涡轮机、压气机和增压装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种涡轮机、压气机和增压装置，该涡轮机具有限定涡轮出口的涡轮机壳体和带有多个涡轮叶片的涡轮，其中，该涡轮设置在该涡轮机壳体内。该涡轮机还包括用于改变在涡轮叶片的出口边缘区域中的涡轮出口横截面的调整装置。按照本实用新型专利技术的涡轮机，总体上可以解决在低转速范围内的高转矩以及快速响应行为与较高背压和由此较高消耗之间通常要做到的折中。

Turbine, Compressor and Booster

The utility model relates to a turbine, a compressor and a pressurizing device. The turbine has a turbine shell with a limited turbine outlet and a turbine with multiple turbine blades, wherein the turbine is arranged in the turbine shell. The turbine also includes an adjusting device for changing the cross section of the turbine outlet in the exit edge area of the turbine blade. According to the turbine of the utility model, in general, the tradeoff between high torque and fast response behavior in the low speed range and high back pressure and consequently high consumption can be solved.

【技术实现步骤摘要】
涡轮机、压气机和增压装置
本技术涉及一种具有可变涡轮出口的涡轮机、一种具有可变压气机入口的压气机、以及一种具有对应的涡轮机和/或对应的压气机的增压装置。
技术介绍
越来越多的新生代交通工具配备有增压装置。为了达到要求目标和法定条件，在整个驱动系中在不断改进并且不仅优化单独部件，也优化整个系统的可靠性和效率。例如已知了排气涡轮增压器，其中，带有涡轮的涡轮机被燃烧发动机的排气流驱动。带有与涡轮安装在同一轴上的压气机转子的压气机压缩为了发动机所吸入的新鲜空气。由此，赋予发动机以供燃烧的空气量或氧气量提高，这进而导致燃烧发动机功率提升。已知的涡轮机包括涡轮机壳体，其中设置有涡轮。燃烧发动机的排气流通过涡轮机壳体的一个或多个螺旋线(Spiralen)被引导至涡轮且经过涡轮并且通过涡轮出口离开涡轮机。每个涡轮机针对各自的驱动系和要实现的目标(例如在驱动系的功率和消耗方面)来设计。大型涡轮机例如容许大的排气流通量，这尤其在高发动机转速下导致排气背压以及由此燃料消耗的降低。另一方面，较小型涡轮机为此提供在低转速下的较高转矩(低端转矩，LowEndTorque＝LET)以及更好的响应行为。为此，在较小型涡轮机的情况下，排气背压在转速较高时增大，这进而导致燃料消耗升高。因此，本技术的目标是提供一种涡轮机，该涡轮机减少或消除前述的目标冲突。此外，具有可变的涡轮机几何形状(VTG)的涡轮机是流行的。已知的是，带有VTG的涡轮机的效率在很大程度上依赖于VTG的叶片位置，其中，VTG涡轮机的最高效率大约在最大可能的流通量的50％与80％之间。如果流通率高于80％或低于50％，则涡轮机的效率随着叶片的打开和闭合而很快速地降低。因此，该效率在叶片100％开启(即可能流通量的100％)或叶片开启最小(即最小流通量)时比最高涡轮机效率低20％至30％。其原因是，叶片的取向改变，以便考虑到所需要的流通量。由此，在该涡轮的涡轮叶片的迎流边缘处的流体动力学被不利地改变。在叶片的中央开启区域内，流体动力学对应于涡轮几何形状，并且所谓的进流损失较低且因而涡轮机效率较高。当向叶片全开或全闭方向移动时，流体动力学不再对应于涡轮几何形状，这导致所提及的进流损失以及由此涡轮机效率的显著降低。因此，本技术的另一个目的是提供一种具有可变的涡轮机几何形状的更高效的涡轮机。压气机可被使用在不同的增压装置中：在常见的排气涡轮增压器中、在电力辅助的排气涡轮增压器中或与排气涡轮增压器解耦地例如被用在机械驱动的或电力驱动的压气机中或者例如与用于燃料电池发动机的空气供应装置组合。已知的压气机包括压气机壳体，其中设置有压气机转子。新鲜空气通过压气机入口被吸入，被压气机转子加速且以螺旋形式离开压气机。每个压气机具有压气机专属的压气机特性图谱，其中，压气机在运行中被限制于泵极限与封堵极限(Stopfgrenze)之间的压气机特性图谱的范围。根据压气机的尺寸和设计的不同，在经过压气机的体积流量小时的运行可能是徒劳无效的或者无法再实现，因为已经达到泵极限。因此，本技术的另一个目的还在于提供一种具有可更广泛的、可使用的压气机特性图谱的更高效的压气机。
技术实现思路
本技术涉及一种根据本技术所述的用于增压装置的涡轮机、一种根据本技术所述的用于增压装置的压气机和一种根据本技术所述的增压装置。一种用于增压装置的涡轮机，该涡轮机具有：限定涡轮出口的涡轮机壳体；具有多个涡轮叶片的涡轮，其中，该涡轮设置在该涡轮机壳体内；调整装置，其用于改变在这些涡轮叶片的出口边缘的区域内的该涡轮出口的横截面。根据本技术的用于增压装置的涡轮机包括限定涡轮出口的涡轮机壳体和具有多个涡轮叶片的涡轮，其中，该涡轮设置在该涡轮机壳体中。该涡轮机还包括用于改变在涡轮叶片的出口边缘区域中的涡轮出口横截面的调整装置。由于涡轮出口横截面可以被改变，因此对于具有固定的涡轮机几何形状的涡轮机而言可以实现两个不同的流通特性。这两个不同的流通特性对应于具有不同的调整情况的两个不同的涡轮机(级)。涡轮机或涡轮出口的适配可能性带来了一系列优点。一方面，可以在调整装置的闭合状态中(即在涡轮出口横截面较小的情况下)提供在低转速范围内的较高转矩(LowEndTorque＝LET)和改善的响应行为。由于出口横截面可以被扩大(调整装置打开状态)，因此在发动机的公称功率范围内没有出现已知的较小型涡轮机的不利作用，例如像增高的发动机背压或更高的燃料消耗。反之，这也同样适用，因此总体上可以解决在低转速范围内的高转矩以及快速响应行为与较高背压和由此较高消耗之间通常要做到的折中。其他优点是：减少催化器的激活时间，更灵活、更简单且更快速地设计增压装置并使其适配于对应需求，即便没有在奥托发动机中未来要去除的扫气过程也提供足够的涡轮机功率，即便未来在排气系中提供其他部件(用于排气净化)也将发动机背压保持在低水平，并且这并没有减小低转速下的发动机功率。此外，本技术提供替代具有可变的涡轮机几何形状的增压装置的一种廉价的替代方案。此外，本技术允许以更简单、更有利且用时更少的方式来适应涡轮机特性，因为用来展示对应于期望性能的涡轮机的样机：a)与涡壳(Volute)铸造时的公差不太相关，并且b)这些样机可以更快速地被加工且可以适应客户期望。因此可以节省耗费时间和成本的硬件磨削。在多个构型中，该调整装置可以可变地改变涡轮出口的横截面的尺寸。在可以与所有迄今所述的构型组合的构型中，该调整装置包括具有调整环和轴杆的调整组件。在此构型中有利的是，调整环在可能需要的适配情况下可以很容易地更换。该轴杆在侧向区域处与该调整环相联接，从而该轴杆的转动引起该调整环的枢转。轴杆被转动90°，以使使该调整环从闭合状态进入打开状态。该调整组件可以是包含调整环和轴杆的一体式构件。替代性地，该调整环和该轴杆可以是两个相互联接的单独构件。在可以与所有迄今所述的构型组合的构型中，该轴杆的一部分设置在该涡轮机壳体的孔内并且延伸穿过该孔。尤其，该轴杆可以可转动地支承在该孔中。在可以与所有迄今所述的构型组合的构型中，还设有用于操作该调整装置的致动器和用于将该致动器与该轴杆相连接的联接装置。该联接装置包括联接杆和杠杆，其中，该联接杆在第一端与该致动器相联接并且在第二端与该杠杆的第一端相联接，并且其中，该杠杆在第二端与该轴杆相联接。在可以与所有迄今所述的构型组合的构型中，调整环可以在调整装置的闭合状态中贴靠涡轮机壳体的径向环形面。在可以与所有迄今所述的构型组合的构型中，该调整环的内径小于在这些涡轮叶片的这些出口边缘的区域内的该涡轮机壳体的内径，并且该调整环的外径等于或大于在这些涡轮叶片的这些出口边缘的区域内的该涡轮机壳体的内径。在可以与所有迄今所述的构型组合的构型中，该调整环的径向侧面的轮廓适配于这些涡轮叶片的这些出口边缘的轮廓。在可以与所有迄今所述的构型组合的构型中，该涡轮机具有固定的涡轮机几何形状或者该涡轮机具有可变的涡轮机几何形状。当该调整装置以与可变的涡轮机几何形状组合的方式进行组合时，可以满足对涡轮机的矛盾的功率要求。因此，在低流通量以及由此叶片的开启度小的情况下涡轮机效率可以被提高，而并没有限制涡轮机的最大流通能力。此外，也可以借助调整装置来降低在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于增压装置的涡轮机(10)，该涡轮机具有：限定涡轮出口(120)的涡轮机壳体(100)；具有多个涡轮叶片(210)的涡轮(200)，其中，该涡轮(200)设置在该涡轮机壳体(100)内；其特征在于，所述涡轮机具有调整装置(20)，其用于改变在这些涡轮叶片(210)的出口边缘(212)的区域内的该涡轮出口(120)的横截面。

【技术特征摘要】
2017.06.19 DE 102017210168.71.一种用于增压装置的涡轮机(10)，该涡轮机具有：限定涡轮出口(120)的涡轮机壳体(100)；具有多个涡轮叶片(210)的涡轮(200)，其中，该涡轮(200)设置在该涡轮机壳体(100)内；其特征在于，所述涡轮机具有调整装置(20)，其用于改变在这些涡轮叶片(210)的出口边缘(212)的区域内的该涡轮出口(120)的横截面。2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，该调整装置(20)包括具有调整环(310)和轴杆(320)的调整组件(300)。3.根据权利要求2所述的涡轮机，其特征在于，该轴杆(320)在侧向区域处与该调整环(310)相联接，从而该轴杆(320)的转动引起该调整环(310)的枢转。4.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，该轴杆(320)被转动90°，以使该调整环(310)从闭合状态进入打开状态。5.根据权利要求2至4中任一项所述的涡轮机，其特征在于，该轴杆(320)的一部分设置在该涡轮机壳体(100)的孔(130)内并且延伸穿过该孔(130)。6.根据权利要求2至4中任一项所述的涡轮机，其特征在于，还设有用于操作该调整装置(20)的致动器(500)和用于将该致动器(500)与该轴杆(320)相连接的联接装置(600)。7.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，该联接装置(600)包括联接杆(610)和杠杆(620)，其中，该联接杆(610)在第一端与该致动器(500)相联接并且在第二端与该杠杆(620)的第一端相联接，并且其中，该杠杆(620)在第二端与该轴杆(320)相联接。8.根据权利要求2至4中任一项所述的涡轮机，其特征在于，该调整环(310)的内径(d1)小于在这些涡轮叶片(210)的这些出口边缘(212)的区域内的该涡轮机壳体(100)的内径(d3)，并且该调整环(310)的外径(d2)等于或大于在这些涡轮叶片(210)的这些出口边缘(212)的区域内的该涡轮机壳体(100)的内径(d3)。9.根据权利要求2至4中任一项所述的涡轮机，其特征在于，该调整环(310)的径向侧面(312)的轮廓适配于这些涡轮叶片(210)的这些出口边缘(212)的轮廓。10.根据权利要求2至...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·G·米海洛夫，F·施密特，F·代希泰恩，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：新型
国别省市：美国,US