具有子午線劃分渦輪殼體的軸向渦輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有子午線劃分渦輪殼體的軸向渦輪。用于渦輪增壓器的無定子軸向渦輪具有限定子午線劃分渦狀物的渦輪殼體組件，所述子午線劃分渦狀物周向地延伸并且圍繞所述渦輪葉輪，所述子午線劃分渦狀物限定圍繞所述渦輪葉輪大致整周地延伸的第一渦狀物和圍繞所述渦輪葉輪大致整周地延伸的分離的第二渦狀物。所述渦輪殼體組件限定：用于第一和第二渦狀物中的每個的分離的入口，分離的排氣流通過所述入口被接收；以及分別用于所述第一和第二渦狀物中的每個的分離的第一和第二出口，相應(yīng)排氣流通過所述第一和第二出口大致沿渦輪葉輪的軸向方向被供給到所述渦輪葉輪的入口側(cè)中。
【專利說明】具有子午線劃分渦輪殼體的軸向渦輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦輪增壓器，其中渦輪增壓器的渦輪由來自往復(fù)式發(fā)動機的排氣驅(qū)動。本發(fā)明更具體地涉及渦輪殼體，所述渦輪殼體被劃分為多個大致分離的部分，每個部分由分離的排氣系統(tǒng)來供給。
【背景技術(shù)】
[0002]在多活塞往復(fù)式發(fā)動機中，已知的是，設(shè)計排氣系統(tǒng)以使得利用在排氣流中出現(xiàn)的壓力脈沖。特別地，已知的是使用所謂的“脈沖分離”，其中發(fā)動機的汽缸被劃分為多個子組，來自汽缸的每個子組的脈沖借助于具有對每個子組來說獨立的排氣通道而與來自其它子組的脈沖大致隔離。最佳地利用所述脈沖分離，期望最小化汽缸的分離組之間的傳送或“串?dāng)_”。因此，在渦輪增壓發(fā)動機的情況下，有利的是保持一直到渦輪增壓器的渦輪中的分離排氣通道。因此，供應(yīng)有排氣的渦輪殼體通常被劃分為多個大致分離的部分。
[0003]基本上存在將渦輪殼體進行劃分的兩種情形:(I)子午線劃分；和(2)扇區(qū)劃分。在子午線劃分的渦輪殼體中，渦狀物或室圍繞渦輪葉輪并且排氣被供應(yīng)到其中，所述渦狀物或室在子午平面內(nèi)被劃分為多個通道，以使得每個通道占據(jù)大致整個圓周并且所述通道在軸向方向上彼此連續(xù)，例如，如在美國專利號4，027，994中的圖4所示的。
[0004]在扇區(qū)劃分渦輪殼體中，大致環(huán)形室被劃分為成角度扇區(qū)，每個成角度扇區(qū)僅僅占據(jù)圓周的一部分以使得通道在周向方向上彼此連續(xù)，例如如在美國專利號6，260，358中的圖2所示的。此圖也示出了引導(dǎo)葉片12，所述引導(dǎo)葉片正好布置在所述室的徑向內(nèi)部，并且將所述流引導(dǎo)到渦輪葉輪中。
[0005]本公開涉及子午線劃分渦輪殼體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開具體地涉及一種用于渦輪增壓器的渦輪，并且涉及具有這種渦輪的渦輪增壓器，其中子午線劃分渦輪殼體將兩個分離的排氣流供應(yīng)到“無定子”軸向渦輪。術(shù)語“無定子”意味著渦輪具有旋轉(zhuǎn)葉片但是沒有定子，并且具體地不具有用于將所述流引導(dǎo)到葉片中的入口定子。這樣的入口定子在軸向渦輪領(lǐng)域通常被稱為“噴嘴”，且因此，本公開的軸向渦輪也可以被稱為“無噴嘴”的。
[0007]因此，在本文公開的一個實施例中，無定子軸向渦輪包括軸向渦輪葉輪以及供安裝所述渦輪葉輪的渦輪殼體組件，所述軸向渦輪葉輪包括輪轂和從所述輪轂大致徑向向外地延伸的多個葉片，所述渦輪殼體組件限定周向地延伸并且環(huán)繞渦輪葉輪的子午線劃分渦狀物，所述子午線劃分渦狀物限定繞渦輪葉輪大致整周地延伸的第一渦狀物和繞渦輪葉輪大致整周地延伸的分離的第二渦狀物。渦輪殼體組件限定用于第一和第二渦狀物中的每個的分離入口，分離的排氣流可以通過所述入口被接收。
[0008]渦輪殼體組件還限定分別用于第一和第二渦狀物中的每個的分離的第一和第二出口，分離的排氣流通過所述第一和第二出口大致沿渦輪葉輪的軸向方向被供應(yīng)到渦輪葉輪的入口側(cè)。第一出口位于第二出口的大致徑向外部，使得來自第一出口的排氣被供給到渦輪葉輪的入口側(cè)的徑向外部部分，且來自第二出口的排氣被供給到渦輪葉輪的入口側(cè)的徑向內(nèi)部部分。
[0009]渦輪殼體組件限定周向地和徑向地延伸的劃分壁，所述劃分壁將第一渦狀物與第二渦狀物分離，第一出口部分地由劃分壁的徑向內(nèi)部部分限定，第二出口部分地由劃分壁的徑向內(nèi)部部分限定。在一個實施例中，劃分壁的徑向內(nèi)部部分彎曲，以使其徑向內(nèi)端大致沿軸向方向延伸。
[0010]第一出口被限定在劃分壁與渦輪殼體組件的末端罩之間，末端罩與渦輪葉輪的輪轂一起界定排氣通過渦輪葉輪的流路。
[0011]渦輪殼體組件限定從劃分壁的徑向內(nèi)部部分徑向向內(nèi)地隔開的壁，第二出口被限定在所述壁和所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分之間。在一個實施例中，渦輪殼體組件包括渦輪殼體和分離地形成的遮熱罩(例如，成形金屬板部分)，其中遮熱罩限定所述壁。
[0012]在一個實施例中，遮熱罩與劃分壁的徑向內(nèi)部部分相類似地彎曲，使得遮熱罩的徑向內(nèi)端大致沿軸向方向延伸。遮熱罩的徑向內(nèi)端處于與葉片的前緣的徑向內(nèi)端相對應(yīng)的徑向位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]在已經(jīng)總體上這樣描述本發(fā)明之后，現(xiàn)在將參考附圖，所述附圖不必按比例繪制，且其中:
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的渦輪增壓器的軸向截面圖；
[0015]圖2是圖1的放大部分；
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的渦輪增壓器的渦輪部分的截面圖；
[0017]圖4是圖3中的渦輪的截面立體圖；
[0018]圖5是圖3中的渦輪的遮熱罩的立體圖；
[0019]圖6是圖3中的渦輪的子午線遮熱罩的立體圖；以及
[0020]圖7是與子午線遮熱罩裝配在一起的遮熱罩的截面圖。
【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)在將在下文參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的一些實施例，但并非全部實施例。當(dāng)然，這些發(fā)明可以以許多不同形式被實施并且應(yīng)當(dāng)被認為不局限于本文所述的實施例；更確切地說，這些實施例被提供以使本公開將滿足于可適用的法律要求。貫穿全文，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。
[0022]圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的渦輪增壓器201。該渦輪增壓器201在許多方面與美國專利號8，353，161、美國專利申請?zhí)?2 / 799，182、專利申請?zhí)?2 / 799，195和美國專利申請?zhí)?2 / 799，196中描述的渦輪增壓器相似，所有這些文獻通過參考被并入本文。參照圖1，在本發(fā)明的一個實施例中，渦輪增壓器201包括渦輪增壓器殼體和轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子構(gòu)造成在渦輪增壓器殼體內(nèi)沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線203在一組軸承上旋轉(zhuǎn)。該渦輪增壓器殼體包括渦輪殼體205、壓縮機殼體207、和將渦輪殼體連接到壓縮機殼體的軸承殼體209( S卩，中間殼體，其容納徑向和推力軸承)。轉(zhuǎn)子包括大致定位在渦輪殼體內(nèi)的軸向渦輪葉輪211、大致定位在壓縮機殼體內(nèi)的徑向壓縮機葉輪213、以及軸215，所述軸215沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線延伸并且穿過軸承殼體，以將渦輪葉輪連接到壓縮機葉輪并且使得渦輪葉輪驅(qū)動壓縮機葉輪以使其繞旋轉(zhuǎn)軸線203旋轉(zhuǎn)。
[0023]渦輪殼體205和渦輪葉輪211形成渦輪或渦輪組件，其構(gòu)造成接收來自發(fā)動機的排氣歧管的高壓和高溫排氣。借助于作用在渦輪葉輪的多個葉片231上的高壓和高溫排氣，渦輪葉輪(以及因此轉(zhuǎn)子)被驅(qū)動成繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線203旋轉(zhuǎn)。排氣在傳過葉片時被膨脹至較低的總壓力，并且經(jīng)由渦輪出口 210大致軸向地釋放到排氣系統(tǒng)(未示出)中。
[0024]渦輪葉輪211是軸向流渦輪葉輪，這意味著排氣大致沿軸向方向進入葉輪(雖然所述流具有大致周向或渦旋方向的分量)，這與徑向流入葉輪相區(qū)分，在徑向流入葉輪中，進入的流大致徑向向內(nèi)地被引導(dǎo)至葉輪。渦輪葉輪211的外徑(如由葉片231的徑向外部末端所限定的)從渦輪葉輪的入口側(cè)到出口側(cè)是大致恒定的。
[0025]壓縮機殼體207和壓縮機葉輪213形成徑向壓縮機。壓縮機葉輪由排氣驅(qū)動的渦輪葉輪211經(jīng)由軸215而被驅(qū)動以旋轉(zhuǎn)，所述壓縮機葉輪構(gòu)造成將軸向地接收的輸入空氣(例如，環(huán)境空氣，或來自多級壓縮機的先前級的已加壓空氣)壓縮成加壓空氣流，所述加壓空氣流可以從壓縮機被周向地且徑向地噴射并且被傳送到發(fā)動機進氣口。
[0026]參照圖1和2，渦輪殼體205形成排氣入口通道217，其被構(gòu)造成沿法向于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線203且從旋轉(zhuǎn)軸線203徑向偏移的方向接收來自發(fā)動機的排氣。以這樣的方式設(shè)計往復(fù)式發(fā)動機的排氣系統(tǒng)是有優(yōu)勢的，即，利用在排氣流中出現(xiàn)的壓力脈沖。具體地，已知采用所謂的“脈沖分離”，其中發(fā)動機汽缸被劃分為多個子組，并且來自汽缸的每個子組的脈沖借助于每個子組都具有獨立的排氣通道而與其他子組的脈沖相隔離。為了最好地利用脈沖分離，期望使得分離的排氣通道之間的傳送或串?dāng)_最小化。因此，在渦輪增壓發(fā)動機的情況下，有利的是保持一直到渦輪增壓器的渦輪中的分離排氣通道。為此，渦輪增壓器的渦輪殼體205有利地包括子午線劃分渦輪殼體。具體地，排氣入口通道217限定兩個分離的通道，其中一個通道接收來自發(fā)動機汽缸的一個子組的排氣并且另一通道接收來自發(fā)動機汽缸的另一子組的排氣。渦輪殼體也限定大致環(huán)形室219，其被劃分為兩個渦狀物219a和21%，所述渦狀物彼此被分離并且分別經(jīng)由排氣入口通道217的分離通道被供應(yīng)排氣。根據(jù)本發(fā)明可采用各種數(shù)量的渦狀物，因此，雖然兩個渦狀物在附圖中被描述，但是需要的話可以使用大于兩個渦狀物。
[0027]圖1和2描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中大致環(huán)形室219被子午線劃分為兩個渦狀物219a和21%，每個占據(jù)所述室的圓周的大致360度。所述室通過繞圓周大致整周地延伸的壁220被劃分為分離的渦狀物。每個渦狀物219a和219b具有其自身的分離的出口，排氣從渦狀物通過出口被排出到渦輪葉輪211的入口中。為此，渦輪殼體組件包括劃分構(gòu)件240，其被描述為與渦輪殼體205分離地形成的部分，但是其可替代地可以與渦輪殼體整體地形成。劃分構(gòu)件240限定劃分壁242，其是360度周向連續(xù)壁，該壁大體上形成渦狀物劃分壁220的延伸部。劃分壁242由多個周向隔開的支撐構(gòu)件244支撐，所述支撐構(gòu)件大致軸向地延伸且具有接合到劃分壁242的第一端和接合到劃分構(gòu)件240的環(huán)狀部分246的軸向相對的第二端。因此，在隔開的支撐構(gòu)件244之間存在開口，以用于使得來自第二渦狀物219b的排氣流從其流過。徑向向外延伸的凸緣248被形成在劃分構(gòu)件的環(huán)狀部分246上。[0028]渦輪殼體組件進一步包括遮熱罩221。該遮熱罩221具有徑向凸緣部225，其被捕獲或夾設(shè)在渦輪殼體205和中間殼體209之間，并且鄰近劃分構(gòu)件240的凸緣248，如圖1和2所示。大致管狀的軸向延伸部226從徑向凸緣部225延伸小段距離，且與錐形部227接合，該錐形部227軸向地且徑向向內(nèi)地延伸，以形成到渦輪葉輪211的軸向入口的徑向內(nèi)部邊界。
[0029]根據(jù)本發(fā)明，渦輪殼體組件限定周向地且徑向地延伸的劃分壁，其將第一渦狀物與第二渦狀物分離，來自第一渦狀物219 a的第一出口部分地由劃分壁的徑向內(nèi)部部分限定，而來自第二渦狀物219b的第二出口也部分地由劃分壁的徑向內(nèi)部部分限定。在圖1和2的實施例中，該劃分壁的徑向內(nèi)部部分組成分離劃分構(gòu)件240的劃分壁242。該徑向內(nèi)部部分彎曲以使其徑向內(nèi)端部沿大致軸向方向延伸。來自第一渦狀物219a的第一出口被限定在劃分壁242與渦輪殼體的末端罩206之間，該末端罩與渦輪葉輪的輪轂一起界定用于排氣通過渦輪葉輪的流路。
[0030]此外，根據(jù)圖1和2的實施例，渦輪殼體組件限定從劃分壁的徑向內(nèi)部部分242徑向向內(nèi)地隔開的壁，渦狀物21%的第二出口被限定在所述壁與劃分壁的徑向內(nèi)部部分之間。在該實施例中，該壁構(gòu)成遮熱罩221的錐形部227。該壁或錐形部227也彎曲以使其徑向內(nèi)端大致沿軸向方向延伸。所述錐形部227的徑向內(nèi)端處于與葉片231的前緣的徑向內(nèi)端相對應(yīng)的徑向位置。遮熱罩221和劃分構(gòu)件240因此將每個排氣流從兩個渦狀物219a和219b大致沿軸向方向(即，在葉片231的前緣幾乎沒有或沒有徑向速度分量)引導(dǎo)到渦輪葉輪211中。第一出口大致位于第二出口的徑向外部，以使來自第一渦狀物219a的排氣被供應(yīng)到渦輪葉輪211的入口側(cè)的徑向外部部分并且來自第二渦狀物219b的排氣被供應(yīng)到渦輪葉輪的入口側(cè)的徑向內(nèi)部部分。
[0031]該實施例的渦輪采用無葉片或無定子設(shè)計，在本文也被稱為“無噴嘴”渦輪。與具有葉片或噴嘴的設(shè)計相比，上述設(shè)計有利地是成本有效的、可靠的(因為，這免除了在如下環(huán)境中的部件，在該環(huán)境中所述部件很可能被腐蝕)、避免摩擦壓力損失、并且避免建立臨界喉管區(qū)，在某些操作條件下所述臨界喉管區(qū)會阻塞所述流。在入口處不存在葉片或噴嘴意味著:進入葉輪211的流具有大致周向或渦旋的速度分量。
[0032]參照圖2-4，渦狀物219a和219b中的每個包括向內(nèi)螺旋通道，其表征為向內(nèi)螺旋前進并且會聚以使得排氣加速的會聚截面，并且當(dāng)排氣軸向向下游改變方向并且軸向地撞擊在葉片231的上游端時，所述排氣在發(fā)動機(和因此渦輪增壓器的)的至少某些操作條件下實現(xiàn)超音速的速度。因此，在渦狀物219a和219b的內(nèi)部半徑中的被加速的排氣流的潛在超音速流沿大致軸向方向被弓I導(dǎo)至渦輪葉輪211中。
[0033]參照圖1，壓縮機殼體207和壓縮機葉輪213形成雙重平行徑向壓縮機。更具體地，壓縮機葉輪具有兩組背靠背地定向的推進器葉片。第一組推進器葉片301定向成傳統(tǒng)構(gòu)造，其中入口軸向向外(遠離渦輪)以接收來自該方向的空氣。第二組推進器葉片303被定向成反轉(zhuǎn)構(gòu)造，其中入口軸向向內(nèi)(朝向渦輪)以接收沿切向地傳送并且改變方向從而軸向地進入到第二組推進器葉片中的空氣。第一組和第二組推進器葉片可以被制造成單個、整體式葉輪的形式(例如，如所示的)，或可以包括多個部分的組件。
[0034]壓縮機殼體207被構(gòu)造成將入口空氣引導(dǎo)到平行的每組壓縮機葉片，并且引導(dǎo)來自每個壓縮機的加壓氣體的傳送。在該實施例中，壓縮機殼體包括兩個分離的軸向定位的空氣入口 ；亦即，第一空氣入口通道305和第二空氣入口通道307，所述第一空氣入口通道布置成鄰近壓縮機殼體的末端以將入口空氣沿軸向方向傳送到第一壓縮機葉片301，所述第二空氣入口通道與第一空氣入口通道305分離。由壓縮機葉輪213提供的加壓空氣從每組推進器葉片301和303徑向地被引導(dǎo)通過單個擴散器311而到達壓縮機渦狀物313。
[0035]該雙通道、平行、徑向壓縮機構(gòu)造與可比較的單通道徑向壓縮機相比可以在更高速度下操作，并且在穩(wěn)態(tài)操作下可以基本不產(chǎn)生軸向負荷。較高的操作速度通常將會更好地匹配軸向渦輪的操作速度。
[0036]本發(fā)明的第二實施例在圖3到7中被描述。該第二實施方式與上述的第一實施例大致相似，因此，下面的描述將主要關(guān)注不同之處，所述不同之處涉及用于限定從渦狀物219a和219b到渦輪葉輪中的第一和第二出口的結(jié)構(gòu)。具體地，在第二實施例中，劃分壁的徑向內(nèi)部部分由劃分構(gòu)件240’形成，所述劃分構(gòu)件240’配置為環(huán)狀部分，其大致對應(yīng)于第一實施例中的劃分構(gòu)件240的劃分壁242。但是，劃分構(gòu)件240’不包括支撐構(gòu)件和用于支撐劃分構(gòu)件240’的另一環(huán)狀部分。相反，支撐構(gòu)件和環(huán)狀部分由遮熱罩221’來提供。
[0037]遮熱罩221’與第一實施例中的遮熱罩221大致相似，并且因此其包括徑向凸緣部225’、短的大致管狀部226’、和錐形部227’，它們都大致對應(yīng)于第一實施例中的凸緣部225、管狀部226、和錐形部227。相對于第一實施例來說的主要不同在于,提供在遮熱罩221’上的多個周向隔開的支撐構(gòu)件222。所述支撐構(gòu)件222大致軸向地延伸，且具有至少某種程度相對于傳過相鄰支撐構(gòu)件222之間的開口或空間的排氣的渦旋方向來說的流線型的形狀。在每個支撐構(gòu)件222的遠端或自由端是針或銷部分224。
[0038]劃分構(gòu)件240’包括多個周向隔開的孔241，以用于接收所述遮熱罩221’的銷部分224。所述孔241比支撐構(gòu)件222更小，因此所述劃分構(gòu)件240’抵靠支撐構(gòu)件的端部，并防止支撐構(gòu)件移動成軸向地更靠近遮熱罩的管狀部分226’。參照圖3，防止劃分構(gòu)件240’軸向遠離遮熱罩進行運動，并且劃分構(gòu)件240’借助于鄰接渦輪殼體的臺階狀部分而被徑向地居中，所述臺階狀部分與劃分構(gòu)件的臺階狀部分在形狀上互補。在這樣定位的情況下，劃分構(gòu)件240’有效地形成為渦狀物劃分壁220的延伸部。
[0039]來自第一渦狀物219a的第一出口因此形成在劃分構(gòu)件240’和渦輪末端罩之間，并且來自第二渦輪219b的第二出口形成在劃分構(gòu)件240’與遮熱罩221’的錐形部227’之間。
[0040]出于多個原因，本文所述的實施例的構(gòu)造是很重要的。如所述的，渦輪殼體的子午線劃分部一直延伸到渦輪葉輪211的入口，所述子午線劃分部盡可能合理地維持將來自發(fā)動機汽缸的一個子組的排氣流的脈沖與來自汽缸的另一子組的排氣流的脈沖相分離或隔離。該脈沖分離由于改進的閥充氣交換和對增壓的降低需求而可以改進內(nèi)燃發(fā)動機的總效率。
[0041]此外，所述實施例的構(gòu)造對于克服限制小型汽油動力發(fā)動機上的渦輪增壓器的效力的效率限制來說尤其有效，其中，傳統(tǒng)軸向渦輪的實際限制致使它們在實際和有效使用方面相對低效。
[0042]所述實施例提供一種具有大葉片的有效渦輪，所述大葉片可以有效地被制造，甚至小規(guī)模地(in small size)被制造?？杀容^的大尺寸和較小的數(shù)量的軸向渦輪葉片非常適于小規(guī)模地被鑄造，而更小葉片對于傳統(tǒng)鑄造技術(shù)來說可能太小。當(dāng)應(yīng)用于非常小的渦輪時，大葉片不需要可能為限制性的制造公差。
[0043]特別地，使用無軸向負荷渦輪或無軸向負荷壓縮機與其傳統(tǒng)軸向負荷渦輪或壓縮機相比更低效。此外，渦輪和壓縮機通常構(gòu)造成具有部分抵消的軸向負荷。雖然這些負荷是不完美地被匹配，但是它們確實提供對軸向負荷的至少一定緩解。如果僅一個部件(即，渦輪或壓縮機)不產(chǎn)生軸向負荷，那么來自另一部件的剩余負荷不會局部地抵消，并且出現(xiàn)甚至更大的軸向負荷，從而需要甚至更大的推力軸承。
[0044]在所述的實施例中，無軸向負荷壓縮機與無軸向負荷渦輪結(jié)合，從而允許更有效得多地使用推力軸承?？梢韵嘈?，在某些實施例中，推力負荷要求可以小到僅僅為傳統(tǒng)軸向負荷渦輪或壓縮機中的20%。構(gòu)造成承載這種小負荷的軸承可以被適用，以大致更具有能源效率。結(jié)果，盡管系統(tǒng)部件中的一些潛在地具有較低效率，但是渦輪增壓器的總系統(tǒng)效率可以顯著高于傳統(tǒng)渦輪增壓器中的。
[0045]雖然許多傳統(tǒng)渦輪增壓器被設(shè)計成不產(chǎn)生下游渦旋，但是本發(fā)明的一些實施例可以構(gòu)造有葉片，所述葉片產(chǎn)生負向的或甚至正向的渦旋。在根據(jù)本發(fā)明來設(shè)計渦輪時，與當(dāng)幾乎不產(chǎn)生或不產(chǎn)生軸向負荷時提取能量的效率相比，可能更不太關(guān)注下游渦旋的產(chǎn)生。
[0046]在從前述描述和相關(guān)附圖中呈現(xiàn)的教導(dǎo)受益之后，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的本領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到本文所述的本發(fā)明的許多修改和其它實施例。例如，雖然上述的實施例采用從渦輪殼體分離地形成并且限定從兩個渦狀物到軸向渦輪葉輪中的流路的一對構(gòu)件，但是替代性地，可以使用與渦輪殼體分離地形成的單個構(gòu)件(例如，遮熱罩221和劃分構(gòu)件240可以一起成為一個整體件；類似地，遮熱罩221’和劃分構(gòu)件240’可以一起成為一個整體件)。作為另一替代方式，限定從兩個渦狀物到軸向渦輪葉輪中的出口的構(gòu)件可以整體地形成為渦輪殼體的一部分。作為又另一替代方式，由劃分壁220實現(xiàn)的兩個分離的排氣流的分隔可以終止于具有比渦輪葉輪的最大末端半徑稍大的半徑的部位，并且可以省除單獨的劃分構(gòu)件。因此，需要理解的是，本發(fā)明不限于所公開的具體實施例，并且修改和其它實施例旨在被包括在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。盡管具體術(shù)語在本文被使用，但是它們僅僅被用于通用和描述性意義的而不是出于限制的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于排氣驅(qū)動的渦輪增壓器的軸向渦輪，所述渦輪不具有入口定子，并且包括: 軸向渦輪葉輪，所述軸向渦輪葉輪包括輪轂和從所述輪轂大致徑向向外地延伸的多個葉片；以及 供安裝所述渦輪葉輪的渦輪殼體組件，所述渦輪殼體組件包括限定子午線劃分渦狀物的渦輪殼體，所述子午線劃分渦狀物周向地延伸并且圍繞所述渦輪葉輪，所述子午線劃分渦狀物限定圍繞所述渦輪葉輪大致整周地延伸的第一渦狀物和圍繞所述渦輪葉輪大致整周地延伸的分離的第二渦狀物； 所述渦輪殼體組件限定分別用于所述第一和第二渦狀物中的每個的分離的入口，分離的排氣流通過所述入口被接收； 所述渦輪殼體組件限定分別用于所述第一和第二渦狀物中的每個的分離的第一和第二出口，相應(yīng)排氣流通過所述第一和第二出口被供給到所述渦輪葉輪的入口側(cè)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的軸向渦輪，其中，所述第一和第二出口配置成使得相應(yīng)排氣流大致沿軸向方向被供給到所述渦輪葉輪中，并且使得所述第一出口位于所述第二出口的大致徑向外部，以使得來自所述第一出口的排氣被供給到所述渦輪葉輪的入口側(cè)的徑向外部部分并且來自所述第二出口的排氣被供給到所述渦輪葉輪的入口側(cè)的徑向內(nèi)部部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的軸向渦輪，其中，所述渦輪殼體組件限定周向地并且徑向地延伸的劃分壁，所述劃分壁將所述第一渦狀物與所述第二渦狀物分離，所述第一出口部分地由所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分限定，所述第二出口部分地由所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分限定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸向渦輪，其中，所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分彎曲以使其徑向內(nèi)端大致沿軸向方向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸向渦輪，其中，所述渦輪殼體組件限定從所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分徑向向內(nèi)地隔開的壁，所述第二出口被限定在所述壁與所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸向渦輪，其中，所述渦輪殼體組件包括所述渦輪殼體和分離地形成的遮熱罩，其中，所述遮熱罩限定所述壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸向渦輪，其中，所述遮熱罩是成形金屬板部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸向渦輪，其中，所述遮熱罩與所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分相似地彎曲，以使所述遮熱罩的徑向內(nèi)端大致沿軸向方向延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸向渦輪，其中，所述遮熱罩的徑向內(nèi)端位于與所述葉片的前緣的徑向內(nèi)端相對應(yīng)的徑向位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸向渦輪，其中，所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分是劃分構(gòu)件的一部分，其是從所述渦輪殼體分離地形成的部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的軸向渦輪，其中，所述遮熱罩限定多個周向隔開的支撐構(gòu)件，所述支撐構(gòu)件軸向地延伸且與所述劃分構(gòu)件接合，以相對于所述遮熱罩軸向地定位所述劃分構(gòu)件。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸向渦輪，其中，所述第一出口被限定在所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分與所述渦輪殼體組件的末端罩之間，所述末端罩和所述渦輪葉輪的輪轂一起界定排氣通過所述渦輪葉輪的流路。
13.—種渦輪增壓器，所述渦輪增壓器包括: 軸向渦輪，所述軸向渦輪不具有入口定子，并且所述軸向渦輪包括: 軸向渦輪葉輪，所述軸向渦輪葉輪包括輪轂和從所述輪轂大致徑向向外地延伸的多個葉片；以及 供安裝所述渦輪葉輪的渦輪殼體組件，所述渦輪殼體組件包括限定子午線劃分渦狀物的渦輪殼體，所述子午線劃分渦狀物周向地延伸并且圍繞所述渦輪葉輪，所述子午線劃分渦狀物限定圍繞所述渦輪葉輪大致整周地延伸的第一渦狀物和圍繞所述渦輪葉輪大致整周地延伸的分離的第二渦狀物； 所述渦輪殼體組件限定分別用于所述第一和第二渦狀物中的每個的分離的入口，分離的排氣流通過所述入口被接收； 所述渦輪殼體組件限定分別用于所述第一和第二渦狀物中的每個的分離的第一和第二出口，相應(yīng)排氣流通過所述第一和第二出口被供給到所述渦輪葉輪的入口側(cè)中； 壓縮機，所述壓縮機包括安裝在壓縮機殼體內(nèi)的壓縮機葉輪，所述壓縮機殼體限定從所述壓縮機葉輪接收加壓空氣的壓縮排氣渦狀物； 軸，所述軸具有附接到所述壓縮機葉輪上的一端以及附接到所述渦輪葉輪上的相對端；和 中間殼體組件，所述中間殼體組件被連接在所述渦輪殼體組件和所述壓縮機殼體之間，所述中間殼體組件容納用于所述軸的軸承。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的渦輪增壓器，其中，所述第一和第二出口配置成使得相應(yīng)排氣流大致沿軸向方向被供給到所述渦輪葉輪中，并且使得所述第一出口位于所述第二出口的大致徑向外部，以使得來自所述第一出口的排氣被供給到所述渦輪葉輪的入口側(cè)的徑向外部部分并且來自所述第二出口的排氣被供給到所述渦輪葉輪的入口側(cè)的徑向內(nèi)部部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪殼體組件限定周向地并且徑向地延伸的劃分壁，所述劃分壁將所述第一渦狀物與所述第二渦狀物分離，所述第一出口部分地由所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分限定，所述第二出口部分地由所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分限定。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的渦輪增壓器，其中，所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分彎曲以使其徑向內(nèi)端大致沿軸向方向延伸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪殼體組件限定從所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分徑向向內(nèi)地隔開的壁，所述第二出口被限定在所述壁與所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的渦輪增壓器，其中，所述渦輪殼體組件包括所述渦輪殼體和分離地形成的遮熱罩，其中，所述遮熱罩限定所述壁。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的渦輪增壓器，其中，所述遮熱罩是成形金屬板部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的渦輪增壓器，其中，所述遮熱罩與所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分相似地彎曲，以使所述遮熱罩的徑向內(nèi)端大致沿軸向方向延伸。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的渦輪增壓器，其中，所述遮熱罩的徑向內(nèi)端位于與所述葉片的前緣的徑向內(nèi)端相對應(yīng)的徑向位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的渦輪增壓器，其中，所述第一出口被限定在所述劃分壁的徑向內(nèi)部部分與所 述渦輪殼體組件的末端罩之間，所述末端罩和所述渦輪葉輪的輪轂一起界定排氣通過所述渦輪葉輪的流路。
【文檔編號】F02B37/00GK103967590SQ201410142828
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月1日
【發(fā)明者】V·豪斯特, V·凱爾斯 申請人:霍尼韋爾國際公司