專利名稱：具有金屬外殼的可變幾何形狀的渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及一種有可變渦輪入口幾何形狀的渦輪增壓器。更具體地說，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)方案(arrangement)，用于獨立于渦輪殼體的可變進口葉片支撐。
背景技術(shù)：
在渦輪增壓器中，經(jīng)常希望控制進入渦輪中廢氣的氣流，以提高效率或操作范圍。采用可變噴嘴的不同構(gòu)形(configuration)以控制廢氣氣流。繞渦輪入口環(huán)形地設(shè)置多重旋轉(zhuǎn)葉片，以改變?nèi)~片之間通道噴口面積，是一種已成功使用在現(xiàn)有渦輪增壓器的途徑。Swihart等的發(fā)明名稱為“可變噴嘴渦輪機的驅(qū)動系統(tǒng)”的美國第4,679,984號專利和Fleury的名稱為“用于可變噴嘴渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)葉片驅(qū)動機構(gòu)的懸架(Suspension)”的美國第4,804,316號專利(該專利與本發(fā)明申請有共同的受讓人)公開了用于實現(xiàn)可變噴嘴方法的不同途徑。
雖然，多重葉片可變噴嘴渦輪增壓器已極大地增加了渦輪增壓器的總效率和能力，但葉片支撐和葉片驅(qū)動結(jié)構(gòu)的復雜性增加了制造成本，并因此而帶來了維護問題。另外，葉片支撐結(jié)構(gòu)與渦輪殼體的連接限制了在渦輪殼體設(shè)計和結(jié)構(gòu)方面的靈活性。渦輪殼體是巨大的熱負荷，這可影響自動應用中發(fā)射系統(tǒng)的性能。此外，渦輪殼體與排氣歧管的整體化可降低自動渦輪增壓器安裝的零部件數(shù)量和復雜性。因此，希望提供獨立于渦輪增壓器殼體的可變噴嘴結(jié)構(gòu)支撐方案，以改進驅(qū)動系統(tǒng)，從而增加可靠性，并且降低使用它們的渦輪增壓器的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
采用本發(fā)明的可變幾何形狀渦輪增壓器包括具有中心孔的中央殼體，以安裝軸承組件，該軸承組件支撐一個軸，該軸的第一端安裝渦輪飛輪，第二端安裝壓縮機葉輪。包圍葉輪的壓縮機殼體連接于中央殼體，并且具有空氣入口和壓縮空氣出口。
具有基座和插入體的支架(cartridge)連接于中央殼體與壓縮機殼體相對。該支架包括基座和插入體。基座和插入體互相形成廢氣進氣噴嘴，并且該噴嘴具有排氣口，該排氣口具有與渦輪飛輪相匹配的空氣動力學的形狀。
多個具有旋轉(zhuǎn)桿的葉片提供可變噴嘴，旋轉(zhuǎn)桿從基本平行于內(nèi)噴嘴壁的第一表面伸展。桿容納在內(nèi)噴嘴壁上的基座的圓周間隔的孔中。該桿有延伸的驅(qū)動臂，用于與接合在中央殼體和基座之間的調(diào)和環(huán)(unison ring)的凹槽嚙合。
調(diào)和環(huán)的驅(qū)動通過具有嚙合在調(diào)和環(huán)槽的驅(qū)動臂的曲柄完成的。該曲柄可從第一位置連續(xù)地運動到第二位置，使驅(qū)動臂在徑向槽中移動，并且施加一垂直于徑向槽的力，以促使調(diào)和環(huán)旋轉(zhuǎn)運動。調(diào)和環(huán)的旋轉(zhuǎn)運動使葉片臂轉(zhuǎn)動葉片。
片狀金屬排氣殼體裝在中央殼體的支架上，提供入口用于使廢氣進入噴嘴。


通過詳細說明及附圖能更清楚地理解本發(fā)明的細節(jié)及特性。
圖1是采用本發(fā)明的渦輪增壓器實施例的正視剖視圖；圖2a是關(guān)于中心線的側(cè)視半剖視圖，詳細示出排氣殼體、中央殼體和支架組件，該支架組件具有由軸承系統(tǒng)支撐的渦輪軸飛輪組件；圖2b是在從圖2a樞軸轉(zhuǎn)動平面中的側(cè)視半剖視圖，示出支架的其它細節(jié)；圖3是中央殼體和支架組件的示意圖，示出本發(fā)明的實施例，其中排氣殼體部分地去掉；圖4是中央殼體和支架組件的第二示圖，插入體被剖開，以展現(xiàn)可變幾何形狀的噴嘴葉片；和圖5是可變幾何形狀葉片臂的底示圖，示出部分調(diào)和環(huán)和葉片曲柄組件的。
具體實施例方式
現(xiàn)參照附圖，圖1所示的本發(fā)明實施例包括壓縮機殼體10，利用兩個或兩個以上由螺釘16固定的夾子14連接到支承板12。支承板用多個螺釘20和密封環(huán)22連接于中央殼體18。就本實施方案所示，片狀的金屬排氣殼體24用由螺釘28固定的卡箍26連接于中央殼體。廢氣或供應渦輪增壓器的其它高能氣體通過入口32進入排氣殼體。
如圖2a、2b、3和4所示，用34標記的支架安裝于中央殼體。渦輪飛輪和軸組件30由軸承承載，渦輪飛輪懸掛在支架內(nèi)。多重葉片36安裝于支架基座38。在桿40上的葉片轉(zhuǎn)動，該桿40從葉片伸展進基座表面43上的孔42中，表面43形成內(nèi)入口噴嘴壁。驅(qū)動臂44從葉片桿延伸，被調(diào)和環(huán)48上的凹槽46嚙合。執(zhí)行機構(gòu)曲柄50在具有銷釘54的杠桿臂52的第一端終止，該銷釘與調(diào)和環(huán)中的槽56相嚙合，以使環(huán)轉(zhuǎn)動。曲柄從中央殼體的凸臺(boss)58延伸，穿過套管60，終止于與執(zhí)行機構(gòu)嚙合的外臂62上。
參見圖2a、2b和3，插入體64由容納在孔68中的螺釘66連接于中央殼體。支撐桿70保持基座，促使基座靠近中央殼體容納的限位銷39(參見圖1)。繞插入體園周伸展的凸緣(rim)71也被V形卡箍咬合。插入體包括噴嘴72的外壁，緊靠葉片。另外，插入體提供渦輪73的排氣口，排氣口具有與渦輪轉(zhuǎn)輪上葉片相匹配的空氣動力學形狀。插入體和具有連接葉片的基座及驅(qū)動元件構(gòu)成支架，它與中央殼體和排氣殼體分開，并安裝在這兩個部件之間。使用本發(fā)明的支架使得排氣殼體能夠在現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)之上被簡化，便于進行與本發(fā)明實施方案中所示的片狀金屬排氣殼體一樣的這種改進。
回到圖1，有兩個軸承74和軸承襯套76的軸承系統(tǒng)，或可選實施方案中的整體軸承，支撐中央殼體78的中心孔中的軸輪組件。軸進一步伸展通過支撐軸環(huán)80，該支撐軸環(huán)80與安裝在中央殼體和壓縮機支承板之間的支撐軸承82相嚙合?；钊h(huán)84用支承板的軸孔密封支撐軸環(huán)。壓縮機葉輪86連接于到軸輪組件。
現(xiàn)已對本發(fā)明進行了說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對在此所公開的實施方案進行修改和變化。這種修改和變化是在下述權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可變幾何形狀的渦輪增壓器，包括中央殼體(18)，具有安裝一軸承組件(74)的中心孔；渦輪飛輪，連接于延伸通過所述中央殼(18)體的軸，由所述軸承組件(74)支撐，所述軸末端地相對所述渦輪非輪被安裝于壓縮機葉輪；支架(34)具有包括內(nèi)噴嘴的基座(38)和連接于所述基座(38)的插入體(64)，所述插入體(64)具有與內(nèi)噴嘴壁間隔開的外噴嘴壁(72)，和排氣口，該排氣口具有與所述渦輪飛輪基本相匹配的空氣動力學的形狀，支架(34)支撐多個位于所述內(nèi)噴嘴壁和外噴嘴壁之間的葉片(36)，并且進一步包括用于轉(zhuǎn)動所述葉片的裝置；壓縮機殼體(10)，有空氣入口和壓縮氣體出口，所述壓縮機殼體(10)連接于所述中央殼體(18)，與所述支架相對，并包圍壓縮機葉輪(86)；排氣殼體(24)，具有廢氣入口和出口，所述排氣殼體(24)從所述中央殼體(18)連接于所述支架(34)的外側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的可變幾何形狀的渦輪增壓器，其特征在于用于轉(zhuǎn)動所述葉片(36)的裝置包括旋轉(zhuǎn)桿(40)，從基本平行于所述內(nèi)噴嘴壁的各葉片(36)的第一表面伸展，所述桿(40)容納在所述內(nèi)噴嘴壁上的圓周地間隔的孔中；驅(qū)動臂(44)，從所述桿(40)延伸；調(diào)和環(huán)(48)，位于所述中央殼體(18)和基座(38)中間，所述調(diào)和環(huán)(48)有與所述葉片(36)數(shù)量相等的多個凹槽(46)，所述凹槽(46)容納所述臂(44)，所述調(diào)和環(huán)(48)進一步具有槽(56)；曲柄(40)，具有與槽(56)相嚙合的驅(qū)動臂(44)，所述曲柄(40)可從第一位置到第二位置連續(xù)地運動，所述曲柄(40)的運動使所述驅(qū)動臂(44)在所述槽(56)中移動，并且施加垂直于所述槽(56)的力，促使所述調(diào)和環(huán)(48)的旋轉(zhuǎn)運動，所述調(diào)和環(huán)(48)的旋轉(zhuǎn)運動使所述葉片臂(44)與凹槽(46)轉(zhuǎn)動；和用于移動所述曲柄(50)的裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的可變幾何形狀的渦輪增壓器，其特征在于所述排氣殼體由片狀金屬制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用支架(34)的可變幾何形狀的渦輪增壓器，包括由固定到中央殼體(18)的基座(38)和固定到基座(38)的套管插入體構(gòu)成的渦輪進口噴嘴中的葉片。單獨的排氣殼體(24)容納在支架(34)上，在套管插入體(64)的外側(cè)，以便為驅(qū)動渦輪增壓器渦輪飛輪的廢氣提供入口和出口。
文檔編號F04D25/04GK1433501SQ0081712
公開日2003年7月30日 申請日期2000年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月19日
發(fā)明者喬吉奧·菲古拉, 丹尼斯·杰克爾, 埃里克·德沙內(nèi) 申請人:霍尼韋爾國際公司