專利名稱：流體機(jī)，尤其是熱氣膨脹機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體機(jī)，尤其是一種包括具有工作葉片的轉(zhuǎn)子、殼 體、以及無旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)輪廓的熱氣膨脹機(jī)，所述流動(dòng)輪廓在一側(cè)限制在 工作葉片的區(qū)域中的流動(dòng)通道。
背景技術(shù)：
EP 1 620 633 Bl公開了一種渦輪增壓機(jī)，該渦輪增壓機(jī)具有中部殼 體和渦輪殼體，渦輪殼體具有設(shè)在它們之間的可變的噴嘴裝置。噴嘴裝 置具有環(huán)形設(shè)置的可調(diào)式導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片插入一個(gè)環(huán)形噴嘴中，從 而定義出多個(gè)噴嘴通道。導(dǎo)流葉片與調(diào)節(jié)環(huán)耦合，以便導(dǎo)流葉片在噴嘴 中被擺動(dòng)地調(diào)節(jié)。此外還設(shè)有一個(gè)彈性裝置，該彈性裝置被設(shè)置在調(diào)節(jié) 環(huán)和中部殼體之間或被設(shè)置在調(diào)節(jié)環(huán)和渦輪殼體之間。該彈性裝置在導(dǎo) 流葉片之間施加軸向彈力給中部殼體或渦輪殼體。流體機(jī)、例如傳動(dòng)機(jī)、尤其是開文所述類型的熱氣膨脹機(jī)以一種具 有圍繞中心驅(qū)動(dòng)輪的不同轉(zhuǎn)速的多軸設(shè)置方式著稱。因此，對(duì)于大量介 質(zhì)、優(yōu)選氣態(tài)介質(zhì)的多級(jí)壓縮/膨脹來說要提供一種緊密的單元。這種傳動(dòng)機(jī)對(duì)介質(zhì)進(jìn)行膨脹，介質(zhì)的進(jìn)入溫度可至300'C或按照優(yōu) 選實(shí)施例超過300'C。就大于30(TC的介質(zhì)進(jìn)入溫度而言相對(duì)應(yīng)的亦即 所謂的熱氣膨脹機(jī)。熱氣膨脹機(jī)具有至少一個(gè)進(jìn)氣殼體，在進(jìn)氣殼體內(nèi)設(shè)有螺旋件。該 螺旋件支承具有定位環(huán)、導(dǎo)流葉片和銷的可調(diào)式進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)，其中， 銷被用作用于調(diào)節(jié)導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)軸。導(dǎo)流葉片可轉(zhuǎn)地貼附在銷上，并且導(dǎo)流葉片同時(shí)通過固定件與定位 環(huán)連接。如果定位環(huán)以期望的角度值轉(zhuǎn)動(dòng)，則該固定件引起導(dǎo)流葉片圍 繞銷的強(qiáng)制調(diào)節(jié)，從而通過導(dǎo)流葉片的這種調(diào)節(jié)使得介質(zhì)流相對(duì)于導(dǎo)流 葉片或葉輪的方向和/或速度受到影響。螺旋件因此而具有兩種功能。 一方面，螺旋件支承調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(定位 環(huán)等)，另一方面該螺旋件也支承輪廓環(huán)。螺旋件與所配的進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)和輪廓環(huán)在進(jìn)氣殼體之外預(yù)先安裝 并作為一個(gè)單元裝入該進(jìn)氣外殼。出于較高熱負(fù)荷的緣由，尤其對(duì)于熱氣膨脹機(jī)而言可以發(fā)現(xiàn)，各種 組件會(huì)由于熱效應(yīng)而膨脹或各異地膨脹。由于螺旋件與在進(jìn)氣殼體上所 配組件通常剛性連接，所以待置入的單元在安裝時(shí)必須設(shè)有相對(duì)于進(jìn)氣 殼體或葉輪較大的徑向間隙，以便避免通過不同的溫脹產(chǎn)生夾卡并能夠 確保軸向運(yùn)動(dòng)靈活性。因此，在輪廓環(huán)面和與之相配的葉輪導(dǎo)流葉片邊緣之間的輪廓環(huán)間 隙較大，以致于熱氣膨脹機(jī)的效率通過極高的間隙損耗而大大地降低。 當(dāng)導(dǎo)流葉片或銷(作為各導(dǎo)流葉片轉(zhuǎn)軸)與所配通道內(nèi)壁之間的間隙過 大時(shí)，也會(huì)發(fā)生效率損耗。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于，以簡(jiǎn)單的方式有利地改善開文所述類型 的流體機(jī)、尤其是熱氣膨脹機(jī)，使得間隙損耗得以減小，從而可以大大 提高效率。該目的按照發(fā)明通過下述內(nèi)容得以解決，即，流動(dòng)輪廓借助至少一 個(gè)彈性件相對(duì)于殼體張緊，并且來自彈性件的張緊力向著減小導(dǎo)流葉片 和流動(dòng)輪廓之間間隙的方向作用。流動(dòng)輪廓可以例如具有進(jìn)氣導(dǎo)流才幾構(gòu)、定位環(huán)、以及輪廓環(huán)，其中 殼體可以配有擴(kuò)壓器。由于按照發(fā)明的彈性件的緣故，流動(dòng)輪廓或所配的螺旋件相對(duì)于進(jìn) 氣殼體或殼體是運(yùn)動(dòng)的，其中螺旋件優(yōu)選沿著軸向觀察是運(yùn)動(dòng)的，彈性 件在下面被描述為張緊系統(tǒng)。優(yōu)選在流動(dòng)輪廓與殼體之間設(shè)置至少 一個(gè)間隔件，其中該間隔件也 是導(dǎo)流葉片的轉(zhuǎn)軸。按照發(fā)明有利的是，張緊系統(tǒng)具有居中的容納銷，該容納銷在擴(kuò)壓 器側(cè)分別配有支撐腳，其中各容納銷在螺旋件側(cè)分別配有擋件，擋件分別形狀配合且傳力地(kraftformschmmg)固定在容納銷上，其中各容納銷 配有蓄力器和作用件。作用件優(yōu)選設(shè)在螺旋件側(cè)，蓄力器則設(shè)在作用件 和支撐腳之間。在一種優(yōu)選的構(gòu)成中，蓄力器被設(shè)為盤簧組或圍繞容納銷設(shè)置的盤簧擋圈。按照目的，作用件設(shè)有鍋形孔。在鍋形孔的孔底內(nèi)分別設(shè)置一個(gè)與 容納銷相配的通孔，從而作用件沿著容納銷的縱軸可移動(dòng)地支承。其中， 擋件在一定程度上起限制作用件向著螺旋件運(yùn)動(dòng)的作用。作用件在張緊 狀態(tài)下優(yōu)選貼附在螺旋件上。進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)優(yōu)選具有間隔件，該間隔件底側(cè)容納在螺旋件中并且 頂側(cè)指向通道內(nèi)壁，其中，張緊系統(tǒng)使得間隔件以其頂側(cè)壓向通道內(nèi)壁， 通道內(nèi)壁至少在局部具有滑動(dòng)件。進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)還具有定位環(huán)和導(dǎo)流葉 片。導(dǎo)流葉片通過固定件與定位環(huán)連接并且可轉(zhuǎn)動(dòng)地與間隔件相配。間 隔件因此也可以被描述為導(dǎo)流葉片銷并起導(dǎo)流葉片轉(zhuǎn)軸的作用。當(dāng)以期 望的角度值調(diào)節(jié)定位環(huán)時(shí)，導(dǎo)流葉片通過固定件被強(qiáng)制地帶動(dòng)并圍繞各 葉片軸或各間隔件轉(zhuǎn)動(dòng)。按照目的，每個(gè)間隔件配有滑動(dòng)件，從而各滑 動(dòng)件被設(shè)置在通道內(nèi)壁中的分配給間隔件的位置上。當(dāng)然也可以設(shè)置唯 一的、恰當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)件。在一種優(yōu)選實(shí)施例中，滑動(dòng)件作為滑片在通道內(nèi)壁中足夠穩(wěn)固地設(shè) 置?；瑒?dòng)件也可以作為滑動(dòng)覆層設(shè)置?；瑒?dòng)件按照其作為滑片的構(gòu)成由 適合的材料形成，優(yōu)選由耐高溫和腐蝕的基本材料制成以及被相應(yīng)地覆 層或加工。例如滑動(dòng)件或滑片可以由鋼或鎳鉻合金形成并覆有特殊層(例如Tribaloy)。覆層優(yōu)選這樣選擇，使得滑動(dòng)摩擦值降低的同時(shí)具 有高的耐磨性。覆層還阻止腐蝕并且是耐腐蝕的。作為替代方案也可以 實(shí)施通過Kolsterisierei^(耐腐蝕的表面硬化)的加工。當(dāng)然也可以按照一 種設(shè)計(jì)讓滑動(dòng)件作為滑動(dòng)覆層相應(yīng)地利用覆層直接設(shè)置到所分配的通 道內(nèi)壁區(qū)域上。螺旋件與進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)在進(jìn)氣殼體之外預(yù)先安裝并作為單元置入 進(jìn)氣殼體中。螺旋件利用適合的輔助件軸向地通過間隔件(導(dǎo)流葉片銷) 壓向進(jìn)氣殼體后壁(通道內(nèi)壁)中的滑片，從而輪廓環(huán)得到組裝和調(diào)節(jié) (軸向間隙)。接下來張緊系統(tǒng)被置入預(yù)設(shè)的位置。然后擴(kuò)壓器與進(jìn)氣 殼體連接或利用螺栓連接，其中擴(kuò)壓器以其支撐凸緣貼附在支撐腳上。 通過擴(kuò)壓器與進(jìn)氣殼體的連接或者螺栓連接使得張緊系統(tǒng)預(yù)張緊。張緊 系統(tǒng)、尤其盤簧組在安裝之前在需要的彈簧力方面不言而喻要基于工作 條件設(shè)計(jì)。當(dāng)然，各組件(螺旋件，進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)，輪廓環(huán))也要相應(yīng) 地設(shè)計(jì)。5張緊系統(tǒng)使得間隔件以其頂側(cè)壓向相應(yīng)的滑動(dòng)件或優(yōu)選的滑片。對(duì) 于單個(gè)組件的溫脹差異而言，優(yōu)選實(shí)施沿徑向的滑動(dòng)，因?yàn)殚g隔件支承 在滑動(dòng)件上。此外通過熱膨脹使得盤簧有利地軸向壓縮。通過間隔件對(duì) 通道內(nèi)壁的擠壓和張緊使得附加的、能夠通過進(jìn)氣殼體的形變而形成的 間隙尺寸不會(huì)出現(xiàn)。同時(shí)，對(duì)于軸向熱膨脹而言，為間隙的設(shè)計(jì)可以有 利地僅顧及導(dǎo)流葉片的葉片高度。通過進(jìn)氣導(dǎo)流柵(導(dǎo)流葉片)上的較 小間隙可以提高效率。熱氣膨脹機(jī)還具有葉輪，葉輪以其導(dǎo)流葉片邊緣間隔輪廓環(huán)，從而 形成輪廓環(huán)間隙。借助有利的張緊系統(tǒng)可以將該輪廓環(huán)間隙有利地減 小，因?yàn)闇孛浿苯幼饔迷陂g隔件上，間隔件支撐在通道內(nèi)壁或各滑動(dòng)件 上并且在熱膨脹的情況下將輪廓環(huán)壓離葉輪，從而一定程度地抵消了導(dǎo) 流葉片和輪廓環(huán)的熱膨脹?？傊梢砸虼硕欣厥沟瞄g隙損耗降低，從而提高流體機(jī)或傳動(dòng) 機(jī)或例如熱氣膨脹機(jī)的效率。間隙尺寸可以從一開始就設(shè)到最小，其中 借助張緊系統(tǒng)可以 一定程度地對(duì)熱膨脹進(jìn)行補(bǔ)償。另外，借助張緊系統(tǒng)還能有利地避免熱膨脹引起的過度的組件應(yīng) 力，因?yàn)槁菪趶较蚝洼S向上不與進(jìn)氣殼體接觸。


本發(fā)明的其它的有利設(shè)計(jì)在從屬權(quán)利要求和下面的附圖描述中有所公開。其中圖1是舉例示出的熱氣膨脹機(jī)的截面圖； 圖2單獨(dú)示出彈性件(張緊系統(tǒng))。在各附圖中，相同物始終具有相同的附圖標(biāo)記，出于該原因它們基 本上只被描述了一次。
具體實(shí)施方式
圖1示出的是流體機(jī)或傳動(dòng)機(jī)，其在圖示實(shí)施例中作為熱氣膨脹機(jī) 1構(gòu)成，該熱氣膨脹機(jī)的優(yōu)選氣態(tài)介質(zhì)具有可達(dá)510。C的進(jìn)入溫度。熱 氣膨脹機(jī)1具有至少一個(gè)內(nèi)設(shè)螺旋件3的進(jìn)氣殼體2。螺旋件3配有進(jìn) 氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)4和輪廓環(huán)6，從而形成流動(dòng)輪廓。進(jìn)氣殼體2還配有擴(kuò)壓 器7。進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)4具有定位環(huán)8、至少一個(gè)間隔件9、以及導(dǎo)流葉片11。導(dǎo)流葉片11通過固定件與定位環(huán)8連接，從而定位環(huán)8的轉(zhuǎn)動(dòng)使 得可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在間隔件9上的導(dǎo)流葉片ll得到相應(yīng)的調(diào)節(jié)。間隔件9 因此起到導(dǎo)流葉片ll的轉(zhuǎn)軸的作用。螺旋件3配有彈性件或張緊系統(tǒng)12。張緊系統(tǒng)12 —側(cè)貼附在螺旋 件3上，另一側(cè)貼附在擴(kuò)壓器7或其相對(duì)于進(jìn)氣殼體2的支撐凸緣13 上。在圖2中示出的實(shí)施例中，張緊系統(tǒng)12具有居中的容納銷14，該 容納銷在擴(kuò)壓器側(cè)配有支撐腳16。支撐腳16以其支撐面17貼附在與之 相配的、擴(kuò)壓器17的或其支撐凸緣13的反支撐面18上。容納銷14在 螺旋側(cè)配有擋件19,該擋件通過螺栓連接形狀配合且傳力地 (kraftformschliiJ3ig)固定在容納銷14上。當(dāng)然，擋件19也可以利用其它 適合的連接方式與容納銷14連接。例如擋件19可以與該容納銷焊連。容納銷14還配有作用件21和蓄力器22。作用件21優(yōu)選設(shè)在螺旋件側(cè)，并且設(shè)有鍋形孔，鑒于所選的展示 區(qū)域，在圖2中只能看到一個(gè)鍋形孔，從而作用件21根據(jù)所選的截面 觀察呈U形并設(shè)有基梁23 (孔底)和兩個(gè)U-臂24。在基梁23 (孔底) 內(nèi)設(shè)有與容納銷14相配的通孔26，從而作用件21可以沿著容納銷14 的縱軸(雙向箭頭27)運(yùn)動(dòng)。U-臂24以其自由端28指向螺旋件3，從 而作用件21在張緊系統(tǒng)8的張緊狀態(tài)下貼附在螺旋件3上。蓄力器22設(shè)在作用件21與支撐腳16之間并優(yōu)選作為盤簧組或作 為盤簧擋圈構(gòu)成。間隔件9底側(cè)容納在螺旋件3中并且頂側(cè)指向通道內(nèi)壁29(圖1 )。 張緊系統(tǒng)12使得間隔件9以其頂側(cè)31壓向通道內(nèi)壁29,在該通道內(nèi)壁 上、至少在間隔件9的支撐面上設(shè)有滑動(dòng)件32?；瑒?dòng)件32在所示實(shí)施例中作為由適合材料形成并優(yōu)選經(jīng)覆層或相 應(yīng)加工的滑片構(gòu)成?；瑒?dòng)件32在通道內(nèi)壁29中足夠支撐穩(wěn)固地設(shè)置。熱氣膨脹機(jī)l當(dāng)然還配有葉輪33,葉輪的葉片以其邊緣34向著輪 廓環(huán)6間隔，從而形成輪廓環(huán)間隙36。螺旋件3與進(jìn)氣殼體2之外的進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)4預(yù)先組裝成一個(gè)單元 并作為單元設(shè)置在進(jìn)氣殼體2中。螺旋件3利用適合的輔助工具軸向地通過間隔件9 (導(dǎo)流葉片的銷)壓向進(jìn)氣殼體2后壁(通道內(nèi)壁11)內(nèi) 的滑片，這同時(shí)使得輪廓環(huán)6得以組裝和調(diào)整(軸向間隙)。然后安置張緊系統(tǒng)12。通過將支撐凸緣13與進(jìn)氣殼體2擰合的方式使得進(jìn)氣殼 體2借助擴(kuò)壓器7得到封閉。由此使得張緊系統(tǒng)12張緊，從而也使得 導(dǎo)流葉片11和通道內(nèi)壁29之間的間隙可以和輪廓環(huán)間隙36 —樣被調(diào) 整到最小值。螺旋件3在徑向和軸向上不與進(jìn)氣殼體2接觸。在工作條件下，尤其在介質(zhì)、優(yōu)選氣態(tài)介質(zhì)的進(jìn)入溫度超過300°C 時(shí)，例如在51(TC時(shí)，單個(gè)組件會(huì)由于熱效應(yīng)而膨脹。熱膨脹使得張緊 系統(tǒng)12或蓄力器22受到壓縮。通過張緊系統(tǒng)12可以使間隔件9通過 螺旋件3壓向通道內(nèi)壁29或滑動(dòng)件32,從而就此引起沿徑向的滑動(dòng)。 就軸向熱膨脹而言具有優(yōu)點(diǎn)的是僅須顧及導(dǎo)流葉片的葉片高度。由于間 隔件9對(duì)通道內(nèi)壁29進(jìn)行擠壓，所以不考慮附加的、可以通過進(jìn)氣殼 體2的(熱)變形產(chǎn)生的間隙量。同時(shí)，通過間隔件9對(duì)滑動(dòng)件32的 擠壓，輪廓環(huán)6被壓離葉輪33的導(dǎo)流葉片?？傊?，借助具有優(yōu)點(diǎn)的張緊系統(tǒng)12實(shí)現(xiàn)了可以避免通過熱膨脹產(chǎn) 生過度的組件應(yīng)力，因?yàn)槁菪?在作為進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)4的支承件的同 時(shí)至少在軸向上不與進(jìn)氣殼體2接觸。從而導(dǎo)流葉片11與通道內(nèi)壁29 之間的間隙以及輪廓環(huán)間隙36可以最小，因?yàn)閷?duì)于熱膨脹僅須顧及葉 片軸線即間隔件9。通過熱膨脹使得蓄力器22或盤簧組一方面通過滑動(dòng) 件32徑向滑動(dòng)，另一方面受到軸向壓縮。在圖l所示的實(shí)施例中，螺旋件3還配有一個(gè)為徑向可調(diào)節(jié)性而設(shè) 的調(diào)節(jié)系統(tǒng)37和一個(gè)適合的、使得輪廓環(huán)6相對(duì)于擴(kuò)壓器7密封的密 封系統(tǒng)38。
權(quán)利要求
1. 流體機(jī)，尤其是熱氣膨脹機(jī)，包括具有工作葉片的轉(zhuǎn)子、殼體、以及無旋轉(zhuǎn)的流動(dòng)輪廓(進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)4，輪廓環(huán)6)，所述流動(dòng)輪廓在一側(cè)限制在葉片的區(qū)域中的流動(dòng)通道，其特征在于，所述流動(dòng)輪廓(進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)4，輪廓環(huán)6)借助至少一個(gè)彈性件(12)相對(duì)于殼體(2)張緊，以致于來自彈性件(12)的張緊力向著減小工作葉片和流動(dòng)輪廓(進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)4，輪廓環(huán)6)之間間隙的方向作用。
2. 按權(quán)利要求1所述的流體機(jī)，其特征在于，在流動(dòng)輪廓(進(jìn)氣 導(dǎo)流機(jī)構(gòu)4，輪廓環(huán)6)和殼體(2)之間設(shè)置至少一個(gè)間隔件(9)。
3. 按權(quán)利要求2所述的流體機(jī)，其特征在于，間隔件(9)形成導(dǎo) 流葉片的轉(zhuǎn)軸。
4. 按前述權(quán)利要求之一所述的流體機(jī)，其特征在于，彈性件(12) 一側(cè)貼附在螺旋件(3)上并且另一側(cè)貼附在擴(kuò)壓器(7)上。
5. 按前述權(quán)利要求之一所述的流體機(jī)，其特征在于，彈性件(12) 具有中央的容納銷(14),該容納銷在擴(kuò)壓器側(cè)分別配有支撐腳(16), 其中各容納銷(14)在螺旋件側(cè)分別配有擋件(19),和其中各容納銷(14)配有作用件(21 )和蓄力器(22)。
6. 按權(quán)利要求5所迷的傳動(dòng)機(jī)，其特征在于，在作用件(21)內(nèi) 設(shè)有與容納銷(14)相配的通孔(26)。
7. 按前述權(quán)利要求之一所述的傳動(dòng)機(jī)，其特征在于，間隔件(9) 借助彈性件(12)以頂側(cè)壓向通道內(nèi)壁(29)，通道內(nèi)壁(29)至少在 局部配有至少一個(gè)滑動(dòng)件(32)。
8. 按權(quán)利要求7所述的傳動(dòng)機(jī)，其特征在于，滑動(dòng)件(32)作為 優(yōu)選具有滑動(dòng)覆層的滑片構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流體機(jī)，尤其是一種具有轉(zhuǎn)子、殼體、以及無旋的流動(dòng)輪廓(進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)4，輪廓環(huán)6)的熱氣膨脹機(jī)，所述轉(zhuǎn)子具有導(dǎo)流葉片，所述流動(dòng)輪廓對(duì)流動(dòng)通道在導(dǎo)流葉片的區(qū)域內(nèi)一側(cè)地限界，其中，所述流動(dòng)輪廓(進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)4，輪廓環(huán)6)借助至少一個(gè)彈性件(12)相對(duì)于殼體(2)張緊，并且來自彈性件(12)的張緊力向著減小導(dǎo)流葉片和流動(dòng)輪廓(進(jìn)氣導(dǎo)流機(jī)構(gòu)4，輪廓環(huán)6)之間間隙的方向作用。
文檔編號(hào)F02C6/12GK101255804SQ200810082140
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月2日
發(fā)明者M·武勒, V·米庫萊克 申請(qǐng)人:西門子公司