CN104819014B - 船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构，包括轴承壳，轴承壳上设有若干叶片，各叶片可转动支撑于轴承壳，还包括叶片的驱动机构，驱动机构包括驱动环，各叶片均位于驱动环的内孔中，驱动环的一端设有若干沿驱动环轴向延伸的驱动销分别对应各叶片，各驱动销与所对应的叶片之间分别设有一个驱动臂，驱动臂的一端与所对应的叶片转轴固定连接，驱动臂的另一端沿所对应叶片转轴的径向设置一U型滑槽，各驱动销分别与所对应驱动臂上的U型滑槽间隙配合。它可以转动喷嘴环叶片的安装角度改变废气进入涡轮的速度攻角和喉口面积，实现涡轮增压器转速和流量的可调，从而保证涡轮增压器与柴油机的更加有效匹配运行。
Description
技术领域
本发明涉及船舶领域，特别是涉及一种船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构。
背景技术
船用混流式涡轮增压器是典型柴油机配套部件，配合柴油机一起工作，能有效改进柴油机工作性能。为了满足柴油机最佳的工作状态，提高涡轮增压器的工作效率，保证柴柴油机的最佳空燃比，一般采用规格合适的喷嘴环使增压器与柴油机匹配运行在比较好的状态。在这种废气涡轮增压器上，喷嘴环固定安装在涡轮叶片的进口，是调节增压器与柴油机运行匹配的关键部件，起着改变废气进入涡轮的体积流量和速度攻角，以调节增压器转速的重要作用。但是这种固定的喷嘴环使增压器较好运行范围比较小，特别是当船舶遇到不同的海况要求柴油机在变工况下运行时，这种固定式喷嘴环使增压器很难达到合适的工作范围，若要满足要求就必须更换合适的喷嘴环，给增压器的工作适应性和维护使用性带来不便。为保证增压器在不用更换喷嘴环就能有效与在柴油机有效的匹配，设计一种船用混流式可调喷嘴环结构是解决上述问题的关键所在。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中，船用柴油机要求涡轮增压器运行在宽广工作区域内，固定规格的喷嘴环严重影响增压器与柴油机匹配的技术问题，提供一种船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构，它可以转动喷嘴环叶片的安装角度改变废气进入涡轮的速度攻角和喉口面积，实现涡轮增压器转速和流量的可调，从而保证涡轮增压器与柴油机的更加有效匹配运行。
本发明的目的是这样实现的：
一种船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构，包括轴承壳，所述轴承壳上沿圆周方向均匀设有若干叶片，各叶片的轴心线均平行于轴承壳的轴心线，所述各叶片可转动支撑于轴承壳，还包括叶片的驱动机构，所述驱动机构包括驱动环，所述驱动环的轴心线与轴承壳的轴心线重合，各叶片均位于驱动环的内孔中，驱动环的一端设有若干沿驱动环轴向延伸的驱动销分别对应各叶片，各驱动销与所对应的叶片之间分别设有一个驱动臂，所述驱动臂的一端与所对应的叶片转轴固定连接，驱动臂的另一端沿所对应叶片转轴的径向设置一U型滑槽，各驱动销分别与所对应驱动臂上的U型滑槽间隙配合。
为了便于驱动驱动环转动，优选地，所述驱动机构还包括一驱动杆，所述驱动杆的一端与驱动环固定连接，驱动杆的另一端沿驱动环径向向外延伸，为了保证驱动杆与驱动环的连接强度，所述驱动杆与驱动环连接的一端设有一弧形连接臂，所述弧形连接臂通过至少两个第一连接螺栓与驱动环固定连接。
为了防止弧形连接臂与驱动臂之间发生干涉，优选地，所述各第一连接螺栓上分别套有一定距套，所述定距套位于弧形连接臂、驱动环之间，定距套的长度大于驱动臂的厚度。
为了使驱动臂与叶片转轴连接牢固，并便于拆卸和安装，优选地，所述驱动臂的内端沿所对应叶片转轴的径向设置一U型夹持部，驱动臂的U型夹持部夹在所对应的叶片转轴上，第二连接螺栓穿过U型夹持部的两壁以及所对应的叶片转轴，使驱动臂与所对应的叶片转轴固定连接。
为了使各个喷嘴环叶片保持一致运动、防止在旋转过程中发生叶片窜动，优选地，还包括设置在相邻叶片之间的卡紧装置，所述卡紧装置分别与所对应的两个叶片转轴连接，使各叶片稳定转动。
为了对驱动环的轴向限位，优选地，还包括一定位块，所述定位块与轴承壳固定连接，定位块沿轴承壳径向设有一U型限位口，所述驱动环延伸过定位块的U型限位口，形成驱动环的轴向限位。
为了使定位块对驱动机构指示档位作用，优选地，所述定位块、驱动环中的一个上设有指针线，另一个上设有档位线与指针线对应。
为了使轴承壳对叶片形成稳定的可转动支撑，并为卡紧装置提供安装空间，优选地，所述轴承壳的连接端沿周向设有一环形凹槽，使轴承壳的环形凹槽外侧形成一个环形凸缘，所述各叶片转轴分别穿过环形凸缘、环形凹槽与轴承壳上分别设有的安装孔间隙配合。
优选地，所述各叶片转轴与所对应安装孔的孔底之间分别设有一个耐高温压力弹簧，耐高温压力弹簧使喷嘴环叶片叶身压向燃气进气壳，保证喷嘴环叶片与燃气进气壳之间较小的间隙。
优选地，还包括一隔热墙，所述隔热墙与所述环形凸缘固定连接，隔热墙上设有若干让位孔与各叶片叶身对应，各叶片叶身与所对应让位孔的孔壁之间分别留有间隔距离，防止在高温状态下喷嘴环叶片与隔热墙上孔因高温膨胀产生咬合，使喷嘴环叶片无法自由转动；各叶片叶身上分别沿周向设有环形安装槽，环形安装槽内安装活塞环，活塞环的外周面与所对应让位孔的孔壁接触，防止废气从各叶片叶身与所对应让位孔之间的间隙泄漏。
本实发明的有益技术效果是：
本发明是一种船用混流式涡轮增压器可调喷嘴环结构，在涡轮增压器工作时，驱动机构根据船舶柴油机工况来调整喷嘴环环叶片的安装角度，相当于改变涡轮动叶的速度攻角，使增压器有效运行在柴油机最佳工作效率区内，解决了船舶柴油机在某些工况下增压器工作效率低的技术问题，保证了增压器的较好适配性能，从而提高了涡轮增压器运行的工作范围，解决了在高压比、大流量条件下船用柴油机与增压器宽广区域匹配的技术问题。同时，该涡轮增压器可调喷嘴环结构具有设计巧妙、安装便捷、驱动方便的优点，具有刚性好、结构紧凑、不易漏气的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的左视示意图；
图3为本发明的轴测图。
附图标记
1为轴承壳，2为耐高温压力弹簧，3为第三连接螺栓，4为定位块，5为叶片，6为制动销，7为活塞环，8为支撑片，9为隔热墙，10为驱动机构，11为驱动环，12为驱动杆，13为第一连接螺栓，14为定距套，15为驱动销，16为驱动臂，17为第二连接螺栓，18为弧形连接臂，19为环形凹槽，20为环形凸缘，21为搭台。
具体实施方式
参见图1至图3，为船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构的一种较佳的实施例，包括轴承壳1，所述轴承壳1上沿圆周方向均匀设有若干喷嘴环的叶片5，所述叶片5包括固定在一起的叶片转轴、叶片叶身。各叶片5转轴的轴心线均平行于轴承壳1的轴心线，所述各叶片5可转动支撑于轴承壳1。本实施例中，所述轴承壳1的连接端沿周向设有一环形凹槽19，使轴承壳1的环形凹槽19外侧形成一个环形凸缘20，所述各叶片5转轴分别穿过环形凸缘20、环形凹槽19与轴承壳1上分别设有的安装孔间隙配合，并同时与环形凸缘上设有的支撑孔间隙配合。所述各叶片5转轴与所对应安装孔的孔底之间分别设有一个耐高温压力弹簧2。还包括一隔热墙9，所述隔热墙9通过制动销6与所述环形凸缘20固定连接，使隔热墙9与环形凸缘20之间不能发生相对转动。隔热墙9上设有若干让位孔与各叶片5叶身对应，各叶片5叶身与所对应让位孔的孔壁之间分别留有间隔距离，该间隔距离大于叶片5叶身受热时沿径向膨胀的长度。各叶片5叶身上分别沿周向设有环形安装槽，环形安装槽内安装活塞环7，活塞环7的外周面与所对应让位孔的孔壁接触，使叶片5叶身与所对应让位孔之间形成密封。
还包括叶片5的驱动机构10，所述驱动机构10包括驱动环11，所述驱动环11的轴心线与轴承壳1的轴心线重合，各叶片5均位于驱动环11的内孔中，驱动环11的一端设有若干沿驱动环11轴向延伸的驱动销15分别对应各叶片5，各驱动销15与所对应的叶片5之间分别设有一个驱动臂16，所述驱动臂16的一端与所对应的叶片5转轴固定连接，驱动臂16的另一端沿所对应叶片5转轴的径向设置一U型滑槽，各驱动销15分别与所对应驱动臂16上的U型滑槽间隙配合。本实施例中，所述驱动臂16的内端沿所对应叶片5转轴的径向设置一U型夹持部，驱动臂16的U型夹持部夹在所对应的叶片5转轴上，第二连接螺栓17穿过U型夹持部的两壁以及所对应的叶片5转轴，使驱动臂16与所对应的叶片5转轴固定连接。还包括设置在相邻叶片5之间的卡紧装置，所述卡紧装置分别与所对应的两个叶片5转轴连接，使各叶片稳定转动。所述卡紧装置可以为齿轮、链轮链条机构等，本实施例中，所述卡紧装置为支撑片8，支撑片8位于环形凹槽19内，所述支撑片8呈U型，其两壁相向凹陷，形成卡紧叶片转轴的凹弧状。
所述驱动机构10还包括一驱动杆12，所述驱动杆12的一端与驱动环11固定连接，驱动杆12的另一端沿驱动环11径向向外延伸，本实施例中，所述驱动杆12与驱动环11连接的一端设有一弧形连接臂18，所述弧形连接臂18延伸过两个驱动臂16，弧形连接臂18通过三个第一连接螺栓13与驱动环11固定连接，其中两个第一连接螺栓13位于弧形连接臂18的两端，另一个第一连接螺栓13位于弧形连接臂18的中端。所述各第一连接螺栓13上分别套有一定距套14，所述定距套14位于弧形连接臂18、驱动环11之间，定距套14的长度大于驱动臂16的厚度。
还包括一定位块4，所述定位块4通过第三连接螺栓3与轴承壳1固定连接，本实施例中，所述轴承壳的上端设有一搭台21，定位块4的一侧壁通过螺栓安装在搭台21上，定位块4沿轴承壳1径向设有一U型限位口，所述驱动环11延伸过定位块4的U型限位口，形成驱动环11的轴向限位。所述定位块4上设有指针线，驱动环11上设有档位线与指针线对应。
需要调节叶片的安装角度时，首先通过步进电机带动驱动杆，驱动杆带动驱动环转动，驱动环转动时，驱动环上的驱动销沿驱动臂横向对驱动臂施力，使驱动销在驱动臂的U型滑槽内滑动，同时，驱动臂沿叶片转轴的轴心线转动，同时，叶片自转，进而，完成叶片安装角度的调整。在增压器运行中，可以根据柴油机运行负载工况自动调节喷嘴环叶片的安装角度，提供不同的喷嘴环面积，从而实现船用柴油机在不同工况下增压器的工作转速和压缩空气的压力有效相配，满足了柴油机在启动、低负荷运转时的性能时始终保持低排放、高效率的要求。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构，包括轴承壳，所述轴承壳上沿圆周方向均匀设有若干叶片，各叶片的轴心线均平行于轴承壳的轴心线，其特征在于：所述各叶片可转动支撑于轴承壳，还包括叶片的驱动机构，所述驱动机构包括驱动环，所述驱动环的轴心线与轴承壳的轴心线重合，各叶片均位于驱动环的内孔中，驱动环的一端设有若干沿驱动环轴向延伸的驱动销分别对应各叶片，各驱动销与所对应的叶片之间分别设有一个驱动臂，所述驱动臂的一端与所对应的叶片转轴固定连接，驱动臂的另一端沿所对应叶片转轴的径向设置一U型滑槽，各驱动销分别与所对应驱动臂上的U型滑槽间隙配合；所述轴承壳的连接端沿周向设有一环形凹槽，使轴承壳的环形凹槽外侧形成一个环形凸缘，所述各叶片转轴分别穿过环形凸缘、环形凹槽与轴承壳上分别设有的安装孔间隙配合；还包括一隔热墙，所述隔热墙与所述环形凸缘固定连接，隔热墙上设有若干让位孔与各叶片叶身对应，各叶片叶身与所对应让位孔的孔壁之间分别留有间隔距离，各叶片叶身上分别沿周向设有环形安装槽，环形安装槽内安装活塞环，活塞环的外周面与所对应让位孔的孔壁接触。
2.根据权利要求1所述的船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构，其特征在于：所述驱动机构还包括一驱动杆，所述驱动杆的一端与驱动环固定连接，驱动杆的另一端沿驱动环径向向外延伸，所述驱动杆与驱动环连接的一端设有一弧形连接臂，所述弧形连接臂通过至少两个第一连接螺栓与驱动环固定连接。
3.根据权利要求2所述的船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构，其特征在于：所述各第一连接螺栓上分别套有一定距套，所述定距套位于弧形连接臂、驱动环之间，定距套的长度大于驱动臂的厚度。
4.根据权利要求1所述的船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构，其特征在于：所述驱动臂的内端沿所对应叶片转轴的径向设置一U型夹持部，驱动臂的U型夹持部夹在所对应的叶片转轴上，第二连接螺栓穿过U型夹持部的两壁以及所对应的叶片转轴，使驱动臂与所对应的叶片转轴固定连接。
5.根据权利要求1所述的船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构，其特征在于：还包括设置在相邻叶片之间的卡紧装置，所述卡紧装置分别与所对应的两个叶片转轴连接，使各叶片稳定转动。
6.根据权利要求1所述的船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构，其特征在于：还包括一定位块，所述定位块与轴承壳固定连接，定位块沿轴承壳径向设有一U型限位口，所述驱动环延伸过定位块的U型限位口，形成驱动环的轴向限位。
7.根据权利要求6所述的船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构，其特征在于：所述定位块、驱动环中的一个上设有指针线，另一个上设有档位线与指针线对应。
8.根据权利要求1所述的船用混流式涡轮增压器的可调喷嘴环结构，其特征在于：所述各叶片转轴与所对应安装孔的孔底之间分别设有一个耐高温压力弹簧。
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