CN112368467B - 导向叶片和设置有该导向叶片的涡轮机组件 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于可变涡轮机几何形状的导向叶片和设置有该导向叶片的涡轮机组件。导向叶片的特征在于,其具有在设计上至少部分地为凹形的外面。在外面的相对侧上的内面也能够同样地在设计上至少部分地为凹形。当安置在涡轮机的叶片环中时,这给予导向叶片特别良好的功能能力,因为减小了来自导向叶片和相邻壁之间的间隙的溢流。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于可变涡轮机几何形状的导向叶片,该可变涡轮机几何形状具有可旋转地安装的导向叶片,这些导向叶片具有外面、内面、轴承壳体侧上的端面、涡轮机罩壳侧上的端面、前缘和后缘,其中,该导向叶片具有沿着纵向轴线变化的横截面。
背景技术
这样的导向叶片被用于具有可变几何形状的涡轮机中,所述涡轮机具有包括导向叶片并且可旋转地安装在罩壳中的涡轮机轮。围绕涡轮机轮,导向叶片以环形布置设置并且延伸遍及入口通路。这些导向叶片可旋转地安装使得能够通过扭转导向叶片来调节叶轮入口处的流动角度。
上文所描述的导向叶片具有外面、内面和两个端面,其中,所述两个端面布置在相邻壁之间,所述相邻壁是面对轴承壳体的壁和面对涡轮机罩壳的壁。在具有可旋转地安装的导向叶片的可变几何形状涡轮机中,结构间隙设置在导向叶片和相邻壁之间。通过该间隙的溢流带来了高损失并降低了涡轮机效率,特别是在闭合的导向叶片位置中。
发明内容
本发明基于形成一种上文所描述的类型的导向叶片的目的,该导向叶片以特别良好的功能能力而被区别开来。
根据本发明用初始所引用的类型的导向叶片来实现该目的,原因在于外面在设计上至少部分地为凹形,其中,适用比率γ1 + γ2 > 0°,其中
γ1是被围封在外面在到轴承壳体侧上的端面的过渡部处和具有s = const(常数)的笔直连接部之间的角度,其中该笔直连接部在轴承壳体侧上的端面与外面的过渡部和涡轮机罩壳侧上的端面与外面的过渡部之间;
γ2是被围封在外面在到涡轮机罩壳侧上的端面的过渡部处和具有s = const的笔直连接部之间的角度,其中该笔直连接部在轴承壳体侧上的端面与外面的过渡部和涡轮机罩壳侧上的端面与外面的过渡部之间;
s是在轴承壳体侧上的端面和涡轮机罩壳侧上的端面的相应轮廓弦s1和s2上在同一相对位置处针对γ1和γ2的测量点,其中轮廓弦长度具有为1的无因次单位长度。
在根据本发明的技术方案中,导向叶片的外部在设计上至少部分地为凹形。如果角度之和为γ1 + γ2 > 0°,则实现了这一点。在具有导向叶片的这样的设计的情况下,减少了通过相应的导向叶片和(涡轮机罩壳和轴承壳体的)相邻壁之间的间隙的溢流。
在叶片环的闭合状态下,因此减少了通过间隙从外部到内部的溢流。
此外,在具有可旋转地安装的导向叶片的这样的可变涡轮几何形状的情况下,操作范围(吞吐量分布(spread))取决于可能的导向叶片角度调节范围。在根据本发明的导向叶片设计的情况下,可针对相同的导向叶片角度调节范围来增大操作范围。
优选地,外面和内面以上文所描述的方式被构造。凹形内面在任何情况下均减少了在打开状态下通过间隙从内部到外部的溢流,且此外允许在最大叶片打开角度下增大横截面且因此允许更宽的吞吐量分布。
在本发明的改进中,γ1和γ2具有不同的值。这给出了外面在轴承壳体侧上的端面和在涡轮机罩壳侧上的端面的区域中的不同曲率程度。
总体上优选地,本发明提供了外面的三维曲率。
此外,在改进中,本发明提供了,轴承壳体侧上的端面和涡轮机罩壳侧上的端面的轮廓弦的长度和/或取向是不同的。
本发明的具体实施例的区别之处在于,导向叶片的内面在设计上至少部分地为凹形,其中,适用比率γ1 + γ2 > 0°。因此,在该实施例的情况下,内面与外面类似地被构造,其中,γ1、γ2、s、s1和s2仅关于内面具有与上文所解释的含义相同的含义,但是可具有不同的值。
如果最大总角度γ1 + γ2处于30° < γ1 + γ2 < 135°的范围内,则发现一种特别优选的技术方案,其中,这可适用于外面和内面两者。
前缘和后缘优选地直线地延伸,使得在闭合角位置中,两个邻近的导向叶片之间的所得间隙可被闭合。在此,前缘和后缘不必然需要彼此平行地布置。
此外,本发明涉及一种具有可变涡轮几何形状的涡轮机组件,该涡轮机组件具有多个导向叶片,所述多个导向叶片在轴承壳体和涡轮机罩壳之间围绕涡轮机轮布置成环。根据本发明,导向叶片以上文所描述的方式被构造。具体地,这样的涡轮机组件是废气涡轮增压器的一部分。
附图说明
下文将结合附图借助于示例性实施例来详细解释本发明。附图示出了:
图1是具有叶片环的涡轮机轮的图解视图;
图2是来自图1的叶片环的导向叶片的图解空间描绘;
图3是具有凹形外面的来自图2的导向叶片的视图;以及
图4是对应于图3的视图,其描绘了对应的测量点。
具体实施方式
图1图解地描绘了涡轮机轮1,其设置有用于内燃发动机的废气涡轮增压器的涡轮机的导向叶片2。涡轮机轮1被导向叶片4的环3包围,这些导向叶片4可旋转地安装以便打开和闭合流入通道,如用附图标记5所示。各个导向叶片4在此安装在轴承壳体和涡轮机罩壳之间的环形通道或环形流入通道中。
图2示出了来自图1的叶片环3的导向叶片4中的一个的空间描绘。导向叶片4具有外面6、内面7、轴承壳体侧上的端面8、涡轮机壳体侧上的端面9、前缘10和后缘11。
外面6和内面7各自在设计上为凹形,其中,适用比率γ1 + γ2 > 0°。在此,γ1是被围封在外面6或内面7在到轴承壳体侧上的端面8的过渡部处和具有s = const(常数)的笔直连接部15之间的角度,该笔直连接部在轴承壳体侧上的端面8与外面6或内面7的过渡部和涡轮机罩壳侧上的端面9与外面6或内面7的过渡部之间。γ2是被围封在外面或内面在到涡轮机罩壳侧上的端面的过渡部处和具有s = const的笔直连接部之间的角度,该笔直连接部在轴承壳体侧上的端面与外面和内面的过渡部和涡轮机罩壳侧上的端面与外面或内面的过渡部之间。γ1和γ2在此具有不同的值,使得在轴承壳体侧上的端面和在涡轮机罩壳侧上的端面的区域中,针对外面6和内面7产生不同的曲率。
在图3和图4中,两个轮廓弦s1和s2或12和13的长度是无因次的且具有单位长度1,以便给出图4中所示的测量点0.1、0.2、0.7和0.9。在此所描绘的实施例中,针对角度γ1和γ2的测量点处于s = 0.2和s = 0.7的值之间。
角度γ1(在轴承壳体侧上的端面8处)和γ2(在涡轮机罩壳侧上的端面9处)之和沿着轮廓弦s1或s2形成在同一相对位置s处。这些轮廓弦的长度和取向可不同。
在所示的示例性实施例中,在0.2 < s < 0.7的范围内的针对外面6的总角度对应于γ1 + γ2 > 10°的值。在此,最大总角度应处于30° < γ1 + γ2 < 135°的范围内。
因此,角度γ1和γ2的定义适用于导向叶片4的内面7。如果角度之和为γ1 + γ2 >0°,则内面也是凹形。在所示的示例性实施例中,在0.5 < s < 0.9的范围内的针对内面的总角度对应于γ1 + γ2 > 10°的值。
在所示的示例性实施例中,前缘10和后缘11直线地延伸。然而,前缘和后缘不必然需要彼此平行地布置。
Claims (10)
1.一种用于可变涡轮机几何形状的导向叶片,所述可变涡轮机几何形状具有可旋转地安装的导向叶片,所述导向叶片具有外面、内面、轴承壳体侧上的端面、涡轮机罩壳侧上的端面、前缘和后缘,其中,所述导向叶片具有沿着纵向轴线变化的横截面,其特征在于,所述外面(6)在设计上至少部分地为凹形,其中,适用比率γ1+γ2>0°,其中γ1是被围封在所述外面(6)的在到所述轴承壳体侧上的端面(8)的过渡部处和具有s=const的笔直连接部(5)之间的角度,其中所述笔直连接部在所述轴承壳体侧上的端面(8)与所述外面(6)的过渡部和所述涡轮机罩壳侧上的端面(9)与所述外面(6)的过渡部之间;
γ2是被围封在所述外面(6)的在到所述涡轮机罩壳侧上的端面(9)的过渡部处和具有s=const的笔直连接部之间的角度,所述笔直连接部在所述轴承壳体侧上的端面(8)与所述外面(6)的过渡部和所述涡轮机罩壳侧上的端面(9)与所述外面(6)的过渡部之间;
s是在所述轴承壳体侧上的端面(8)和所述涡轮机罩壳侧上的端面(9)的相应轮廓弦s1和s2(12和13)上的同一相对位置处针对γ1和γ2的测量点,其中轮廓弦长度具有为1的无因次单位长度,const意指常数;
所述前缘(10)和所述后缘(11)直线地延伸。
2.根据权利要求1所述的导向叶片,其特征在于,γ1和γ2具有不同的值。
3.根据权利要求1或2所述的导向叶片,其特征在于,所述外面(6)具有三维曲率。
4.根据权利要求1或2所述的导向叶片,其特征在于,所述轴承壳体侧上的端面(8)和所述涡轮机罩壳侧上的端面(9)的轮廓弦(12、13)的长度和/或取向是不同的。
5.根据权利要求1或2所述的导向叶片,其特征在于,所述导向叶片(4)的内面(7)在设计上至少部分地为凹形,其中,适用比率γ1+γ2>0°。
6.根据权利要求5所述的导向叶片,其特征在于,所述内面(7)具有三维曲率。
7.根据权利要求1或2所述的导向叶片,其特征在于,所述前缘(10)和所述后缘(11)彼此不平行。
8.根据权利要求1或2所述的导向叶片,其特征在于,最大总角度γ1+γ2处于30°<γ1+γ2<135°的范围内。
9.一种具有可变涡轮几何形状的涡轮机组件,所述涡轮机组件具有多个导向叶片,所述多个导向叶片在轴承壳体和涡轮机罩壳之间围绕涡轮机轮布置成环,其特征在于,所述导向叶片(4)如前述权利要求中任一项所述的那样被构造。
10.根据权利要求9所述的涡轮机组件,其特征在于,其是废气涡轮增压器的一部分。
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