專利名稱：幾何形狀可變的渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及幾何形狀可變的渦輪增壓器領(lǐng)域，涉及可動(dòng)地設(shè)置于其中的重量比傳統(tǒng)的實(shí)心葉片輕的空氣動(dòng)力學(xué)導(dǎo)流葉片，與已知的非實(shí)心葉片相比，表現(xiàn)出低的氣體泄漏，由此提供了改善的葉片工作延長(zhǎng)的葉片/渦輪增壓器使用壽命。
背景技術(shù)：
用于汽油和紫油內(nèi)燃機(jī)的渦輪增壓器是該技術(shù)中已知的裝置，它們用于利用從發(fā)動(dòng)機(jī)流出的廢氣的熱量和容積流量來(lái)加壓或增壓流入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的吸入空氣流。特別是，從發(fā)動(dòng)機(jī)流出的廢氣以一種能使受廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方式流入渦輪增壓器的渦輪殼體。該受廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪被安裝在一根軸的一端上，該軸對(duì)于被安裝在該軸另一端上的安置于一壓縮機(jī)殼體中的徑向空氣壓縮機(jī)是共用的。因此，渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)也使該空氣壓縮機(jī)在與渦輪殼體分開(kāi)的渦輪增壓器的壓縮機(jī)殼體中旋轉(zhuǎn)。空氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)使進(jìn)入空氣進(jìn)入壓縮機(jī)殼體，并在其與燃料混合而在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)燃燒之前被加壓或增壓一需要的量。
在一渦輪增壓器中，常常希望控制通向渦輪的廢氣流來(lái)改善渦輪增壓器的效率或運(yùn)作范圍。幾何形狀可變的渦輪增壓器的構(gòu)型已被做成滿足這一要求。此種幾何形狀可變的渦輪增壓器的一種類型是一種有一可以變化的排氣噴嘴的渦輪增壓器，稱為可變噴嘴的渦輪增壓器。在可變噴嘴的渦輪增壓器中已經(jīng)利用可變噴嘴的不同構(gòu)型來(lái)控制廢氣流。在此種可變噴嘴的渦輪增壓器中用來(lái)獲得廢氣流控制的一種途經(jīng)涉及使用圍繞渦輪入口成環(huán)狀安置的多個(gè)樞軸式轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片。這些樞軸式轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片被共同控制而改變?nèi)~片間通道的咽喉區(qū)，由此起到控制進(jìn)入渦輪的廢氣流的作用。
為了保證此種可變噴嘴的渦輪增壓器的適當(dāng)而可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，重要的是將這些單個(gè)的葉片在渦輪殼體內(nèi)構(gòu)型和裝配成根據(jù)所希望的廢氣流控制驅(qū)動(dòng)而自由地移動(dòng)或樞軸式轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖1例示一種用于此種渦輪增壓器用途中的現(xiàn)有技術(shù)葉片10，包括外翼面12和內(nèi)翼面14及對(duì)置的軸向表面16和18。該類型的葉片是一種具有“實(shí)心”構(gòu)造的葉片，因?yàn)槿~片的軸向表面16和18是由一種連續(xù)的平面結(jié)構(gòu)界定的。
雖然此種傳統(tǒng)的實(shí)心葉片10可用于幾何形狀可變的渦輪增壓器，但已知這些葉片的實(shí)心設(shè)計(jì)使葉片在渦輪增壓器內(nèi)很難移動(dòng)，并已知在渦輪增壓器內(nèi)的葉片和相關(guān)的葉片移動(dòng)機(jī)構(gòu)上產(chǎn)生有關(guān)的摩擦影響，這種影響能縮短渦輪增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)使用壽命。此外，采用實(shí)心葉片的成本是相當(dāng)昂貴的。
圖2A和2B分別例示另一種做成具有非實(shí)心構(gòu)造的現(xiàn)有技術(shù)葉片20。確切地說(shuō)，此種現(xiàn)有技術(shù)葉片20的構(gòu)型做成具有軸向表面22和24，與上述實(shí)心葉片不同，它們具有基本上挖空的軸向表面。
如圖2A中所示，葉片軸向表面22由兩個(gè)挖空區(qū)域26和28限定，它們一起占據(jù)該軸向表面積的大部分。葉片軸向表面22包括一個(gè)設(shè)置在兩個(gè)挖空區(qū)段26和28之間的實(shí)心區(qū)段30，它占據(jù)該軸向表面積的小部分。如圖2B中所示，葉片軸向表面24由兩個(gè)挖空區(qū)段32和34限定，它們一起占據(jù)該軸向表面積的大部分。葉片軸向表面24包括一個(gè)設(shè)置在兩個(gè)挖空區(qū)段之間的孔36，該孔的位置與對(duì)置的葉片軸向表面22的實(shí)心區(qū)段30相對(duì)置。
該現(xiàn)有技術(shù)的挖空葉片能用于提供重量減輕的葉片結(jié)構(gòu)，由此減小了渦輪增壓器內(nèi)與此種構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)葉片有關(guān)的作用力和磨損，并降低了成本。但是，此種葉片的挖空結(jié)構(gòu)可以在渦輪增壓器內(nèi)產(chǎn)生不希望的空氣流影響。例如，這些挖空葉片的軸向表面可能起作用而對(duì)被引導(dǎo)到葉片翼面表面上的空氣形成泄漏路徑。例如，被引導(dǎo)到葉片前緣和翼面表面而不是沿該翼面表面被引導(dǎo)的空氣可能由于該挖空構(gòu)型對(duì)空氣流的阻力減小而在葉片軸向表面和相鄰的渦輪增壓器表面之間泄漏。此種渦輪增壓器內(nèi)的葉片泄漏是不希望有的，因?yàn)樗鼑?yán)重降低渦輪增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
因此，希望制造這樣一種用于幾何形狀可變的渦輪增壓器內(nèi)的葉片，當(dāng)與傳統(tǒng)的實(shí)心葉片比較時(shí)，該葉片重量減輕，而且該葉片盡可能減小或消除了渦輪增壓器內(nèi)與越過(guò)葉片的空氣泄漏有關(guān)的不需要的空氣流影響，由此提高了葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性和渦輪增壓器效率。
發(fā)明概要本發(fā)明的葉片設(shè)置在一種幾何形狀可變的渦輪增壓器裝置內(nèi)，該裝置包括一個(gè)有一廢氣入口和一出口的渦輪殼體、一個(gè)連接在該入口上的蝸殼和一個(gè)在該蝸殼附近的噴嘴壁。一個(gè)渦輪支承于該渦輪殼體內(nèi)并附接在一根軸上。多個(gè)此種葉片設(shè)置在渦輪殼體內(nèi)而在廢氣入口和渦輪之間。
本發(fā)明的葉片具有一個(gè)鄰近該渦輪的內(nèi)翼面表面和一個(gè)與內(nèi)翼面對(duì)置且基本上平行的外翼面表面。第一和第二軸向表面各自垂直于內(nèi)外翼面表面并設(shè)置在內(nèi)外翼面表面之間。一個(gè)葉片前緣沿第一內(nèi)外翼面表面結(jié)合部而設(shè)置。一個(gè)葉片后緣沿第二內(nèi)外翼面表面結(jié)合部而設(shè)置。本發(fā)明的葉片也包括一個(gè)設(shè)置在第一和第二軸向表面中的至少一個(gè)軸向表面內(nèi)的孔，用于在孔中裝入一桿。
本發(fā)明的葉片的一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)是，第一和第二軸向表面中的至少一個(gè)包括一種實(shí)心區(qū)段和挖空區(qū)段的組合構(gòu)造。在一示范的實(shí)施例中，該實(shí)心區(qū)段從前緣向后緣延伸一段距離，而該挖空區(qū)段從后緣向前緣延伸一段距離。該實(shí)心和挖空區(qū)段的位置和構(gòu)型做成盡可能減少或消除氣體沿葉片軸向表面的通過(guò)，由此起作用而提高渦輪增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
附圖簡(jiǎn)述參照下列附圖將更清楚地理解本發(fā)明，附圖中圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)實(shí)心葉片的透視圖；圖2A和2B是一種現(xiàn)有技術(shù)挖空葉片的透視圖；圖3是用于一種利用傳統(tǒng)葉片的幾何形狀可變的渦輪增壓器的渦輪殼體的分解的等比例圖；圖4A和4B是一種按照本發(fā)明制造的葉片的側(cè)視圖；以及圖5是圖4A和4B的葉片的水平截面圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明的為用于幾何形狀可變的渦輪增壓器而制造的葉片做成具有每個(gè)的特征為在關(guān)鍵部位安置的挖空和實(shí)心表面的軸向表面。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的葉片有一個(gè)沿一較大表面區(qū)域?yàn)閷?shí)心的第一軸向表面和一個(gè)沿一較大表面區(qū)域?yàn)橥诳盏牡诙S向表面。每個(gè)第一和第二軸向表面也包括占據(jù)各自的軸向表面的一個(gè)較小表面區(qū)域的相應(yīng)的實(shí)心和挖空截面。本發(fā)明的葉片做成這樣的構(gòu)型，使得在渦輪增壓器運(yùn)轉(zhuǎn)期間能盡可能縮短或消除穿過(guò)葉片軸向表面的可能的泄漏路徑。
本發(fā)明的葉片設(shè)置在一種幾何形狀可變的或可變噴嘴的渦輪增壓器內(nèi)。此種幾何形狀可變的渦輪增壓器總的包括一個(gè)附接在一端的有一渦輪殼體的中心殼體和一個(gè)附接在另一端的壓縮機(jī)殼體。一根軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在該中心殼體內(nèi)所包含的一個(gè)軸承裝置內(nèi)。一個(gè)渦輪或渦輪附接在軸的一端并支承于該渦輪殼體內(nèi)，而一個(gè)壓縮機(jī)葉輪附接在軸的另一端并支承在該壓縮機(jī)殼體內(nèi)。渦輪殼體和壓縮機(jī)殼體利用(例如)延伸在相鄰殼體之間的螺栓而附接在該中心殼體上。
圖3例示一種已知的可變噴嘴的渦輪增壓器38的一部分，該渦輪增壓器38包括一個(gè)渦輪殼體40，后者有一用于接受廢氣流的標(biāo)準(zhǔn)入口42和一用于將廢氣引向發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)的出口44。一個(gè)蝸殼連接在該排氣入口上，而在鄰近該蝸殼的渦輪殼體鑄件中包括一個(gè)外噴嘴壁。該渦輪殼體內(nèi)支承一個(gè)渦輪和軸裝置46。供應(yīng)該渦輪增壓器的廢氣或其它高能氣體通過(guò)該入口進(jìn)入渦輪并通過(guò)蝸殼而分布在該渦輪殼體內(nèi)，用于通過(guò)周邊的噴嘴進(jìn)口48而基本上沿徑向進(jìn)入該渦輪。
多個(gè)葉片50通過(guò)在其間垂直伸出的軸54而安裝在噴嘴壁52上。這些軸設(shè)置在該噴嘴壁中的相應(yīng)的孔56中。這些葉片每個(gè)包括從與軸對(duì)置的側(cè)面伸出的驅(qū)動(dòng)片58，它們被嚙合在組合環(huán)62的相應(yīng)的槽60中，組合環(huán)62起第二噴嘴壁的作用。
一個(gè)驅(qū)動(dòng)器裝置與該組合環(huán)連接并做成按照需要而沿一個(gè)方向或另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)該環(huán)，以便相對(duì)于該渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸沿徑向向外或向內(nèi)移動(dòng)這些葉片，從而相應(yīng)地增大或減小通往渦輪的廢氣流。當(dāng)組合環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使葉片的驅(qū)動(dòng)片58在其相應(yīng)的槽60內(nèi)從槽的一端到另一端移動(dòng)。因?yàn)檫@些槽的取向有一沿組合環(huán)的徑向分量，所以葉片的驅(qū)動(dòng)片在其相應(yīng)的槽內(nèi)的移動(dòng)使葉片通過(guò)葉片軸在其相應(yīng)的孔內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)而作樞軸式轉(zhuǎn)動(dòng)，從而根據(jù)組合環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)方向來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉該噴嘴區(qū)域。美國(guó)專利No.6,269,642和No.6,419,464中公開(kāi)了包括此種部件的已知的可變噴嘴的渦輪增壓器的一個(gè)例子，它們參考合并于此。
如上面背景中所述，幾何形狀可變的渦輪增壓器的包括圖3中所示的上述多個(gè)葉片的配置的合適運(yùn)轉(zhuǎn)要求這些葉片的構(gòu)型做成既有利于以不產(chǎn)生過(guò)大的磨損的方式進(jìn)行所希望的葉片移動(dòng)如一種輕量的設(shè)計(jì)，又有利于氣體在渦輪殼體內(nèi)的高效流動(dòng)如不會(huì)助長(zhǎng)氣流泄漏。
圖4A和4B例示本發(fā)明的一種示范實(shí)施例的葉片64，該葉片特別設(shè)計(jì)用于幾何形狀可變的渦輪增壓器如圖3中所示的上述渦輪增壓器，以便滿足所有這些要求。圖5也表示該葉片的水平截面，以便對(duì)下面討論的那些葉片部件提供進(jìn)一步的參考。參照?qǐng)D4A和5，葉片64包括一個(gè)低壓或外翼面66、一個(gè)對(duì)置的高壓或內(nèi)翼面68以及軸向表面70和72(示于圖4B中)。這些葉片表面是相對(duì)于渦輪殼體內(nèi)的葉片位置而界定的。葉片64包括在低壓翼面66和高壓翼面68的對(duì)置的共用端部處的前緣74和后緣76。該葉片包括一個(gè)位于前緣74附近并從軸向表面79向外伸出的薄片78。薄片78的構(gòu)型做成以上述方式與一個(gè)組合環(huán)的槽與合，以便于葉片的驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明的葉片可以包括除了上述公開(kāi)的以外的翼面構(gòu)型。在一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的葉片可以有一能大于葉片長(zhǎng)度約0.16倍即位于葉片長(zhǎng)度的約0.16～0.50倍的翼面或徑向厚度(厚度在對(duì)置的內(nèi)外翼面之間測(cè)得，而長(zhǎng)度用葉片前后緣之間的直線測(cè)得)。此外，該外翼面可以是一個(gè)其曲率半徑小于葉片長(zhǎng)度的約0.8倍的凸形表面。其次，葉片前緣的特征是具有相當(dāng)大的曲率半徑，使得該外翼面的鄰近部分離驅(qū)動(dòng)薄片相當(dāng)遠(yuǎn)，由此在前緣附近產(chǎn)生一個(gè)增大的厚度。
此外，內(nèi)翼面可以設(shè)有一個(gè)連續(xù)的凸形(即由一單獨(dú)的曲率半徑界定的)，而可以有一由至少兩個(gè)不同形狀的區(qū)段界定的復(fù)合形狀。從前緣移動(dòng)，該內(nèi)翼面有一個(gè)由一大于前緣的曲率半徑的曲率半徑所界定的凸形部分，以便對(duì)該前緣畫(huà)輪廓或?qū)⑶熬壔旌系皆搩?nèi)表面中。該凸形部分以前緣74延伸到剛巧經(jīng)薄片78。從該凸形部分移動(dòng)，該內(nèi)表面有一個(gè)延伸到葉片后緣的凹形部分。
葉片的軸向表面70包括一個(gè)由實(shí)心表面區(qū)段和挖空表面區(qū)段兩者形成的復(fù)合表面，這兩個(gè)表面區(qū)段特定地安置定位，以避免沿軸向表面的不需要的氣流泄漏。如此處使用的，術(shù)語(yǔ)“實(shí)心的”用于指指定的表面部分是扁平的或平面的，相對(duì)于內(nèi)外翼面的界面邊緣不是凹進(jìn)的。在該示范的實(shí)施例中，葉片軸向表面70包括一個(gè)在內(nèi)外翼面68和66之間從葉片前緣74延伸到軸孔82的實(shí)心區(qū)段80。薄片78從該實(shí)心區(qū)段80伸出，而且該實(shí)心區(qū)段占據(jù)該軸向表面70的大部分表面積。在該示范的實(shí)施例中，該實(shí)心區(qū)段占據(jù)的軸向表面積大于約25％，優(yōu)選的大于約50％，更優(yōu)選的大于55％。
對(duì)于在圖3中所示的上述幾何形狀可變的渦輪增壓器內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的葉片，葉片軸向表面的暴露于渦輪增壓器內(nèi)高壓差的部分和葉片的最會(huì)氣體泄漏的部分是葉片的對(duì)應(yīng)于該組合環(huán)的疊合的部分，更確切地說(shuō)，是組合環(huán)槽的疊合部分。可以推理，高壓氣體能通過(guò)組合環(huán)經(jīng)過(guò)這些槽引到葉片的軸向表面上。為此，軸向表面70的構(gòu)型做成具有的實(shí)心區(qū)域80的位置對(duì)應(yīng)于組合環(huán)槽，以便對(duì)于通過(guò)該槽的任何高壓氣體能盡可能縮短泄漏路徑。
孔82的構(gòu)型做成其中能裝入一軸，以允許葉片在渦輪增壓器內(nèi)作樞軸式運(yùn)動(dòng)。在一示范的實(shí)施例中，孔82完全通過(guò)葉片伸出，并包括一個(gè)在其周?chē)牡匕仓玫陌济娌糠?4。該凹面部分84有利于壓平運(yùn)轉(zhuǎn)如壓花。葉片的軸向表面70上的緊密的平整度公差對(duì)于縮短泄漏路徑和滿足相關(guān)的效率損失是重要的。
葉片的軸向表面70包括一個(gè)挖空區(qū)段86，該區(qū)段86從界定軸孔82的一部分的壁88向后緣76延伸一段距離。挖空區(qū)域86由內(nèi)外翼面的對(duì)置的內(nèi)壁界定。挖空區(qū)段86占據(jù)軸向表面70的小部分表面積。在一示范的實(shí)施例中，挖空區(qū)域86占據(jù)的軸向表面積小于約40％，優(yōu)選地小于35％。
對(duì)于與圖3中所示的上述幾何形狀可變的渦輪增壓器一起運(yùn)轉(zhuǎn)的葉片，葉片軸向表面70的暴露于相當(dāng)?shù)偷膲翰畹牟糠质侨~片的從軸孔82延伸到后緣的部分。為此，氣體泄漏的可能性變小了，而且將該區(qū)段建造成具有挖空的構(gòu)型將有利于降低成本和減小轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量。
圖4B示出從另一軸向表面72觀看的葉片64的視圖。軸向表面72包括一種由實(shí)心和挖空兩表面區(qū)段組成的組合構(gòu)造，像軸向表面70一樣，是特定的定位安置以避免氣流泄漏不需要地通過(guò)其間。圖5中也示出該葉片軸向表面的特點(diǎn)。在該示范的實(shí)施例中，葉片軸向表面72包括一個(gè)在內(nèi)外翼面68和66之間從葉片前緣74延伸到軸孔82的挖空區(qū)段92。
更確切地說(shuō)，挖空區(qū)段90由對(duì)置的內(nèi)外翼面的內(nèi)壁和壁區(qū)段92界定，壁區(qū)段92限定延伸通過(guò)該葉片的軸孔82的邊界。如圖5中最清楚地示出的，在一示范的實(shí)施例中，挖空區(qū)段90的深度由沿對(duì)置的軸向表面70設(shè)置的實(shí)心區(qū)段80的內(nèi)壁部分94確定。挖空區(qū)段90所占據(jù)的軸向表面72的部分大體上近似于或等于由實(shí)心區(qū)段80所占據(jù)的軸向表面70的部分。在該示范的實(shí)施例中，挖空區(qū)段90占據(jù)軸向表面72的大部分表面積，例如占據(jù)大于約50％最好大于55％的軸向表面積。
像軸向表面70一樣，軸向表面72包括一個(gè)圍繞軸孔82同心地安置的凹形表面部分96。該凹形表面部分96便于壓平運(yùn)轉(zhuǎn)如壓花。為了縮短泄漏路徑和減少相關(guān)的效率損失，葉片的軸向表面72上的炭格平整度公差是重要的。
葉片軸向表面72還包括一個(gè)從軸孔82向后緣76延伸一段距離的實(shí)心區(qū)段98。實(shí)心區(qū)段98由內(nèi)外翼面界定，并占據(jù)軸向表面72的小部分表面積。實(shí)心區(qū)段98占據(jù)的一部分軸向表面72基本上類似于或等于挖空區(qū)段86占據(jù)的一部分軸向表面70。在一個(gè)示范的實(shí)施例中，實(shí)心區(qū)段98占據(jù)的軸向表面積小于40％，最好小于35％。
對(duì)于裝入圖3中所示的上述幾何形狀可變的渦輪增壓器內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的葉片，葉片軸向表面72的暴露于渦輪增壓器內(nèi)的高壓差的部分和葉片的最易受到氣體泄漏的部分是葉片的鄰近后緣的部分。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，葉片的這部分可以測(cè)量地沖擊渦輪效率。為此，軸向表面72的構(gòu)型做成具有位于該孔和后緣之間的實(shí)心區(qū)段98，以盡可能縮短對(duì)任何高壓氣體的泄漏路徑。此外，葉片軸向表面72的暴露于相當(dāng)?shù)偷膲翰畹牟糠质侨~片的從前緣延伸到軸孔82的部分。葉片軸向表面的該部分沿一個(gè)不受阻礙的光滑的扁平的噴嘴面滑動(dòng)，該處不存在產(chǎn)生顯著泄漏氣流的高壓氣源。為此，減小了氣體泄漏的可能性，有利于建造有一挖空構(gòu)型的該區(qū)段時(shí)降低成本和減小轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量。
本發(fā)明的葉片的構(gòu)型有意識(shí)地做成與軸向表面一起具有由實(shí)心區(qū)段和挖空區(qū)段的組合組成的區(qū)段。在一優(yōu)選實(shí)施例中，該實(shí)心和挖空區(qū)段設(shè)置在一個(gè)與另一葉片軸向表面上的相應(yīng)的挖空和實(shí)心區(qū)段對(duì)置的葉片軸向表面上。在該優(yōu)選實(shí)施例中，該實(shí)心和挖空區(qū)段位于葉片的前緣或后緣附近。以上述例示和描述的方式構(gòu)型的本發(fā)明的葉片，當(dāng)用于圖3中所示的渦輪增壓器裝置內(nèi)時(shí)，通過(guò)盡可能縮短沿每個(gè)軸向表面的實(shí)心和挖空部分的泄漏路徑而盡可能減小葉片軸向表面和相鄰的渦輪增壓器表面之間的氣體泄漏。
但是，可以理解，本發(fā)明的葉片可以包括其配置不同于上述例示和描述的而取決于特定的渦輪增壓器構(gòu)型和渦輪增壓器用途的實(shí)心和挖空區(qū)段的組合構(gòu)造。例如，本發(fā)明的葉片可以具有沿軸向表面不同地安置的實(shí)心和挖空區(qū)段，以便對(duì)付渦輪增壓器內(nèi)不同位置的高壓差。本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)是至少一個(gè)葉片軸向表面包括挖空和實(shí)心區(qū)段的組合。
本發(fā)明的葉片可以用用于制成傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)葉片的同一種類的材料制成。本發(fā)明的葉片可通過(guò)機(jī)加工或模壓工藝制成。在一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的葉片用金屬注射成形技術(shù)制成。本發(fā)明的葉片提供一種不同于實(shí)心葉片的理想的成本效益和輕量，而同時(shí)盡可能減小或消除渦輪增壓器內(nèi)的不希望的氣體泄漏效果。因此，本發(fā)明的葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)能提高葉片的可動(dòng)性，減小磨損效應(yīng)，提高渦輪增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，并延長(zhǎng)渦輪增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)使用壽命。
現(xiàn)在已經(jīng)按照專利法規(guī)的要求詳細(xì)地描述了本發(fā)明，該技術(shù)的專業(yè)人員可以理解，能對(duì)本文公開(kāi)的特定實(shí)施例進(jìn)行修改和替換。這些修改包括在本發(fā)明的范圍和意圖之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種幾何形狀可變的渦輪增壓器裝置，包括一個(gè)有一廢氣入口(42)和一出口(44)的渦輪殼體(40)，一個(gè)連接在入口(42)上的蝸殼和一個(gè)鄰近該蝸殼的噴嘴壁；一個(gè)被支承在渦輪殼體(40)內(nèi)并附接在軸(46)上的渦輪；多個(gè)被設(shè)置在渦輪殼體(40)內(nèi)而在廢氣入口(42)和渦輪之間的葉片(50)，每個(gè)葉片(50)包括一個(gè)定位在該渦輪附近的內(nèi)翼面表面(68)；一個(gè)定位與內(nèi)翼面(68)對(duì)置并與其平行的外翼面(66)；第一和第二軸向表面(70，72)，各自被安置成垂直于內(nèi)外翼面表面(68，66)并在側(cè)外翼面表面之間；一個(gè)沿第一內(nèi)外翼面表面結(jié)合部配置的前緣(74)；一個(gè)沿第二內(nèi)外翼面表面結(jié)合部配置的后緣(76)；其中第一和第二軸向表面(70，72)中的至少一個(gè)包括一實(shí)心區(qū)段和一挖空區(qū)段的復(fù)合結(jié)構(gòu)，該實(shí)心區(qū)段占據(jù)該軸向表面積的至少25％，并從前緣(74)向后緣(76)延伸，而該挖空區(qū)段從后緣(76)向前緣(74)延伸一段距離。
2.如權(quán)利要求1中所述的裝置，其特征在于，第一和第二軸向表面(70，72)各自包括該復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中第一軸向表面(70)的實(shí)心區(qū)段的位置與第二軸向表面(72)的挖空區(qū)段對(duì)置。
3.如權(quán)利要求1中所述的裝置，其特征在于，每個(gè)葉片(50)還包括一個(gè)在第一和第二軸向表面(70，72)的至少一個(gè)內(nèi)而用于裝入一桿的孔，其中該實(shí)心區(qū)段從前緣(74)向該孔延伸，而該挖空區(qū)段從該孔(36)向一鄰近該后緣(76)的位置延伸。
4.如權(quán)利要求1中所述的裝置，其特征在于，該實(shí)心區(qū)段占據(jù)第一軸向表面(70)的表面積的大于50％。
5.如權(quán)利要求1中所述的裝置，其特征在于，還包括一個(gè)從該實(shí)心區(qū)段向外凸出而位于前緣(74)附近的薄片(58)。
6.如權(quán)利要求3中所述的裝置，其特征在于，該孔從第一軸向表面(70)穿過(guò)葉片(50)至第二軸向表面(72)，其中該第一軸向表面(70)包括從前緣(74)延伸到該孔的實(shí)心區(qū)段和從該孔延伸到一個(gè)鄰近后緣(76)的位置的挖空區(qū)段，其中第二軸向表面(72)包括從前緣(74)延伸到該孔的挖空區(qū)段和從該孔延伸到后緣(76)的實(shí)心區(qū)段。
7.如權(quán)利要求6中所述的裝置，其特征在于，第一軸向表面(70)的實(shí)心區(qū)段占據(jù)第一軸向表面(70)的大部分表面積，而第二軸向表面(72)的挖空區(qū)段占據(jù)第二軸向表面(72)的大部分表面積。
8.如權(quán)利要求6中所述的裝置，其特征在于，還包括一個(gè)從第一軸向表面(70)向外凸出而位于前緣(74)附近的薄片(58)。
9.一種幾何形狀可變的渦輪增壓器，還包括一個(gè)有一廢氣入口(42)和一出口(44)的渦輪殼體(40)，一個(gè)連接在入口(42)上的蝸殼和一個(gè)鄰近該蝸殼的噴嘴壁；一個(gè)被支承在渦輪殼體(40)內(nèi)并附接在軸(46)上的渦輪；多個(gè)被設(shè)置在渦輪殼體(40)內(nèi)而在廢氣入口(42)和渦輪之間的葉片(50)，每個(gè)葉片(50)包括一個(gè)定位在該渦輪附近的內(nèi)翼面表面(68)；一個(gè)定位與內(nèi)翼面(68)對(duì)置并與其平行的外翼面表面(66)；垂直于內(nèi)外翼面表面(68，660并被配置在內(nèi)外翼面之間的第一和第二軸向表面(70，72)，其中該第二軸向表面(72)位于該噴嘴壁附近，一個(gè)沿第一內(nèi)外翼面表面結(jié)合部配置的前緣(74)；一個(gè)沿一第二內(nèi)外翼面表面結(jié)合部配置的后緣(76)；一個(gè)穿過(guò)第二軸向表面(72)設(shè)置的孔，用于在其中裝入一根被配置在葉片(50)和該噴嘴壁之間的桿；以及被設(shè)置在第一軸向表面(70)上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；一個(gè)沿第一軸向表面(70)被設(shè)置在葉片(50)附近的環(huán)狀組合環(huán)(62)，該環(huán)(62)包括用以與該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配合以便嚙合該多個(gè)葉片(50)而使葉片(50)在該渦輪增壓器內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；其中第一和第二軸向表面(70，72)中的至少一個(gè)包括一實(shí)心區(qū)段和一挖空區(qū)段的復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中該實(shí)心區(qū)段占據(jù)從前緣(74)向后緣(76)延伸的葉片軸向表面的表面積的至少25％，其中該挖空區(qū)段從后緣(76)向前緣(74)延伸一段距離。
10.如權(quán)利要求9中所述的裝置，其特征在于，該實(shí)心區(qū)段沿第一軸向表面(70)從前緣(74)延伸到一個(gè)鄰近第二軸向表面(72)中的孔的位置，而該實(shí)心區(qū)段沿第二軸向表面(72)從該孔延伸到后緣(76)。
11.如權(quán)利要求10中所述的裝置，其特征在于，該挖空區(qū)段沿第一軸向表面(70)從一鄰近后緣(76)的位置延伸到一鄰近第二軸向表面(72)中孔的位置，而且該挖空區(qū)段沿第二軸向表面(72)從前緣(74)延伸到一鄰近該孔的位置。
12.如權(quán)利要求10中所述的裝置，其特征在于，第一軸向表面(70)的實(shí)心區(qū)段占據(jù)葉片(50)的在前后緣(74，76)之間測(cè)得的第一軸向表面(70)的表面積的至少50％。
13.如權(quán)利要求9中所述的裝置，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是一個(gè)從葉片(50)向外凸出的薄片(58)，而該配合機(jī)構(gòu)是一個(gè)槽(60)。
全文摘要
一種幾何形狀可變的渦輪增壓器，包括設(shè)置在其中的有一鄰近渦輪的內(nèi)翼面(68)和一與內(nèi)翼面(68)對(duì)置而平行的外翼面(66)的葉片(50)。葉片(50)包括第一和第二軸向表面(70，72)，它們每個(gè)垂直于內(nèi)外翼面(68，66)并設(shè)置在內(nèi)外翼面之間。葉片的前緣(74)沿第一內(nèi)外翼面結(jié)合部設(shè)置，而其后緣(76)沿第二內(nèi)外翼面結(jié)合部設(shè)置。第一和第二軸向表面(70，72)之一或兩個(gè)有一復(fù)合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一個(gè)從前緣向后緣延伸一段距離的實(shí)心區(qū)段和一個(gè)從后緣向前緣延伸一段距離的挖空區(qū)段。
文檔編號(hào)F01D5/18GK1882764SQ200480033927
公開(kāi)日2006年12月20日 申請(qǐng)日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者B·D·措林格爾, D·H·里特邁爾, K·P·斯拉普斯基 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司