专利名称：旁通进气变截面涡轮机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变截面废气涡轮增压器，具体的说涉及一种具有旁通进气流道的
旁通进气变截面涡轮机装置，属于内燃机领域。
背景技术：
在中国，随着国III排放法规的实施，人们对于能够兼顾发动机高低速性能的发 动机增压器的需求越来越强烈，传统的废气涡轮增压器采用固定截面的涡轮壳装置，只能 兼顾发动机的某一段使用工况，在其他工况采用废气放气的方式进行粗略的调节，已到达 保护增压器的目的。这样的调节方式没有办法满足人们对高性能、低排放发动机的需求。在 这种技术背景下，可变截面涡轮增压器成为了国内外科研机构和企业的研发重点，目前普 遍采用了涡轮机内部增加旋转的喷嘴叶片的结构以及轴向改变扩压流道结构来满足变截 面的要求。但该类型的变截面涡轮增压器因为存在复杂的调节机构，增加了空间要求，同时 在高温环境下，高温排气对于旋转的喷嘴叶片、传动机构、轴向运动部件等都提出了更加严 格的要求，可靠性成了该类型涡轮增压器的致命因素，为了提升产品可靠性，必然产生更高 的材料成本和加工装配成本，市场推广压力大，可靠性指标差，无法满足未来低成本推广需 求。 因此，希望设计一种变截面涡轮涡轮机装置，在满足发动机对变截面增压器性能 需求的基础上，利用最简单的调节装置，在不改变涡轮增压器轴承系统的前提下，通过对涡 轮壳进气流道的设计，用简单、可靠、低成本的控制方式来改变进入涡轮转子的高温气体的 流动形式，解决发动机对高可靠性、低成本可变截面涡轮增压器的需求。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对传统可变截面涡轮增压器的局限性，提供一种具有
旁通进气能力的旁通进气变截面涡轮机装置，能够有效解决传统增压器固定截面增压器和
废气旁通增压器的使用缺陷，同时减少旋叶式和轴向移动式可变截面涡轮增压器的复杂的
调节结构，实现可变截面涡轮增压器的功能。 为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案 —种旁通进气变截面涡轮机装置，包括涡轮壳，涡轮壳内设有涡壳进气主流道，涡 壳进气主流道具有涡壳进气口 ，其特征在于所述涡壳进气主流道的一侧设有旁通进气流 道，旁通进气流道与涡壳进气主流道之间设有间隔壁，所述涡壳进气主流道和旁通进气流 道在靠近间隔壁远离涡壳进气口的端部位置连通，所述间隔壁上设有旁通流道进气口 ，在 旁通流道进气口上安装有放气阀门。
以下是本发明对上述方案的进一步改进 所述旁通进气流道靠近旁通流道进气口的位置具有旁通流道控制室，所述放气阀 门位于旁通流道控制室内并与进气控制装置连接。
进一步改进
所述放气阀门上设有放气阀门配合面，所述旁通流道进气口设有与放气阀门配合
面配合的旁通流道进气口法兰面。 所述旁通流道控制室设有控制室上端盖，以实现旁通流道涡壳进气口法兰面的加
工和对放气阀门的限位。 进一步改进 所述进气控制装置包括设置在涡轮壳外部的控制执行器，所述控制执行器通过阀
门传动销片与放气阀门传动连接，所述放气阀门与阀门传动销片通过焊接或者铆接成一
体，在控制执行器的推动下沿轴套中心进行旋转，以实现放气阀门配合面的开启和关闭，通
过对放气阀门配合端面开度的控制，来控制从涡壳旁通流道进气口进入涡壳进气旁通流道
内的气体流量和气体压力，以实现变截面涡轮机的功能。
进一步改进 放气阀门开启时，放气阀门配合面与旁通流道进气口法兰面之间形成的夹角为旁 通流道开启角，为减少气体流动损失，外流道开启角值为0-60度。
进一步改进 旁通进气流道呈渐縮状，旁通进气流道与旁通流道控制室连接的旁通进气流道连 接端部截面为圆形，以减少旁通气体流动损失。
更进一步改进 所述旁通进气流道的出口位置具有旁通流道进气喉口，涡壳进气主流道的出口位 置具有涡壳流道进气喉口 ，所述旁通流道进气喉口所在位置平齐或者滞后于涡壳流道进气 喉口。 当旁通进气流道通过放气阀门打开后，发动机排出的废气通过旁通进气口进入旁 通进气流道，然后通过旁通调节喷嘴调节进入涡壳进气流道的气体的流量和流动方向，从 而更好的控制涡轮壳的截面积。
更进一步改进 所述间隔壁上靠近旁通流道进气喉口的端部位置连接有旁通调节喷嘴叶片。
旁通调节喷嘴叶片通过旁通调节喷嘴旋转轴与间隔壁转动连接，旁通调节喷嘴叶 片通过沿着旁通调节喷嘴旋转轴进行旋转，进行调节旁通流道截面的大小，产生不同的旁 通调节流动方向，然后与涡壳进气主流道中的气体混合，更加细致的调整涡壳的流通面积， 起到了变截面的作用。 本发明有效的解决了可变截面涡轮增压器的调节部分的可靠性及较高的成本问
题，实现了对常规的涡轮增压器的涡轮机的控制。采用增加旁通进气的方式，调节形成了不
同的通流截面，有效的调节涡壳零度喷嘴面积。该发明中的旁通进气变截面涡轮机装置充
分利用了常规的涡轮增压器结构，保证发动机连接管路不变、承办维持不变的前提下，通过
简单的控制阀门，实现了通过旁通流道组合来改变涡轮机截面积的目的。 综上，采用旁通进气变截面涡轮机装置可以有效保证普通的涡轮机满足发动机全
工况范围的增压需求，同时不存在旋叶式和轴向移动式可变截面涡轮增压器的可靠性隐
患，产品简单、可靠。该类型增压器整体结构不发生大的变化，成本与普通的旁通结构增压
器相近，容易实现。 下面结合附图和实施例对本发明专利作进一步的说明
附图1是本发明实施例1中旁通进气变截面涡轮机装置中控制装置关闭状态的结 构示意图； 附图2是本发明实施例1中旁通进气变截面涡轮机装置中控制装置开启状态的结 构示意图； 附图3是本发明实施例2中旁通进气变截面涡轮机装置中旁通调节喷嘴关闭状态 的结构示意图； 附图4是本发明实施例2中旁通进气变截面涡轮机装置中旁通调节喷嘴开启状态 的结构示意图。 图中1-涡轮壳；2-旁通进气流道；3-旁通进气流道连接端部；4_旁通流道控制 室；5-放气阀门；6-阀门传动销片；7-控制室上端盖；8-轴套；9-旁通流道进气口法兰面； 10-涡壳进气口 ；ll-放气阀门配合面；12-旁通流道进气口 ；13-涡壳进气流道流动方向； 14-旁通流道进气喉口 ；15-涡壳流道进气喉口 ；16-间隔壁；17-控制执行器；19-涡壳旁通 流道流动方向；20-旁通调节喷嘴旋转轴；21-旁通调节喷嘴叶片；22-旁通调节流动方向； 23-涡壳进气主流道；a -涡壳进气夹角；13 -旁通流道开启角。
具体实施例方式
实施例l，如图1所示，一种旁通进气变截面涡轮机装置，包括涡轮壳l，涡轮壳1 内设有涡壳进气主流道23，涡壳进气主流道23具有涡壳进气口 10，所述涡壳进气主流道23 的一侧设有旁通进气流道2，旁通进气流道2与涡壳进气主流道23之间设有间隔壁16，所 述涡壳进气主流道23和旁通进气流道2在靠近间隔壁16远离涡壳进气口 10的端部位置 连通，从发动机排出的高温废气直接沿涡壳进气口 10进入涡壳进气主流道23然后沿周向 给涡轮转子提供动力，形成了涡壳进气流道流动方向13，间隔壁16上设有旁通流道进气口 12，在旁通流道进气口 12上安装有放气阀门5。旁通进气流道2靠近旁通流道进气口 12的 位置设有旁通流道控制室4，放气阀门5位于旁通流道控制室4内并与进气控制装置连接。
进气控制装置包括安装在旁通流道进气口 12处的放气阀门5和控制放气阀门5 开启或关闭的控制执行器17，放气阀门5通过阀门传动销片6与控制执行器17传动连接， 放气阀门5与阀门传动销片6通过焊接或铆接在一体，放气阀门5可通过安装在涡轮壳体 上的轴套8中旋转。 为了减少从旁通流道进气口 12进入旁通进气流道2的气体的流动损失，涡壳进气 夹角a为锐角。 放气阀门5靠近旁通流道进气口 12的一侧设有放气阀门配合面11 ，旁通流道进气 口 12设有旁通流道进气口法兰面9，旁通流道进气口法兰面9位于旁通流道控制室4中并 与放气阀门配合面11配合。 放气阀门5在控制执行器17的带动下，在轴套8中旋转运动，放气阀门5开启时， 放气阀门配合面11与旁通流道进气口法兰面9之间形成旁通流道开启角13 ，旁通流道开启 角13值在0-60度之间，控制执行器17控制放气阀门配合面ll的旁通流道开启角P，从而 控制从旁通流道进气口 12进入旁通流道控制室4中的废气的流量。
当旁通流道开启角13为O度时，从涡壳进气口 10中进入的发动机废气只沿着涡 壳进气流道流动方向13进行传递，如图2所示，当旁通流道开启角13为大于O度时，发动 机废气将沿着涡壳进气流道流动方向13和涡壳旁通流道流动方向19同时流动，沿着涡壳 旁通流道流动方向19流动的气体在旁通进气流道2的末端与涡壳进气流道12交汇，旁通 进气流道2的出口位置设有旁通流道进气喉口 14，涡壳进气主流道23的出口位置设有涡壳 流道进气喉口 15，旁通流道进气喉口 14所在位置平齐或者滞后于涡壳流道进气喉口 15。
旁通进气流道2中的气体在涡壳流道进气喉口 15之后汇集，从而改变了原先涡壳 的流通面积，起到了变截面的作用。 旁通流道控制室4的上部设有控制室上端盖7，实现对旁通流道控制室4的密封功 能。当旁通流道开启角13达到外流道最大流量设定值时，放气阀门5的上部与控制室上端 盖7接触，从而限制旁通流道开启角13继续增大，限制进入旁通流道控制室4中的废气流 旁通进气流道2呈渐縮状，旁通流道控制室4与旁通进气流道2之间为了保证气
流平稳过渡，与旁通流道控制室4连接的旁通进气流道连接端部3为圆形过渡。 本发明专利针对未来涡轮增压器对变截面涡轮机的需要，完成了变截面涡轮机中
旁通进气变截面涡轮机装置开发，有效的利用旁通进气的方式来控制进入涡轮壳内的废气
能量。该发明控制简单、可靠，不存在复杂的传动控制装置，可以再传统涡轮增压器的基础
上改进实现。 实施例2，如图3所示，一种旁通进气变截面涡轮机装置，包括涡轮壳l，涡轮壳1 内设有涡壳进气主流道23，涡壳进气主流道23具有涡壳进气口 10，所述涡壳进气主流道23 的一侧设有旁通进气流道2，旁通进气流道2与涡壳进气主流道23之间设有间隔壁16，所 述涡壳进气主流道23和旁通进气流道2在靠近间隔壁16远离涡壳进气口 10的端部位置 连通。 从发动机排出的高温废气直接沿涡壳进气口 10进入涡壳进气主流道23然后沿周 向给涡轮转子提供动力，形成了涡壳进气流道流动方向13，所述间隔壁16上设有旁通流道 进气口 12，在旁通流道进气口 12上安装有放气阀门5。旁通进气流道2靠近旁通流道进气 口 12的位置设有旁通流道控制室4，放气阀门5位于旁通流道控制室4内并与进气控制装 置连接。 进气控制装置包括安装在旁通流道进气口 12处的放气阀门5和控制放气阀门5 开启或关闭的控制执行器17，放气阀门5通过阀门传动销片6与控制执行器17传动连接， 放气阀门5与阀门传动销片6通过焊接或铆接在一体，放气阀门5可通过安装在涡轮壳体 上的轴套8中旋转。 为了减少从旁通流道进气口 12进入旁通进气流道2的气体的流动损失，涡壳进气 夹角a为锐角。 放气阀门5靠近旁通流道进气口 12的一侧设有放气阀门配合面11 ，旁通流道进气 口 12设有旁通流道进气口法兰面9，旁通流道进气口法兰面9位于旁通流道控制室4中并 与放气阀门配合面ll配合。 放气阀门5在控制执行器17的带动下，在轴套8中旋转运动，放气阀门5开启时， 进气阀门配合面11与旁通流道进气口法兰面9之间形成旁通流道开启角13 ，旁通流道开启角13值在0-60度之间，控制执行器17控制放气阀门配合面ll的旁通流道开启角P，从而 控制从旁通流道进气口 12进入旁通流道控制室4中的废气的流量。 间隔壁16上靠近旁通流道进气喉口 14的端部位置连接有旁通调节喷嘴叶片21， 旁通调节喷嘴叶片21通过旁通调节喷嘴旋转轴20与间隔壁16转动连接，旁通调节喷嘴叶 片21通过沿着旁通调节喷嘴旋转轴20进行旋转，进行调节旁通流道截面的大小，产生不同 的旁通调节流动方向22，然后与涡壳进气主流道23中的气体混合，更加细致的调整涡壳的 流通面积，起到了变截面的作用。 当旁通流道开启角13为O度时，从涡壳进气口 10中进入的发动机废气只沿着涡 壳进气流道流动方向13进行传递，如图4所示，当旁通流道开启角13为大于O度时，发动 机废气将沿着涡壳进气流道流动方向13和涡壳旁通流道流动方向19同时流动，沿着涡壳 旁通流道流动方向19流动的气体在旁通进气流道2的末端与涡壳进气流道12交汇，旁通 进气流道2的出口位置设有旁通流道进气喉口 14，涡壳进气主流道23的出口位置设有涡壳 流道进气喉口 15，旁通流道进气喉口 14所在位置平齐或者滞后于涡壳流道进气喉口 15。
旁通进气主流道23中的气体在涡壳流道进气喉口 15之后汇集，从而改变了原先 涡壳的流通面积，起到了变截面的作用。 旁通流道控制室4的上部设有控制室上端盖7，实现对旁通流道控制室4的密封功 能。当旁通流道开启角13达到外流道最大流量设定值时，放气阀门5的上部与控制室上端 盖7接触，从而限制旁通流道开启角13继续增大，限制进入旁通流道控制室4中的废气流 旁通进气流道2为渐縮状，旁通流道控制室4与旁通进气流道2之间为了保证气 流平稳过渡，与旁通流道控制室4连接的旁通进气流道连接端部3为圆形过渡。
权利要求
一种旁通进气变截面涡轮机装置，包括涡轮壳(1)，涡轮壳(1)内设有涡壳进气主流道(23)，涡壳进气主流道(23)具有涡壳进气口(10)，其特征在于所述涡壳进气主流道(23)的一侧设有旁通进气流道(2)，旁通进气流道(2)与涡壳进气主流道(23)之间设有间隔壁(16)，所述涡壳进气主流道(23)和旁通进气流道(2)在靠近间隔壁(16)远离涡壳进气口(10)的端部位置连通，所述间隔壁(16)上设有旁通流道进气口(12)，在旁通流道进气口(12)上安装有放气阀门(5)。
2. 根据权利要求1所述的旁通进气变截面涡轮机装置，其特征在于所述旁通进气流 道(2)靠近旁通流道进气口 (12)的位置具有旁通流道控制室(4)，所述放气阀门(5)位于 旁通流道控制室(4)内并与进气控制装置连接。
3. 根据权利要求2所述的旁通进气变截面涡轮机装置，其特征在于所述进气控制装 置包括设置在涡轮壳(1)外部的控制执行器(17)，所述控制执行器(17)通过阀门传动销片 (6)与放气阀门(5)传动连接。
4. 根据权利要求2所述的旁通进气变截面涡轮机装置，其特征在于所述放气阀门(5) 上设有放气阀门配合面(ll)，所述旁通流道进气口 (12)设有与放气阀门配合面(11)配合 的旁通流道进气口法兰面(9)。
5. 根据权利要求4所述的旁通进气变截面涡轮机装置，其特征在于放气阀门(5)开 启时，放气阀门配合面(11)与旁通流道进气口法兰面(9)之间形成旁通流道开启角(e)， 旁通流道开启角(e)值为0-60度。
6. 根据权利要求5所述的旁通进气变截面涡轮机装置，其特征在于旁通进气流道(2) 呈渐縮状。
7. 根据权利要求5所述的旁通进气变截面涡轮机装置，其特征在于所述旁通进气流 道(2)的出口位置具有旁通流道进气喉口 (14)，涡壳进气主流道(23)的出口位置具有涡壳 流道进气喉口 (15)，所述旁通流道进气喉口 (14)所在位置平齐或者滞后于涡壳流道进气 喉口 (15)。
8.根据权利要求7所述的旁通进气变截面涡轮机装置，其特征在于所述间隔壁(16) 上靠近旁通流道进气喉口 (14)的端部位置转动连接有旁通调节喷嘴叶片(21)。
全文摘要
本发明公开了一种旁通进气变截面涡轮机装置，包括涡轮壳，涡轮壳内设有涡壳进气主流道，涡壳进气主流道具有涡壳进气口，所述涡壳进气主流道的一侧设有旁通进气流道，旁通进气流道与涡壳进气主流道之间设有间隔壁，所述涡壳进气主流道和旁通进气流道在靠近间隔壁远离涡壳进气口的端部位置连通，所述间隔壁上设有旁通流道进气口，在旁通流道进气口上安装有放气阀门，本发明可以有效保证普通的涡轮机满足发动机全工况范围的增压需求，同时不存在旋叶式和轴向移动式可变截面涡轮增压器的可靠性隐患，产品简单、可靠。该类型增压器整体结构不发生大的变化，成本与普通的旁通结构增压器相近，容易实现。
文档编号F02C6/12GK101769178SQ20091022107
公开日2010年7月7日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年11月5日
发明者李延昭, 李永泰, 杨恒星, 王航, 郭伦海, 郭宗利, 郭锡禄 申请人:寿光市康跃增压器有限公司