CN110998066A - 用于涡轮机的可调的导向器,用于废气涡轮增压器的涡轮机和废气涡轮增压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于涡轮机的可调的导向器,包括具有多个导向叶片(3)的支承环(2),其中导向叶片(3)借助于导向叶片轴(5)可旋转地支承在支承环(2)上,其中为了定位导向叶片(3),导向叶片轴(5)关联有调节杆(6),所述调节杆构成为可接合到可调的导向器(1)的可转动的旋转环(7)中,并且其中为了保持在涡轮机的废气引导部段中,可调的导向器(1)具有支撑环(9),并且其中支撑环(9)用于支承旋转环(7)。根据本发明,旋转环(7)借助于至少一个引导元件(14)径向和/或轴向地被引导,其中引导元件(14)容纳在支承环(9)上。此外,本发明涉及一种具有可调的导向器的涡轮机和一种废气涡轮增压器。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于涡轮机的可调的导向器、一种根据权利要求9所述的用于废气涡轮增压器的涡轮机以及一种根据权利要求10所述的废气涡轮增压器。
背景技术
从公开文献DE 10 2014 203 498 A1中得知一种用于涡轮机的可调的导向器。借助于可调的导向器,可以通过从内燃机排出的废气来调节容纳在涡轮机的废气引导部段部分中的涡轮叶轮的迎流。为此,导向器具有大量可调的导向叶片,所述导向叶片在废气引导部段中的喷嘴管道中定位在废气引导部段中的叶轮室的上游,涡轮叶轮可旋转地容纳在所述叶轮室中。导向器具有支承环,所述支承环具有多个导向叶片,其中所述导向叶片借助于导向叶片轴可旋转地支承在支承环上。原则上,导向叶片轴关联有调节杆,所述调节杆构成为可接合到旋转环中。为了容纳调节杆,旋转环具有凹部。
旋转环环形盘状地构成并且以径向和轴向支撑的方式支承。轴向和径向支撑借助于支承环进行。为了减少摩擦,旋转环在其与支承环相对置地设置支承面上具有凹部。由此减少了在旋转环和支承环之间的面接触,从而减少了由于面摩擦而造成的摩擦损失。
发明内容
本发明基于如下目的,提供一种可调的导向器,所述导向器的特征在于进一步减少摩擦损失,其可借助于简单的措施来实现。此外,本发明的目的是:提供一种涡轮机,所述涡轮机具有提高的运行安全性;以及构成一种具有明显改进的效率的废气涡轮增压器。
这些目的借助于具有权利要求1的特征的用于涡轮机的可调的导向器以及具有权利要求9的特征的涡轮机和具有权利要求10的特征的废气涡轮增压器来实现。有利的设计方案与本发明的适宜的并且有意义的改进形式在从属权利要求中说明。
这种用于涡轮机的可调的导向器包括具有多个导向叶片的支承环,其中所述导向叶片借助于导向叶片轴可旋转地安装在支承环上。为了定位导向叶片,导向叶片关联有调节杆,所述调节杆构成用于可接合到可调的导向器的可旋转的旋转环中。为了保持在涡轮机的废气引导部段中,可调的导向器具有支撑环,所述支撑环用于支承旋转环。根据本发明,旋转环借助于至少一个引导元件径向地和/或轴向地被引导,其中引导元件容纳在支撑环上。优点在于支承环的简单结构设计,所述支承环不再需要直接支承旋转环。旋转环的支承在支撑环上进行,所述支撑环以简单的方式,通常可借助于成型法来制造,并且通常由具有低材料强度的金属环来制造。
通过支承环的简单的设计方案,该支承环可材料减少地并且在更短的时间内制造,因为不再是耗费的。这整体上引起低成本的可调的导向器。
通过在支撑环和旋转环之间构成接触,可实现旋转环的稳固的引导。此外,借助于在支撑环上的接触,引起至少单侧的轴向支承,使得用于稳固地轴向引导的引导元件仅必须设计用于单侧轴向支承,更确切地说,设计用于已经存在的相对置的轴向支承。
在根据本发明的可调的导向器的另一设计方案中,在支撑环上设置有至少一个用于容纳引导元件的支撑元件。由此,支撑环能够在保持少量材料需求从而保持低重量的条件下制造。
在根据本发明的可调的导向器的另一设计方案中,支撑元件具有间隔元件,所述间隔元件设置在支撑环上。借助于间隔元件,以简单的方式产生如下可行性:使支撑元件与支撑环轴向间隔开。为了减少摩擦,支撑元件应与旋转环尽可能少地接触。这可通过将支撑元件和支撑环设置在两个不同的轴向平面中来实现,其中所述间隔借助于在支撑环和支撑元件之间构成的间隔元件来实现。
在另一设计方案中,引导元件与支撑环材料配合地和/或力配合地和/或形状配合地连接以稳固容纳。
为了产生进一步低成本地制造的导向器,在引导元件和支撑环之间构成压配合。
在另一设计方案中,引导元件构成为具有至少一个阶梯部。引导元件优选旋转对称地以销或螺栓形式构成,以便在引导元件和旋转环之间存在尽可能少的接触面,所述导向元件在其环周上至少有一个阶梯部,所述阶梯部能够用于轴向地支承旋转环。轴向的支承单侧地构成,因为所述阶梯部能够设置用于在引导元件上沿着轴向方向单侧止挡旋转环。
在另一设计方案中,支撑环借助于成型法低成本地制造。
本发明的另一方面涉及一种用于废气涡轮增压器的涡轮机,其具有可穿流的废气引导部段和可旋转地容纳在废气引导部段的叶轮室中的涡轮叶轮。可调的导向器在废气引导部段中设置在涡轮叶轮上游。可调的导向器根据权利要求1至8中任一项构成。该涡轮机的优点是由于可调的导向器的摩擦减少而提高了效率。
特别地,具有根据本发明的涡轮机的根据本发明的废气涡轮增压器的特征在于,由于减少了摩擦损失而获得特别高的效率。这又引起尤其在结合设置在车辆中的内燃机时废气排放的减少,因为废气涡轮增压器的效率提高引起在废气涡轮增压器和内燃机之间的最佳协调。
附图说明
本发明的其他优点,特征和细节从接下来对优选的实施例的描述中以及根据附图得出。之前在说明书中提到的特征和特征的组合以及接下来将在附图说明中和/或在附图中单独提及的特征和特征的组合不仅可在分别给出的组合中使用,而且还可以在其他组合中使用或单独使用,而不脱离本发明的保护范围。相同的附图标记与相同或功能相同的元件相关联。出于概览的原因,元件可能并非在所有附图中都设有其附图标记,然而并未失去其关联性。附图示出:
图1示出根据本发明的可调的导向器的立体俯视图;
图2示出根据图1的导向器的立体剖面;
图3示出根据图1的导向器的支撑环的立体视图;和
图4示出根据图1的可调的导向器的支承环的立体俯视图。
具体实施方式
废气涡轮增压器的未详细示出的可穿流的废气引导部段设置在未详细示出的内燃机的未详细示出的废气道中,其中所述内燃机是汽油发动机或者柴油发动机。废气涡轮增压器此外具有未详细示出的可穿流的新鲜空气引导部段和未详细示出的支承部段,所述支承部段设置在内燃机的未详细示出的抽吸道中。
废气涡轮增压器具有未详细示出的工作轮,所述工作轮包括:未详细示出的压缩机叶轮,所述压缩机叶轮用于抽吸和压缩燃烧用空气;未详细示出的涡轮叶轮,所述涡轮叶轮用于使废气膨胀;以及将压缩机叶轮与涡轮叶轮抗扭地连接的未详细示出的轴,所述轴具有旋转轴线。所述轴可旋转地支承在废气涡轮增压器的支承部段中,所述支承部段定位在空气引导部段和废气引导部段中。
为了使废气流入到废气引导部段中,在废气引导部段中构成有未详细示出的进口通道。进口通道用于调节废气,所述废气在内燃机运行时使涡轮叶轮置于转动运动中。借助于轴,压缩机叶轮同样置于转动中,使得其抽吸和压缩燃烧用空气。
在进口通道下游,在废气引导部段中设置有未详细示出的螺旋通道,所述螺旋通道用于提供转动对称的流动。此外,螺旋通道构成为在进口通道和未详细示出的喷嘴通道之间的连接通道,所述喷嘴通道定位在螺旋通道下游。在废气引导部段中,在喷嘴通道下游设有未详细示出的叶轮室,涡轮叶轮可旋转地容纳在所述叶轮室中。在叶轮室下游,废气引导部段具有未详细示出的出口通道,所述出口通达用于使废气从废气引导部段中逸出。
为了不仅在内燃机的低负荷和低转速情况下而且也在内燃机的高负荷和高转速情况下可实现尽可能大的废气涡轮增压器效率,废气可借助于可调地构成的导向器1调节,所述导向器设置在废气引导部段中。
根据本发明的可调的导向器1根据图1构成。在图2中,根据本发明的可调的导向器1在立体的横截面中图解说明。导向器1以可环形地包围涡轮叶轮的方式构成并且具有支承环2,尤其参见图4,以容纳导向叶片3,所述导向叶片设置用于进行流动调节。导向叶片3可旋转地支承在支承环2上。
支承环2在废气引导部段中定位为,使得导向叶片3设置在喷嘴通道中。轮廓环4与支承环2相对置地定位,所述轮廓环构成用于将呈盒形式的导向器1简化地安装在废气引导部段中。此外,轮廓环4用于进一步支承导向叶片3。
为了将导向叶片3可旋转地支承在支承环2上,每一导向器3设有一个导向叶片轴5,所述导向叶片轴与导向叶片3抗扭地连接,并且所述导向叶片轴以可旋转地支承在支承环2上的方式容纳在支承开口18中。为了使导向叶片轴旋转从而使导向叶片3旋转,导向叶片轴5在其背离导向叶片3的一端上具有调节杆6,所述调节杆同样与导向叶片轴5抗扭地连接。
导向叶片3的旋转运动可借助于旋转环7来启动,所述旋转环与支承环2共轴地定位在可调的导向器1中。旋转环7具有凹部8,调节杆6构成为可接合到所述凹部中,其中为了接合到相应的凹部中,理想情况下设有调节杆6的背离导向叶片轴5构成的端部。
为了轴向地并且径向地稳固旋转环7,可调的导向器1具有支撑环9,所述支撑环设置用于将可调的导向器1支承在废气引导部段中。换言之也就是说,在本发明的范畴中,支撑环9设计用于支承旋转环7,使得所述旋转环除了其将可调的导向器1支承在废气引导通道中的原本任务之外还用于支承旋转环7。
尤其在图3中以立体视图示出的支撑环9借助于四个紧固机构10不可移动地固定在支承环2上。紧固机构10以延伸穿过支撑环9的螺钉的形式构成,其中所述螺钉容纳在支撑环9的紧固开口11中。为了容纳紧固机构10,支承环2具有容纳开口12。同样地,紧固机构10也能够以铆钉的形式构成,其中用于引起在支承环2和支撑环9之间的刚性连接的任何可以考虑的连接都是可行的。
支撑环9具有支撑元件13,所述支撑元件设置用于紧固用于引导旋转环7的引导元件14。在当前的实施例中,引导元件14以引导销的形式实施,所述引导销不可移动地与支撑环9连接。支撑元件13以支撑臂的形式构成,所述支撑臂实施为环形部段。同样地,支撑元件13也能够以完整的环的形式实施,然而其中这可能会提高在旋转环7和支撑环9之间的摩擦,因为旋转环7轴向单侧地借助于支撑环9支承。
为了减少在旋转环7和支撑环9之间的摩擦,在旋转环7和支撑环9之间的接触仅存在于相对小的径向区域B中,所述区域优选线状地构成。为了使所述接触从而使区域B能够最小地构成,支撑元件13具有间隔元件17,所述间隔元件引起支撑元件13相对于支撑环9的轴向下沉,所述支撑元件容纳在支撑环9上。
支撑元件13在当前的实施例中与支撑环9一件式地构成,并且例如能够低成本地以成型法,例如拉伸成型法来制造。同样地,也能够借助于材料配合的方法与支撑环9连接。
旋转环7借助于引导元件14径向和轴向单侧地支撑在与支撑元件13相对置的侧上,其中引导元件14不可移动地容纳在支撑环9中。在所示出的实施例中,引导销14以具有阶梯形的横截面的螺栓状地构成的元件的形式来设计。借助于阶梯部15,可以简单且低成本的方式实现支撑环9的轴向引导。引导元件14在支撑环9中容纳在定位开口16中。
在另一未详细示出的实施例中,旋转环7的径向和轴向的支承附加地借助于不可移动地容纳在支撑环9上的引导辊进行。换言之也就是说,为了径向和轴向地稳固旋转环7,也设有未详细示出的引导辊。径向的支承和轴向的支承也能够分别与引导元件,即销状的引导元件14相关联,如在本实施例中所示出的那样,或者与呈引导辊的形式的引导元件相关联。针对每个引导元件也能仅设有一种支承,即轴向或径向的支承。
引导辊包括未详细示出的销和可围绕销轴线旋转地容纳在销处的未详细示出的套筒。套筒例如能够具有凸肩,借助于所述凸肩除了径向支承外还能够实现至少单侧轴向支承旋转环7。
引导元件14,同样还有引导辊,能够借助于接合法,例如铆接、夹紧、旋拧或者材料配合的接合法与支撑环9连接。所述引导元件优选旋转对称地构成。
Claims (10)
1.一种用于涡轮机的可调的导向器,包括具有多个导向叶片(3)的支承环(2),其中所述导向叶片(3)借助于导向叶片轴(5)可旋转地支承在所述支承环(2)上,其中为了定位所述导向叶片(3),所述导向叶片轴(5)关联有调节杆(6),所述调节杆构成为可接合到可调的导向器(1)的可转动的旋转环(7)中,并且其中为了保持在所述涡轮机的废气引导部段中,可调的导向器(1)具有支撑环(9),并且其中所述支撑环(9)用于支承所述旋转环(7),
其特征在于,
所述旋转环(7)借助于至少一个引导元件(14)径向和/或轴向地被引导,其中所述引导元件(14)容纳在所述支承环(9)上。
2.根据权利要求1所述的可调的导向器,
其特征在于,
在所述支撑环(9)和所述旋转环(7)之间构成接触。
3.根据权利要求1或2所述的可调的导向器,
其特征在于
在所述支撑环(9)上设置有至少一个用于容纳所述引导元件(14)的支撑元件(13)。
4.根据权利要求3所述的可调的导向器,
其特征在于,
所述支撑元件(13)具有间隔元件(17),所述间隔元件设置在所述支撑环(9)上。
5.根据上述权利要求中任一项所述的可调的导向器,
其特征在于,
所述引导元件(14)与所述支撑环(9)材料配合地和/或力配合地和/或形状配合地连接。
6.根据权利要求5所述的可调的导向器,
其特征在于,
在所述引导元件(4)和所述支撑环(9)之间构成压配合。
7.根据上述权利要求中任一项所述的可调的导向器,
其特征在于,
所述引导元件(14)构成为具有至少一个阶梯部(15)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的可调的导向器,
其特征在于,
所述支撑环(9)借助于成型法制造。
9.一种用于废气涡轮增压器的涡轮机,具有可穿流的废气引导部段和可旋转地容纳在所述废气引导部段的叶轮室中的涡轮叶轮,并且其中在所述废气引导部段中,在所述涡轮叶轮上游设置有可调的导向器(1),
其特征在于,
所述可调的导向器(1)根据权利要求1至8中任一项构成。
10.一种具有根据权利要求9构成的涡轮机的废气涡轮增压器。
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