具有扇区划分涡轮壳体的轴向涡轮制造技术

本发明专利技术涉及具有扇区划分涡轮壳体的轴向涡轮。用于涡轮增压器的无定子或无喷嘴轴向涡轮具有轴向涡轮叶轮，该轴向涡轮叶轮接收大致沿轴向方向的排气的涡旋流。所述涡轮包括扇区划分涡轮壳体，其限定多个分离的排气入口，每个排气入口用于接收来自内燃发动机的分离的排气流，所述扇区划分涡轮壳体还限定多个分离的成角度扇区通道，每个成角度扇区通道占据围绕涡轮叶轮的圆周的一部分，每个成角度扇区通道借助于多个排气入口中的相应一个被供给排气。所述涡轮壳体组件限定用于每个成角度扇区通道的分离的扇区出口。所述涡轮壳体组件可以包括分离地形成的遮热罩，所述扇区出口可以至少部分地由所述遮热罩形成。

Axial turbine having sector divided turbine housing

The invention relates to an axial turbine having a sector dividing turbine housing. A non stator or non nozzle axial turbine for a turbocharger has an axial turbine impeller that receives an exhaust vortex flow approximately in an axial direction. The turbine includes sector turbine casing, exhaust entrance defining a plurality of separation, each exhaust entrance for receiving exhaust flow separation from an internal combustion engine, the turbine housing sector also limited angle sector into multiple separate channels, a portion of each angle sector channel occupies a circle around the turbine impeller. And each angle sector channel by means of a plurality of exhaust entrance corresponding to one of the exhaust is supplied. The turbine housing assembly defines a separate sector outlet for each angled sector passage. The turbine housing assembly may include a heat shield that is formed separately, and the sector outlet can be formed at least in part by the hood.

【技术实现步骤摘要】
具有扇区划分涡轮壳体的轴向涡轮
本专利技术涉及涡轮增压器，其中涡轮增压器的涡轮由来自往复式发动机的排气驱动。本专利技术更具体地涉及涡轮壳体，所述涡轮壳体被划分为多个大致分离的部分，每个部分由分离的排气系统来供给。
技术介绍
在多活塞往复式发动机中，已知的是，设计排气系统以使得利用在排气流中出现的压力脉冲。特别地，已知的是使用所谓的“脉冲分离”，其中发动机的汽缸被划分为多个子组，来自汽缸的每个子组的脉冲借助于具有对每个子组来说独立的排气通道而与来自其它子组的脉冲大致隔离。最佳地利用所述脉冲分离，期望最小化汽缸的分离组之间的传送或“串扰”。因此，在涡轮增压发动机的情况下，有利的是保持一直到涡轮增压器的涡轮中的分离排气通道。因此，供应有排气的涡轮壳体通常被划分为多个大致分离的部分。基本上存在将涡轮壳体进行划分的两种情形：(1)子午线划分；和(2)扇区划分。在子午线划分的涡轮壳体中，大致环状蜗壳或室围绕涡轮叶轮并且排气被供应到其中，所述环状涡形壳或室在子午平面内被划分为多个通道，以使得每个通道占据整圆周并且所述通道在轴向方向上彼此连续，如在美国专利号4,027,994中的图4所示的。相反，本专利技术涉及扇区划分的涡轮壳体。在扇区划分涡轮壳体中，大致环形室被划分为成角度扇区，每个成角度扇区仅仅占据圆周的一部分以使得通道在周向方向上彼此连续，例如如在美国专利号6,260,358中的图2所示的。此图也示出了引导叶片12，所述引导叶片正好布置在所述室的径向内部，并且将所述流引导到涡轮叶轮中。
技术实现思路
本公开具体地涉及一种用于涡轮增压器的涡轮，并且涉及具有这种涡轮的涡轮增压器，其中扇区划分涡轮壳体将多个分离的排气流供应到“无定子”轴向涡轮。术语“无定子”意味着涡轮具有旋转叶片但是没有定子，并且具体地不具有用于将所述流引导到叶片中的入口定子。这样的入口定子在轴向涡轮领域通常被称为“喷嘴”，且因此，本公开的轴向涡轮也可以被称为“无喷嘴”的。因此，在本文公开的一个实施例中，无定子轴向涡轮包括轴向涡轮叶轮以及容纳所述涡轮叶轮的涡轮壳体组件，所述轴向涡轮叶轮包括轮毂和从所述轮毂大致径向向外地延伸的多个叶片。涡轮壳体组件包括扇区划分涡轮壳体，所述扇区划分涡轮壳体限定到所述涡轮壳体中的多个分离的排气入口。每个排气入口接收来自内燃发动机的分离的排气流。所述扇区划分涡轮壳体限定出多个分离的成角度扇区通道，每个成角度扇区通道占据围绕所述涡轮叶轮的圆周的一部分，所述成角度扇区通道在周向方向上彼此连续。每个成角度扇区通道借助于多个排气入口中的相应一个被供给排气，每个成角度扇区通道表征为会聚的截面，所述截面向内螺旋地前进并且会聚以使得排气加速。所述涡轮壳体组件限定用于每个成角度扇区通道的分离的扇区出口，相应排气流大致沿所述涡轮叶轮的轴向方向通过所述扇区出口被供给到所述涡轮叶轮的入口侧。在一个实施例中，所述涡轮壳体组件包括扇区划分涡轮壳体和分离地形成的遮热罩，所述扇区出口至少部分地由所述遮热罩形成。所述遮热罩可包括径向凸缘部、以及被连接到所述径向凸缘部的多个划分壁，所述划分壁径向向内地且周向地以螺旋方式延伸，以彼此分隔所述分离的扇区出口。在一个实施例中，所述遮热罩具有锥形部，所述锥形部从所述径向凸缘部轴向地延伸，并且朝向所述涡轮叶轮的入口侧减小半径以形成至所述涡轮叶轮的轴向入口的径向内部边界。由所述叶片的径向外部末端限定的所述涡轮叶轮的外径从所述涡轮叶轮的入口侧到出口侧可以是大致恒定的。在一个实施例中，存在两个所述排气入口和两个所述成角度扇区通道，所述成角度扇区通道中的每个沿圆周占据大约180度。但是，本专利技术并不局限于两个扇区，并且需要的话可采用大于两个扇区。附图说明在已经总体上这样描述本专利技术之后，现在将参考附图，所述附图不必按比例绘制，且其中：图1是根据本专利技术的一个实施例的涡轮增压器的轴向截面图；图1A是图1的放大部分；图2是根据本专利技术的一个实施例的涡轮组件的截面图；图3是涡轮组件的另一截面图；图4是涡轮组件的剖切立体图；图5是涡轮组件的扇区划分构件的透视图；图6是扇区划分构件的轴向图；图7是扇区划分构件的侧视图；和图8是涡轮组件的涡轮壳体的剖切立体图。具体实施方式现在将在下文参照附图更充分地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的一些实施例，但并非全部实施例。当然，这些专利技术可以以许多不同形式被实施并且应当被认为不局限于本文所述的实施例；更确切地说，这些实施例被提供以使本公开将满足于可适用的法律要求。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。图1描述了根据本专利技术的一个实施例的涡轮增压器201。该涡轮增压器201在许多方面与美国专利号8,353,161、美国专利申请号12/799,182、专利申请号12/799,195和美国专利申请号12/799,196中描述的涡轮增压器相似，所有这些文献通过参考被并入本文。参照图1，在本专利技术的一个实施例中，涡轮增压器201包括涡轮增压器壳体和转子，所述转子构造成在涡轮增压器壳体内沿转子的旋转轴线203在一组轴承上旋转。该涡轮增压器壳体包括涡轮壳体205、压缩机壳体207、和将涡轮壳体连接到压缩机壳体的轴承壳体209(即，中间壳体，其容纳径向和推力轴承)。转子包括大致定位在涡轮壳体内的轴向涡轮叶轮211、大致定位在压缩机壳体内的径向压缩机叶轮213、以及轴215，所述轴215沿转子的旋转轴线延伸并且穿过轴承壳体，以将涡轮叶轮连接到压缩机叶轮并且使得涡轮叶轮驱动压缩机叶轮以使其绕旋转轴线203旋转。涡轮壳体205和涡轮叶轮211形成涡轮或涡轮组件，其构造成接收来自发动机的排气歧管的高压和高温排气。借助于作用在涡轮叶轮的多个叶片231上的高压和高温排气，涡轮叶轮(以及因此转子)被驱动成绕转子的旋转轴线203旋转。排气在传过叶片时被膨胀至较低的总压力，并且经由涡轮出口210大致轴向地释放到排气系统(未示出)中。涡轮叶轮211是轴向流涡轮叶轮，这意味着排气沿大致轴向方向进入叶轮(虽然所述流具有大致周向或涡旋方向的分量)，这与径向流入叶轮相区分，在径向流入叶轮中，进入的流大致径向向内地被引导至叶轮。涡轮叶轮211的外径(如由叶片231的径向外部末端所限定的)从涡轮叶轮的入口侧到出口侧是大致恒定的。压缩机壳体207和压缩机叶轮213形成径向压缩机。压缩机叶轮由排气驱动的涡轮叶轮211经由轴215而被驱动以旋转，所述压缩机叶轮构造成将轴向地接收的输入空气(例如，环境空气，或来自多级压缩机的先前级的已加压空气)压缩成加压空气流，所述加压空气流可以从压缩机被周向地且径向地喷射并且被传送到发动机进气口。参照图1、1A和2，涡轮壳体205形成排气入口通道217，其被构造成沿法向于转子的旋转轴线203垂直且从旋转轴线203径向偏移的方向接收来自发动机的排气。以这样的方式设计往复式发动机的排气系统是有优势的，即，利用在排气流中出现的压力脉冲。具体地，已知采用所谓的“脉冲分离”，其中发动机汽缸被划分为多个子组，并且来自汽缸的每个子组的脉冲借助于每个子组都具有独立的排气通道而与其他子组的脉冲相隔离。为了最好地利用脉冲分离，期望使得分离的排气通道之间的传送或串扰最小化。因此，在涡轮增压发动机的情况下，有利的是保持一直到涡轮增压器的涡轮中的分离排气通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于排气驱动的涡轮增压器的轴向涡轮，所述涡轮不具有入口定子，并且包括：轴向涡轮叶轮以及容纳所述涡轮叶轮的涡轮壳体组件，所述轴向涡轮叶轮包括轮毂和从所述轮毂径向向外地延伸的多个叶片；所述涡轮壳体组件包括扇区划分涡轮壳体和分离地形成的遮热罩，所述扇区划分涡轮壳体限定到所述涡轮壳体中的多个分离的排气入口，每个排气入口用于接收来自内燃发动机的分离的排气流，所述扇区划分涡轮壳体还限定多个分离的成角度扇区通道，每个成角度扇区通道占据围绕所述涡轮叶轮的圆周的一部分，所述成角度扇区通道在周向方向上彼此连续，每个成角度扇区通道借助于多个排气入口中的相应一个被供给排气，每个成角度扇区通道表征为会聚的截面，所述截面向内螺旋地前进并且会聚以使得排气加速；所述涡轮壳体组件限定用于每个成角度扇区通道的分离的扇区出口，相应排气流沿所述涡轮叶轮的轴向方向通过所述扇区出口被供给到所述涡轮叶轮的入口侧，其中，所述扇区出口至少部分地由所述遮热罩形成。

【技术特征摘要】
2013.02.01 US 13/7571451.一种用于排气驱动的涡轮增压器的轴向涡轮，所述涡轮不具有入口定子，并且包括：轴向涡轮叶轮以及容纳所述涡轮叶轮的涡轮壳体组件，所述轴向涡轮叶轮包括轮毂和从所述轮毂径向向外地延伸的多个叶片；所述涡轮壳体组件包括扇区划分涡轮壳体和分离地形成的遮热罩，所述扇区划分涡轮壳体限定到所述涡轮壳体中的多个分离的排气入口，每个排气入口用于接收来自内燃发动机的分离的排气流，所述扇区划分涡轮壳体还限定多个分离的成角度扇区通道，每个成角度扇区通道占据围绕所述涡轮叶轮的圆周的一部分，所述成角度扇区通道在周向方向上彼此连续，每个成角度扇区通道借助于多个排气入口中的相应一个被供给排气，每个成角度扇区通道表征为会聚的截面，所述截面向内螺旋地前进并且会聚以使得排气加速；所述涡轮壳体组件限定用于每个成角度扇区通道的分离的扇区出口，相应排气流沿所述涡轮叶轮的轴向方向通过所述扇区出口被供给到所述涡轮叶轮的入口侧，其中，所述扇区出口至少部分地由所述遮热罩形成。2.根据权利要求1所述的轴向涡轮，其中，所述遮热罩具有径向凸缘部、以及被连接到所述径向凸缘部的多个划分壁，所述划分壁径向向内地且周向地以螺旋方式延伸，以彼此分隔所述分离的扇区出口。3.根据权利要求2所述的轴向涡轮，其中，所述遮热罩具有锥形部，所述锥形部从所述径向凸缘部轴向地延伸，并且朝向所述涡轮叶轮的入口侧减小半径以形成至所述涡轮叶轮的轴向入口的径向内部边界。4.根据权利要求1所述的轴向涡轮，其中，由所述叶片的径向外部末端限定的所述涡轮叶轮的外径从所述涡轮叶轮的入口侧到出口侧是恒定的。5.根据权利要求1所述的轴向涡轮，其中，存在两个所述排气入口和两个所述成角度扇区通道，所述成角度扇区通道中的每个占据沿圆周的180度。6.一种涡轮增压器，包括：轴向涡轮，所述轴向涡轮不具有入口定子，并且包括：轴向涡轮叶轮以及容纳所述涡轮叶轮的涡轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·豪斯特，V·凯尔斯，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US