[发明专利]可变几何涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于但不局限于涡轮增压器以及可变几何形状涡轮增压器的涡轮。

背景技术

涡轮增压器是已知用于在高于大气压的压力下(增压压力)下将空气提供至内燃机的进风口的设备。常规的涡轮增压器基本上包括外壳，其中提供有废气驱动的涡轮机叶轮，其安装在连接于引擎出口支管下游的可旋转轴杆上。压缩机叶轮安装在轴杆的相对端上，从而涡轮机叶轮的旋转驱动叶轮的旋转。在压缩机的该应用中，叶轮将压缩空气输送至引擎进风口支管。动力涡轮机还包括安装在轴杆上的废气驱动的涡轮机叶轮，但是在该情况下，轴杆的另一端未连接至压缩机。例如，在涡轮混合的引擎中，串联地提供两个涡轮，均由引擎的废气驱动。一个涡轮驱动压缩机以将加压空气输送至引擎，而另一个“动力涡轮”产生附加动力，其随后经由机械连接而传递至其他部件，诸如大齿轮，以将动力传递至引擎机轴，或者经由其他类型的连接，例如液压或电连接。

发明内容

本发明的一个目的是避免或环节与现有涡轮相关的一个或多个问题。

根据本发明第一方面，提供了一种可变几何形状涡轮，包括：

安装用于围绕外壳内的涡轮轴旋转的涡轮机叶轮，该外壳限定了围绕涡轮机叶轮的环形入口，并且其限定在第一和第二入口侧壁之间；以及

圆柱形套筒，轴向可移动通过环形入口以改变通过入口的气流通路的尺寸；

由至少一个环形挡板将环形入口分为轴向相邻的环形部分，所述环形挡板与第一和第二入口侧壁轴向间隔开；

入口叶片，轴向地延伸穿过由该或每个挡板限定的至少两个所述环形部分，以使得将所述环形入口分成至少两个轴向偏移的入口通道；

其中延伸进入入口部分之一的入口叶片的结构与延伸进入另一入口部分的入口叶片的结构不同，

并且其中套筒的内径大于入口通道的外径。

根据本发明第二方面，提供了一种可变几何形状涡轮，包括：

安装用于围绕外壳内的涡轮轴旋转的涡轮机叶轮，该外壳限定了围绕涡轮机叶轮的环形入口，并且其限定在第一和第二入口侧壁之间；以及

圆柱形套筒，轴向可移动通过环形入口以改变通过入口的气流通路的尺寸；

由至少两个环形挡板将环形入口分为轴向相邻的环形部分，所述环形挡板与第一和第二入口侧壁轴向间隔开；

入口叶片，轴向地延伸穿过由该或每个挡板限定的至少两个所述环形部分，以使得将所述环形入口分成至少两个轴向偏移的入口通道；

其中延伸进入入口部分之一的入口叶片的结构与延伸进入另一入口部分的入口叶片的结构不同。

在本发明的第一和/或第二方面，优选的是，套筒可移动朝向第二入口侧壁，以使得通过入口的气流通路变窄，并且通过更靠近第二入口侧壁的入口通道的气流通路的横截面区域垂直于沿着所述通路的气流方向，其小于通过更远离第二入口侧壁的入口通道的气流通路的相应横截面区域。

在每个环形部分内以环形阵列提供叶片。优选地是，在第一环形部分中的叶片阵列限定了多个第一入口通道，其第一总横截面区域垂直于气流方向，而轴向地远离第一环形部分的第二环形部分中的另一叶片阵列限定了多个第二入口通道，其第二较大的总横截面区域垂直于气流方向。

在优选实施例中，涡轮包括三个或多个环形部分，每个环形部分中设置有各个环形叶片阵列，并且限定多个入口通道的每个环形叶片阵列中的叶片的总横截面区域垂直于气流方向，其在相邻的环形阵列对之间逐步减小。

在又一优选实施例中，涡轮包括三个或多个环形部分，每个环形部分中设置有各个环形叶片阵列，并且限定多个入口通道的中间阵列内的叶片的总横截面区域垂直于气流方向，其大于或小于垂直于中间阵列的任一侧上的叶片阵列所限定的入口通道的气流方向的总横截面区域。

可以在最靠近第二入口侧壁的环形部分中提供具有垂直于气流方向的最小总横截面区域的入口通道，其中通过入口的气流通路最狭窄或者大体上闭合。

优选的，在更靠近第二入口侧壁的入口通道内的相邻叶片之间的最小环向间隔的总和，小于更远离第二入口侧壁的入口通道内的相邻叶片之间的最小环向间隔的总和。

在本发明第一和/或第二方面，优选地是在一个所述环形部分中的至少一个叶片的最大环向厚度大于另一环形部分中的至少一个叶片。

在每个环形部分中以环形阵列提供叶片。优选地，第一环形部分中的叶片阵列包括多个具有最大环向厚度的叶片，而轴向远离第一环形部分的第二环形部分中的另一叶片阵列包括多个具有更大的最大环向厚度的叶片。