BR112016011440B1 - Turbocompressor de gás de exaustão - Google Patents
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Abstract
TURBOCOMPRESSOR. A presente invenção refere-se um turbocompressor (1) que compreende uma turbina (2) com uma roda de turbina (4), em que a dita roda de turbina (4) é montada axialmente em um invólucro de turbina (6) e tem aletas de turbina (8), cada uma das quais compreende uma borda anterior (10) para um fluxo do meio. Um estator ajustável (12) com uma pluralidade de aletas de estator (14) é arranjado no invólucro de turbina (6) a fim de ajustar uma seção transversal de fluxo (16) em relação à borda anterior (10) da roda de turbina (4). Cada aleta de estator (14) tem uma borda de aleta posterior (18) que fica voltada para a roda de turbina (4) e uma borda de aleta anterior (20) que fica voltada para a direção oposta à roda da turbina. Um plano é definido por um eixo de rotação (7) da roda de turbina (4) e pelo menos um ponto (P) que fica na borda anterior, em que uma projeção da borda anterior (10) para o dito plano é inclinada axialmente em relação ao eixo de rotação (7) da roda de turbina (4) pelo menos em uma região, e as aletas de estator (14) são arranjadas radialmente em torno da roda de turbina (4) pelo menos na dita região.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um turbocompressor degás de exaustão.
[0002] Por meio de um turbocompressor de gás de exaustão, arfresco adicional pode ser alimentado em um motor de combustão interna, por meio do que mais combustível pode ser queimado. Por conseguinte, o turbocompressor de gás de exaustão pode aumentar a potência do motor de combustão interna. Além disso, os turbocompres- sores de gás de exaustão também podem aumentar a eficiência do motor de combustão interna.
[0003] Tipicamente, um turbocompressor de gás de exaustão temuma turbina com uma roda de turbina e um compressor com uma roda de compressor, em que a roda da turbina e a roda do compressor são normalmente dispostas em um eixo comum. Neste caso, a roda da turbina é impelida por um fluxo maciço de gás de exaustão do motor de combustão interna, e o dito fluxo maciço de gás de exaustão impele por sua vez a roda do compressor. O compressor, também indicado como insuflador de sobrecarga, comprime o ar fresco que é puxado, e conduz o dito ar fresco ao motor de combustão interna. O eixo comum do compressor e da turbina é montado frequentemente em um invólucro de suporte do turbocompressor. Além disso, a roda de turbina da turbina é disposta, por exemplo, em um invólucro da turbina e, de modo correspondente, a roda de compressor do compressor é disposta em um invólucro do compressor.
[0004] Para melhorar uma adaptação da potência da turbina àoperação do motor de combustão interna, os chamados sistemas de ajuste de geometria de turbina variável foram desenvolvidos particularmente no caso dos motores diesel, mas recentemente também no caso dos motores de ciclo de Otto. Neste caso, a forma mais comum de geometria de turbina variável é composta de uma grade-guia a montante com aletas-guia ajustáveis, que são dispostas a montante da roda da turbina. As aletas-guia podem ser ajustadas entre uma posição aberta e uma posição fechada, de uma maneira que depende do estado operacional atual do motor de combustão interna. Por meio do ajuste das aletas-guia e da grade-guia, é possível que uma contra- pressão de gás de exaustão, e também a maneira na qual o fluxo maciço de gás de exaustão se aproxima da roda de turbina, sejam influenciadas. Desse modo, é possível que uma seção transversal de fluxo do fluxo maciço de gás de exaustão para a roda de turbina seja variada. A seção transversal de fluxo do fluxo maciço de gás de exaustão para a roda de turbina encontra-se neste caso no seu máximo na posição aberta das aletas-guia e no seu mínimo na posição fechada. Na presença de um fluxo maciço de gás de exaustão relativamente baixo, as aletas-guia são movidas para a posição fechada. Devido à pequena seção transversal de fluxo na posição fechada, a velocidade do fluxo maciço de gás de exaustão é aumentada entre as aletas-guia. O fluxo maciço de gás de exaustão colide desse modo nas aletas da turbina a uma velocidade mais elevada, por meio do que a velocidade de rotação do eixo, e desse modo a potência do turbocompressor de gás de exaustão, aumenta. Desta maneira, é possível, mesmo na presença de um fluxo maciço de gás de exaustão baixo, que uma quantidade suficiente de ar fresco seja comprimida pelo compressor e alimentada no motor de combustão interna. Desse modo, a potência do turbocompressor de gás de exaustão pode ser ajustada ao estado operacional do motor de combustão interna de acordo com a demanda.
[0005] A invenção é baseada no objetivo de desenvolver um turbocompressor melhorado de gás de exaustão, em cujo caso a potência é aumentada em particular em uma faixa de baixa velocidade de motor do motor de combustão interna.
[0006] O dito objetivo é atingido por um turbocompressor de gásde exaustão que tem as características da presente invenção. Outras modalidades da invenção irão emergir das características das concretizações e das modalidades exemplificadoras.
[0007] O turbocompressor de gás de exaustão de acordo com ainvenção compreende uma turbina com uma roda da turbina, em que a roda da turbina é montada axialmente em um invólucro da turbina e tem aletas da turbina em cada caso com uma borda de entrada para um fluxo do meio. No invólucro da turbina, é disposta uma grade-guia ajustável com uma pluralidade de aletas-guia para o ajuste variável de uma seção transversal de fluxo com respeito à borda de entrada da roda da turbina. Cada uma das aletas-guia tem uma borda de aleta posterior, voltada para a roda de turbina, e uma borda de aleta anterior, desviada da roda da turbina. Um plano é transposto por um eixo de rotação da roda da turbina e pelo menos um ponto que se encontra na borda de entrada. Uma projeção da borda de entrada no dito plano, pelo menos em uma região, é inclinada axialmente em relação ao eixo de rotação da roda da turbina (borda de entrada inclinada). Além disso, as aletas-guia, pelo menos na dita região, são dispostas radialmente em torno da roda da turbina. Um exemplo de tal borda de entrada inclinada de uma roda da turbina é mostrado na Figura 10 para finalidades ilustrativas.
[0008] No contexto do presente pedido de patente, a projeção daborda de entrada no plano deve ser compreendida como se referindo a uma representação de uma borda de entrada tridimensional em um plano bidimensional. Uma turbina com tal borda de entrada inclinada também é indicada como turbina radial-axial ou à turbina com fluxo de entrada semiaxial. Tipicamente, um espaçamento radial da borda de entrada perpendicular ao eixo de rotação da roda da turbina varia na dita região.
[0009] Por meio da invenção, as vantagens de uma turbina comfluxo de entrada semiaxial podem ser combinadas com as vantagens de uma turbina com uma grade-guia ajustável, em que a grade-guia tem uma pluralidade de aletas-guia. Por meio da borda de entrada inclinada, a roda da turbina pode ter um momento de inércia menor do que uma roda da turbina com uma projeção de uma borda de entrada no plano indicado paralelo ao eixo de rotação da roda da turbina (borda de entrada retilínea), que também é indicada como uma roda de turbina com fluxo de entrada radial. Desta maneira, a potência e a característica de resposta do turbocompressor de gás de exaustão, em particular em uma faixa de baixa velocidade de motor do motor de combustão interna, são aumentadas. As aletas-guia ajustáveis servem analogamente para prover uma melhora na potência do motor de combustão interna na faixa de baixa velocidade do motor.
[0010] Devido ao momento de inércia relativamente baixo, a rodade turbina de acordo com a invenção pode ser de uma construção menor do que as rodas de turbina com uma borda de entrada retilínea. Desta maneira, a grade-guia a montante pode ser projetada para ser menor e ter menos aletas-guia. Consequentemente, os custos podem ser economizados.
[0011] Fora da região indicada, a projeção da borda de entrada noplano também pode ficar pelo menos parcialmente paralela ao eixo de rotação da roda da turbina.
[0012] A projeção axialmente inclinada da borda de entrada pode,nas seções, ser inclinada por um ângulo de pelo menos 30° em relação ao eixo de rotação da roda da turbina. O dito ângulo pode ter um valor constante. Em modalidades típicas, o dito ângulo é menor do que 60°. Um exemplo de uma projeção, inclinada por um ângulo Φ em relação a um eixo de rotação de uma roda da turbina, de uma borda de entrada, é mostrado para finalidades ilustrativas na Figura 10.
[0013] De preferência, é analogamente o caso em que uma projeção da borda de aleta posterior no dito plano, pelo menos na região indicada, é inclinada axialmente com relação ao eixo de rotação. Desta maneira, a orientação do fluxo do meio das aletas-guia para a roda de turbina pode ser melhorada.
[0014] A borda de aleta posterior em cada caso de uma aleta-guiasegue de preferência substancialmente paralela à borda da entrada de uma aleta respectivamente mais próxima da turbina. A borda de aleta posterior tem o mesmo ângulo de inclinação com relação ao eixo de rotação da roda de turbina que a borda de entrada. Neste caso, portanto, a projeção da borda de aleta posterior fica tipicamente paralela à projeção da borda de entrada. Tipicamente, uma abertura entre a borda de aleta posterior e a borda de entrada tem desse modo substancialmente um valor constante. A orientação do fluxo do meio das aletas- guia para a roda de turbina pode desse modo ser melhorada.
[0015] Normalmente, as aletas-guia são ajustáveis entre uma posição aberta e uma posição fechada. Pelo menos na posição aberta, um espaçamento radial mínimo da borda de aleta posterior em cada caso de uma aleta-guia perpendicular ao eixo de rotação da roda da turbina pode ser menor do que um espaçamento radial máximo da borda de entrada de uma aleta de turbina respectivamente mais próxima perpendicular ao eixo de rotação da roda da turbina. Neste caso, a borda de aleta posterior recorta desse modo, tal como visto em uma direção radial, a borda de entrada de uma aleta mais próxima da turbina. Desta maneira, o fluxo do meio pode ser conduzido tão perto quanto possível da roda de turbina. Uma largura da abertura entre a borda de aleta posterior e a borda de entrada é de preferência mínima. Por exemplo, a largura de abertura é menor do que 2 mm. Ao levar em consideração as tolerâncias de manufatura e de montagem, a largura da abertura, no entanto, é tipicamente maior do que 0,5 mm. Em uma modalidade preferida, a largura da abertura é de 1 mm.
[0016] É preferível que uma primeira seção transversal em cadacaso de uma aleta-guia perpendicular ao eixo de rotação da roda da turbina seja inclinada por um ângulo em relação a uma segunda seção transversal da respectiva aleta-guia perpendicular ao eixo de rotação da roda da turbina. Isso equivale dizer, nesta modalidade, que a aleta- guia tem um formato torcido. Devido ao formato torcido da aleta-guia, o fluxo do meio, antes de atingir a borda de entrada, tem um componente da velocidade paralelo ao eixo de rotação, o que equivale dizer em uma direção axial, aplicado ao mesmo além de um componente da velocidade perpendicular ao eixo de rotação. Desta maneira, a orientação do fluxo do meio da aleta-guia para a roda de turbina é melhorada. A primeira seção transversal pode ser inclinada por um ângulo de mais de 5° em relação à segunda seção transversal. O dito ângulo é tipicamente menor do que 25°.
[0017] Para uma melhora adicional da orientação do fluxo, é possível que pelo menos duas seções transversais em cada caso da ale- ta-guia perpendicular ao eixo de rotação tenham em cada caso um formato diferente.
[0018] No presente documento, filamentos de fluxo diferentes definem em cada caso um espaçamento menor, em uma superfície da ale- ta-guia que guia o fluxo do meio, da borda de aleta anterior à borda de aleta posterior. Cada um dos filamentos de fluxo diferentes é de preferência é de um mesmo comprimento. Por exemplo, no caso de aletas- guia de formato torcido ou no caso de seções transversais de formatos diferentes de uma aleta-guia, os filamentos de fluxo podem ter em cada caso um mesmo comprimento. Passagens de fluxo diferentes do fluxo maciço de gás de exaustão na aleta-guia são então de um mesmo comprimento. Desta maneira, a orientação do fluxo do meio da aleta- guia para a roda da turbina é particularmente expediente.
[0019] De acordo com uma definição adicional, as linhas centraisde perfil em cada caso de uma aleta-guia se dividem em cada caso em uma seção transversal da aleta-guia perpendicular ao eixo de rotação ao longo do seu comprimento em duas metades de uma mesma espessura. Neste caso, as linhas centrais de perfil estendem-se da borda de aleta posterior à borda de aleta anterior da aleta-guia. As linhas centrais de perfil são de preferência curvadas em pelo menos as seções. Desta maneira, a orientação do fluxo da aleta-guia para roda de turbina pode ser melhorada ainda mais.
[0020] A linha central de perfil que é curvada pelo menos em seções pode ter um único raio de curvatura constante. Em outras modalidades, também pode ter regionalmente em cada caso raios de curvatura diferentes. Pode ser provido para que a linha central de perfil seja retilínea em uma primeira região e seja curvada em uma segunda região. Todas as linhas centrais de perfil em cada caso de uma aleta- guia são de preferência de um mesmo formato. Alternativamente, a linha central de perfil também pode ser variada dentro da respectiva aleta-guia.
[0021] Uma superfície da aleta-guia que guia o fluxo do meio eque se estende da borda de aleta posterior à borda de aleta anterior da aleta-guia é tipicamente arqueada.
[0022] A borda de aleta anterior e a borda de aleta posterior deduas aletas-guia adjacentes são de preferência formadas de maneira tal que, na posição fechada das aletas-guia, elas formam uma abertura para a orientação do fluxo do meio para a roda da turbina. É preferível que um formato da borda de aleta anterior seja adaptado a um formato da borda de aleta posterior a fim de formar um bocal aerodinâmico. Desta maneira, a orientação expediente do fluxo do meio pode ser concretizada.
[0023] Em modalidades típicas, a roda da turbina é montada junto com uma roda do compressor em um eixo, em que o eixo é montado em um invólucro de suporte. Normalmente, as aletas-guia são fixadas aos eixos da aleta-guia, em que os eixos da aleta-guia são dispostos de maneira rotativa em um anel de suporte da aleta. Um protetor contra calor é de preferência disposto, de modo a exibir uma ação de orientação de fluxo, entre o anel de suporte da aleta e o eixo. O protetor contra calor pode reduzir uma introdução do calor no dito invólucro de suporte, e pode assegurar a orientação melhorada do fluxo do meio das aletas-guia para a roda de turbina.
[0024] Devido às melhoras descritas acima da orientação do fluxodo meio das aletas-guia para a roda de turbina, é possível obter perdas de fluxo mais baixas, o que conduz a uma eficiência melhorada da turbina.
[0025] As modalidade exemplificadoras serão discutidas com basenas figuras anexas, nas quais:a Figura 1 mostra uma seção transversal de uma seção do lado da turbina de um turbocompressor de gás de exaustão;a Figura 2 mostra uma vista de planta de uma roda de turbina e aletas-guia, dispostas radialmente em torno da roda de turbina, em uma posição aberta das aletas-guia;a Figura 3 é uma ilustração em perspectiva de uma borda de entrada e de uma borda de aleta posterior mais próxima;a Figura 4 mostra o arranjo da Figura 2 em uma posição média da lâmina;a Figura 5 mostra uma vista ampliada do arranjo da Figura 2, em uma posição fechada das aletas-guia;as Figuras 6A a 6D mostram várias seções transversais de uma aleta-guia;a Figura 7 é uma ilustração em perspectiva de uma aleta- guia disposta em um eixo da aleta-guia; a Figura 8 mostra uma vista anterior de duas aletas-guia;a Figura 9 mostra seções transversais, inclinadas por um ângulo α, de uma aleta-guia, ea Figura 10 é uma ilustração esquemática da roda da turbina das Figuras 1 a 5.
[0026] As peças funcionalmente idênticas, ou as característicasrepetidas, são denotadas por todas as figuras pelas mesmas designações de referência.
[0027] A Figura 1 mostra uma seção transversal de uma seção deum turbocompressor de gás de exaustão 1. Na seção mostrada, é mostrada uma turbina 2 com uma roda de turbina 4. A roda de turbina 4 é montada axialmente em um eixo 5, que define um eixo de rotação 7, em um invólucro 6 da turbina. Analogamente, uma roda do compressor (não mostrada) é situada no eixo 5 em um invólucro do compressor. O eixo 5 da roda de turbina 4 e da roda do compressor é montado em um invólucro de suporte 9.
[0028] A roda de turbina 4 tem um cubo 3 com as aletas de turbina8 dispostas no mesmo. As aletas de turbina 8 compreendem em cada caso uma borda de entrada 10 e uma borda posterior 11 para um fluxo maciço de gás de exaustão de um motor de combustão interna. No exemplo mostrado, o motor de combustão interna é um motor diesel. Alternativamente, no entanto, o motor de combustão interna também pode ser um motor de ciclo de Otto.
[0029] O turbocompressor de gás de exaustão 1 tem uma geometria de turbina variável, a qual compreende um grade-guia ajustável 12 com uma pluralidade de aletas-guia 14 para o ajuste variável de uma seção transversal de fluxo 16 com respeito à borda de entrada indicada 10 da roda de turbina 4, em que a grade-guia 12 é disposta no invólucro de turbina 6. Por meio das aletas-guia 14, o fluxo maciço de gás de exaustão é conduzido às aletas de turbina 8 da roda da turbina 4. Neste caso, o fluxo maciço de gás de exaustão colide primeiramente em uma borda de aleta anterior 20, a qual é desviada da roda de turbina 4, e passa sobre uma superfície de aleta 19 e sobre uma borda de aleta posterior 18, que fica voltada para a roda da turbina, rumo à borda de entrada 10 da roda de turbina 4.
[0030] As aletas-guia 14 são ajustáveis entre uma posição abertae uma posição fechada. Para esta finalidade, as aletas-guia 14 são dispostas nos eixos de aleta-guia 21, que são montados de maneira rotativa em um anel de suporte 22 da aleta-guia. As aletas-guia 14 são delimitadas pelo anel de suporte 22 e um disco de aleta-guia 15. As aletas-guia 14 da grade-guia 12 podem ser ajustadas, de uma maneira dependente de um estado operacional do motor de combustão interna, por um acionador elétrico (não ilustrado). O acionador pode estar alternativamente na forma de uma cápsula de pressão.
[0031] Entre o cubo 3 e o anel de suporte 22 da aleta-guia, é disposto um protetor contra calor 23 que reduz uma introdução de calor do fluxo maciço de gás de exaustão em um arranjo de suporte do eixo 5 no invólucro de suporte 9. Para compensar a flexão induzida pela temperatura, o protetor contra calor 23 é disposto de maneira resiliente em um braço de mola 24, e é retido entre o anel de suporte de aleta 22 e o invólucro de suporte 9. Além disso, o protetor contra calor 23 promove a orientação do fluxo maciço de gás de exaustão para a roda de turbina 4. Durante a rotação dos eixos de aleta-guia 21 da posição fechado para a posição aberta das aletas-guia 14, as aletas-guia 14 são giradas em torno do protetor contra calor 23.
[0032] Na Figura 1, um plano é transposto pelo eixo de rotação 7da roda de turbina 4 e por um ponto P que fica sobre a borda de entrada 10. Pode ser observado que uma projeção da borda de entrada tridimensional 10 no dito plano é inclinada axialmente em relação ao eixo de rotação 7 da roda de turbina 4. As aletas-guia 14 são dispostas radialmente em torno da borda de entrada 10 da roda de turbina 4. Na figura, a projeção de toda a borda de entrada 10 é inclinada.
[0033] A projeção axialmente inclinada descrita da borda de entrada 10 no dito plano é normalmente indicada como uma borda de entrada inclinada ou obliqua 10. A turbina 2 mostrada na Figura 1 é desse modo uma turbina com um fluxo de entrada semiaxial. O fluxo maciço de gás de exaustão flui para fora de um invólucro do fluxo (não mostrado) da turbina em uma direção predominantemente radial rumo às bordas anteriores 20 das aletas-guia 14, enquanto colide não somente com um componente do fluxo radial, mas também com um componente do fluxo axial na borda de entrada 10 das aletas de turbina 8.
[0034] A projeção axialmente inclinada da borda de entrada 10 nodito plano é inclinada por um ângulo Φ de cerca de 48° em relação ao eixo de rotação 7 da roda de turbina 4. Pode ser analogamente observado que uma projeção da borda de aleta posterior 18 no dito plano é axialmente inclinada em relação ao eixo de rotação 7 pelo mesmo ângulo Φ de cerca de 48°. Desse modo, a borda de aleta posterior 18 segue substancialmente paralela à borda de entrada 10 de uma aleta de turbina 8 respectivamente mais próxima. Uma abertura 26 entre a borda de entrada 10 e a borda de aleta posterior 18 é desse modo de espessura substancialmente constante, e é de cerca de 1 mm.
[0035] As aletas-guia 14 mostradas na Figura 1 ficam situadas emuma posição aberta. Na dita posição, um espaçamento radial mínimo x da borda de aleta posterior 18 em cada caso de uma aleta-guia 14 perpendicular ao eixo de rotação 7 é menor do que um espaçamento radial máximo y da borda de entrada 10 de uma aleta de turbina 14 respectivamente mais próxima perpendicular ao eixo de rotação 7. As aletas-guia 14 recortam desse modo as aletas de turbina 8 na região da borda de entrada 10.
[0036] A Figura 2 mostra uma vista de planta da roda de turbina 4 e as aletas-guia 14 da turbina mostrada na Figura 1, na posição aberta das aletas-guia 14. Para uma ilustração melhor, este é o caso em que, inter alia, o invólucro de suporte 9 e o disco 15 foram omitidos. A Figura 3 mostra uma vista ampliada do detalhe A da Figura 2 em uma ilustração em perspectiva. Tal como é observado a partir das Figuras 2 e 3, as aletas-guia 14 têm uma superfície de aleta-guia arqueada 19. Por essa razão, a superfície 19 da aleta-guia pode ser vista na vista de planta da Figura 2. Além da borda de entrada inclinada 10 da roda de turbina 4, as aletas-guia 14 têm analogamente bordas de aleta inclinadas 18 a fim de conduzir o fluxo maciço de gás de exaustão de modo limpo rumo a um ponto tão perto quanto possível da roda de turbina 4. Isso é observado em particular a partir da ilustração em perspectiva da borda de entrada 10 e da borda de aleta posterior 18 na Figura 3.
[0037] As Figuras 4 e 5 mostram o arranjo da Figura 2 em umaposição média da aleta-guia e em uma posição fechada das aletas- guia 14, respectivamente. Pode ser claramente visto em particular na Figura 5 que a borda de aleta anterior 20 e a borda de aleta posterior 18 de duas aletas-guia adjacentes 14 são moldadas de modo a formar um bocal aerodinâmico 28 para a orientação do fluxo maciço de gás de exaustão para a roda de turbina 4. Nessa figura, o bocal 28 pode ser visto como abertura 28.
[0038] As Figuras 6A a 6D mostram várias seções transversaisdas aletas-guia 14 de formatos diferentes perpendiculares ao eixo de rotação 7. Uma linha central de perfil 30 da aleta-guia 14 divide uma seção transversal da aleta-guia 14 ao longo do seu comprimento 31 em duas metades de uma mesma espessura. A linha central de perfil 30 estende-se neste caso da borda de aleta posterior 18 à borda de aleta anterior 20.
[0039] Na Figura 6A, a linha central de perfil é uma linha reta, aopasso que, na Figura 6B, a linha central de perfil 30 é curvada e tem um raio de curvatura constante com um valor finito. Por outro lado, a linha central de perfil 30 da Figura 6C tem duas regiões de curvatura diferentes com em cada caso com raios de curvatura diferentes. É mostrada finalmente a linha central de perfil 30 da Figura 6D, que é curvada nas seções e retilínea nas seções.
[0040] Uma vista em perspectiva de uma aleta-guia 14, que aindanão foi instalada e que tem um eixo 5 da aleta-guia, do turbocompressor de gás de exaustão 1 mostrado nas Figuras 1 a 5 é mostrada mais uma vez na Figura 7 para finalidades ilustrativas. Em um lado 35' voltado para o disco 15, a aleta-guia 14 tem uma seção transversal mostrada na Figura 6D. Em um lado 34' voltado para o anel de suporte da aleta, a aleta-guia 14 tem a seção transversal mostrada na Figura 6D, em que as duas seções transversais são torcidas uma em relação à outra por um ângulo α de 10° (tal como na Figura 9). Alternativamente, também é possível que pelo menos duas seções transversais em cada caso de uma aleta-guia 14 tenham em cada caso um formato diferente perpendicular ao eixo de rotação 7 da roda de turbina 4. Por conseguinte, pode ser provido para que uma única aleta-guia 14 tenha todas as seções transversais das Figuras 6A a 6D.
[0041] Os filamentos de fluxo diferentes 33 são definidos em cadacaso por um espaçamento menor na superfície 19 da aleta-guia da borda de aleta anterior 20 à borda de aleta posterior 18. Para assegurar que os fluxos maciços de gás de exaustão cubram as passagens de fluxo de um mesmo comprimento em cada caso sobre uma superfície 19 da aleta-guia para a roda de turbina 4, cada um dos filamentos de fluxo diferentes 33 tem o mesmo comprimento.
[0042] A Figura 8 mostra uma vista esquemática adicional da ale-ta-guia 14 das Figuras 1 a 5 e 7. Os filamentos de fluxo 33 na Figura 8 são de um mesmo comprimento. Para assegurar isso, a aleta-guia 14 é torcida, o que equivale dizer que a superfície 19 da aleta-guia é de formato arqueado.
[0043] A Figura 9 mostra duas seções transversais, perpendiculares ao eixo de rotação 7 da roda de turbina 4, da aleta-guia 14 mostrada nas Figuras em 1 a 5, 7 e 8. Neste caso, pode ser observado que uma primeira seção transversal 34 da aleta-guia 14 é, no lado 34' voltado para o anel de suporte da aleta, inclinada pelo ângulo α de 10° em relação a uma segunda seção transversal 35 da aleta-guia 14 no lado 35' voltado para o disco 15.
[0044] Na Figura 10, a roda de turbina 4 com o fluxo de entradasemiaxial das Figuras 1 a 5 é mostrada mais uma vez em uma ilustração esquemática. Na dita Figura 10, pode ser observado que um plano é transposto pelo eixo de rotação 7 da roda de turbina 4 e por pelo menos um ponto P que fica na borda de entrada 10. A projeção da borda de entrada 10 no dito plano é axialmente inclinada pelo ângulo Φ em relação ao eixo de rotação 7 da roda de turbina 4.
[0045] Além do fato que o ponto P que é analogamente mostradona Figura 1, também é possível selecionar algum outro ponto P' em algum outro local na borda de entrada 10. A projeção no plano definido pelo ponto P' e pelo eixo de rotação 7, também neste caso, é inclinada pelo ângulo Φ.
[0046] Somente as características das várias modalidades que sãodivulgadas nas modalidades exemplificadoras podem ser combinadas umas com as outras e reivindicadas individualmente.
Claims (9)
1. Turbocompressor de gás de exaustão (1), que compreende uma turbina (2) com uma roda de turbina (4), sendo que a roda de turbina (4) é montada axialmente em um invólucro de turbina (6) e apresenta aletas de turbina (8), em cada caso, com uma borda de entrada (10) para um fluxo do meio, sendo que no invólucro de turbina (6) é disposta uma grade-guia ajustável (12) com uma pluralidade de aletas-guia (14) para o ajuste variável de uma seção transversal de fluxo (16) com respeito à borda de entrada (10) da roda de turbina (4), e cada uma das aletas-guia (14) apresenta uma borda de aleta posterior (18), voltada para a roda de turbina (4), e uma borda de aleta anterior (20), afastada da roda de turbina (4), sendo que um plano é transposto por um eixo de rotação (7) da roda de turbina (4) e pelo menos um ponto (P) que fica na borda de entrada (10), sendo que uma projeção da borda de entrada (10) sobre este plano, pelo menos em uma região, é inclinada axialmente em relação ao eixo de rotação (7) da roda de turbina (4), e as aletas-guia (14), pelo menos nesta região, são dispostas radialmente em torno da roda de turbina (4),caracterizado pelo fato de quepelo menos duas seções transversais em cada caso de uma aleta-guia (14) perpendicular ao eixo de rotação (7) apresentam em cada caso um formato diferente, sendo que filamentos de fluxo diferentes (33) definem em cada caso um afastamento menor, em uma superfície da aleta-guia (19), da borda de aleta anterior (20) à borda de aleta posterior (18), sendo que cada um dos filamentos de fluxo diferentes (33) apresenta um mesmo comprimento.
2. Turbocompressor de gás de exaustão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a projeção axialmente inclinada da borda de entrada (10) é inclinada em seções por um ângulo Φ de pelo menos 30° em relação ao eixo de rotação (7) da roda de turbina (4).
3. Turbocompressor de gás de exaustão de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma projeção da borda de aleta posterior (18) sobre dito plano, pelo menos na dita região, é inclinada axialmente com relação ao eixo de rotação (7).
4. Turbocompressor de gás de exaustão de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a borda de aleta posterior (18) em cada caso de uma aleta-guia (14) segue substancialmente paralela à borda de entrada (18) de uma aleta de turbina (8) respectivamente mais próxima.
5. Turbocompressor de gás de exaustão de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as aletas-guia (18) são ajustáveis entre uma posição aberta e uma posição fechada e, pelo menos na posição aberta, um espaçamento radial mínimo (x) da borda de aleta posterior (18) em cada caso de uma aleta-guia (14) perpendicular ao eixo de rotação (7) da roda de turbina (4) é menor do que um espaçamento radial máximo (y) da borda de entrada (10) de uma aleta de turbina (8) respectivamente mais próxima perpendicular ao eixo de rotação (7) da roda de turbina (4).
6. Turbocompressor de gás de exaustão de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma primeira seção transversal (34) em cada caso de uma ale- ta-guia (14) perpendicular ao eixo de rotação (7) da roda de turbina (4) é inclinada por um ângulo α em relação a uma segunda seção transversal (35) da respectiva aleta-guia (14) perpendicular ao eixo de rotação (7) da roda de turbina (4).
7. Turbocompressor de gás de exaustão de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que linhas centrais de perfil (30) em cada caso de uma aleta-guia (14) dividem em cada caso uma seção transversal da aleta-guia (14) perpendicular ao eixo de rotação (7) do seu comprimento em duas metades de uma mesma espessura, e as linhas centrais de perfil (30) estendem-se da borda de aleta anterior (20) à borda de aleta posterior (18) da aleta-guia (14), sendo que as linhas centrais de perfil (30) são curvadas pelo menos em seções.
8. Turbocompressor de gás de exaustão de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma superfície da aleta-guia (19) que guia o fluxo do meio e que se estende da borda de aleta anterior (20) à borda de aleta posterior (18) da aleta-guia (14) é arqueada.
9. Turbocompressor de gás de exaustão de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato de que a borda de aleta anterior (20) e a borda de aleta posterior (18) de duas aletas-guia (14) adjacentes são formadas de maneira tal que elas, na posição fechada das aletas-guia (14), formam uma abertura (28) para uma orientação de fluxo do fluxo do meio para a roda de turbina (4).
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