040]根据本实用新型实施例的涡轮机100,通过在蜗壳流道11内的气体流动方向上,使相邻两个所述喷嘴环叶片3各自的转动中心30与涡轮叶轮转动中心O的连线之间的夹角逐渐减小,从而使进入蜗壳流道11内的气体被充分利用,使气体冲击涡轮叶轮2的压力更均匀,降低了不同压力的高频气流对涡轮叶轮2的冲击,降低了涡轮叶轮2的高周疲劳,提尚了祸轮机100的可靠性。
[0041]具体而言,多个喷嘴环叶片3采用上述布置形式,充分考虑了喷嘴环叶片3和蜗壳流道11的配合,且合理利用了蜗壳I内气体的压力、温度、流速的分布规律,使喷嘴环叶片3的布置更加合理。
[0042]优选地,如图8所示,喉口 112的中心Q与涡轮叶轮转动中心O的连线L位于LI与Ln之间,可以使气体冲击涡轮叶轮2的压力更均匀。
[0043]进一步地,第一个喷嘴环叶片31转动至最大开度时,第一个喷嘴环叶片31的外端、喉口 112的中心Q以及涡轮叶轮转动中心O位于同一直线上,也就是说,当第一个喷嘴环叶片31转动至使第一个喷嘴环叶片31与第二个喷嘴环叶片32之间的气体流通的截面积最大且第一个喷嘴环叶片31与最后一个喷嘴环叶片3n之间的气体流通的截面积最小时,第一个喷嘴环叶片31的外端、喉口 112的中心Q以及涡轮叶轮转动中心O位于同一直线上。由此可以防止气体反向流动,即可以防止气体从喉口 112向出口流动,进一步提升气体的利用率。
[0044]作为一种可选的实施例,al、......ax、......、an不仅满足关系式I)al >......>
ax >......> an,还满足关系式 2)ax = al-(x_l)d,即 al、......ax、......、an 按照 ax =
al-(x-l)d的规律逐渐减小,其中d为某一预定角度,该值可以通过实验得到。由此可以使气体冲击涡轮叶轮2的压力更加均匀,进一步降低不同压力的高频气流对涡轮叶轮2的冲击,进一步降低祸轮叶轮2的尚周疲劳,进一步提尚祸轮机100的可靠性。
[0045]作为一种优选的实施例,al、......ax、......、an不仅满足关系式l)al >......> ax
>......> an,还可以满足关系式2) ax = k*ax_l,在该实施例中k与蜗壳流道11截面的变化率有关系具体而言,以蜗壳流道11内的气体流动方向上的不同位置为横坐标,以蜗壳流道11内的气体流动方向上的不同位置的截面的面积为纵坐标,建立一个坐标系,将蜗壳流道11内的气体流动方向上的不同位置的截面的面积绘制在上述坐标系中,多个不同位置的蜗壳流道11的截面的面积所在的直线的斜率为蜗壳流道11截面的变化率。
[0046]下面参照图1-图8描述根据本实用新型的一些具体实施例,如图1-图8所示的涡轮机100包括蜗壳1、涡轮叶轮2、多个喷嘴环叶片3和驱动组件4。
[0047]蜗壳I内限定出蜗壳流道11,涡轮叶轮2设在所述蜗壳I内,多个喷嘴环叶片3环绕涡轮叶轮2间隔开设置且在径向上均位于涡轮叶片的外,在蜗壳流道11内的气体流动方向上、相邻两个喷嘴环叶片3各自的转动中心30与涡轮叶轮转动中心O的连线之间的夹角逐渐减小。
[0048]其中,多个喷嘴环叶片3可以在驱动组件4的驱动下绕各自的转动中心30同步转动,从而实现对于流经相邻连个喷嘴环叶片3之间的气体流向以及气体流速的调节。
[0049]如图1所示,驱动组件4可以包括第一定环41、第二定环42、动环43和多个摇臂
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[0050]第一定环41与蜗壳I相连,例如第一定环41与蜗壳I可以通过螺纹紧固件相连。进一步地,如图6和图7所示,第一定环41上设有第一销孔411,如图6所示,蜗壳I上设有与第一销孔411正对的第二销孔12,插销5穿过第一销孔411和第二销孔12,从而使第一定环41和蜗壳I的相对位置固定,进而保证了驱动组件4与蜗壳I的相对位置。
[0051]如图1所示,第二定环42与第一定环41相连且间隔开设置,动环43与第一定环41可转动的相连,第二定环42位于第一定环41与动环43之间,多个喷嘴环叶片3位于第二定环42与第一定环41之间。
[0052]多个摇臂44与多个喷嘴环叶片3 —一对应地相连,也就是说,摇臂44的个数与喷嘴环叶片3的个数相等,且一个摇臂44与一个喷嘴环叶片3相连。
[0053]摇臂44还与动环43配合以在动环43相对第一定环41转动时带动喷嘴环叶片3绕该喷嘴环叶片3的转动中心30转动。
[0054]具体而言,如图5所示,摇臂44可以包括摇臂部441和摇臂销442,摇臂销442的一端穿过第二定环42与喷嘴环叶片3相连,且摇臂销442的另一端穿过第二定环42与摇臂部441相连,也就是说,第二定环42上设有沿所述第二定环42的厚度方向贯穿第二定环42的通孔,摇臂销442配合在该通孔内。具体地,为了便于将喷嘴环叶片3安装在驱动组件4上,摇臂销442的一端可以与喷嘴环叶片3焊接相连,摇臂销442的另一端可以与摇臂部441通过螺纹结构相连。其中,喷嘴环叶片3的转动中心30与摇臂销442的中心轴线重合,也就是说,多个喷嘴环叶片3可以绕各自对应的摇臂销442的中心轴线转动。
[0055]驱动组件4通过摇臂44与第二定环42的配合使多个喷嘴环叶片3更稳定地安装在第一定环41与第二定环42之间。
[0056]如图2所示,动环43上设有与多个摇臂部441 一一对应的多个卡槽431,摇臂部441的一部分配合在所述卡槽431内以在动环43相对第一定环41转动时通过摇臂销442带动喷嘴环叶片3绕该喷嘴环叶片3的转动中心30转动。
[0057]也就是说,卡槽431的数量与摇臂部441的数量相等,一个摇臂部441的至少一部分配合在与其对应的一个卡槽431内,从而摇臂部441通过摇臂销442带动喷嘴环叶片3绕摇臂销442的中心轴线转动。通过上述描述可知,上述驱动组件4的结构简单,组装容易。
[0058]可以理解的是,涡轮增压器中涡轮机100的流
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