專利名稱：一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種變截面廢氣渦輪增壓器渦輪機控制裝置，具體的說涉及一種 雙層流道變截面渦輪機控制裝置，屬于內(nèi)燃機領域。
背景技術：
在中國，隨著國III排放法規(guī)的實施，人們對于能夠兼顧發(fā)動機高低速性能的發(fā) 動機增壓器的需求越來越強烈，可變截面渦輪增壓器成為了國內(nèi)外研發(fā)的重點，目前普遍 采用了渦輪機內(nèi)部增加旋轉(zhuǎn)的噴嘴葉片的結構以及軸向改變擴壓通道結構來滿足變截面 的要求。旋葉式和軸向可調(diào)式可變截面渦輪增壓器是通過改變噴嘴葉片之間的開度或者改 變擴壓寬度來改變渦輪機的流通通道，控制方便。但發(fā)動機排出的廢氣具有700攝氏度左 右的排氣溫度，并且有進一步提升的趨勢，排氣高溫對于旋轉(zhuǎn)的噴嘴葉片、傳動機構、軸向 運動部件等都提出了更加嚴格的要求，發(fā)動機排出的高溫廢氣中的雜質(zhì)對復雜的運動部件 形成了可靠性隱患，成本及可靠性限制了該類型可變截面渦輪增壓器的市場。該產(chǎn)品因為 昂貴的價格因素，僅僅被用在了高端發(fā)動機增壓領域，市場推廣壓力大，可靠性指標差。因此，希望設計一種變截面渦輪渦輪機裝置，在滿足發(fā)動機對變截面增壓器性能 需求的基礎上，提高產(chǎn)品的可靠性，解決價格成本方面存在的問題。通過設計的渦輪殼流道 的結構，用簡單、可靠、低成本的控制方式來改變渦輪機內(nèi)部高溫氣體的流動組織形式和控 制方式，有效的滿足發(fā)動機對可變截面渦輪機的需要。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的問題是針對傳統(tǒng)可變截面渦輪增壓器的局限性，提供一種 雙層流道變截面渦輪機控制裝置，能夠有效解決傳統(tǒng)增壓器固定截面增壓器和廢氣旁通增 壓器的使用缺陷，同時減少旋葉式和軸向移動式可變截面渦輪增壓器的復雜的調(diào)節(jié)結構， 實現(xiàn)可變截面渦輪增壓器的控制功能。為了解決上述問題，本實用新型采用以下技術方案一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，包括渦輪殼，所述渦輪殼內(nèi)具有進氣內(nèi)流 道和進氣外流道，所述進氣外流道位于進氣內(nèi)流道的周向外側，進氣外流道與進氣內(nèi)流道 之間設有間隔壁，其特征在于所述進氣內(nèi)流道具有進氣口，在間隔壁上靠近進氣口的位置 設有外流道進氣口，在外流道進氣口上設有進氣控制裝置。以下是本實用新型對上述方案的進一步改進所述進氣控制裝置包括安裝在外流道進氣口處的放氣閥門和控制放氣閥門開啟 或關閉的控制執(zhí)行器。進一步改進所述外流道進氣口與渦殼進氣外流道之間設有外流道控制室，所述放氣閥門設置 在外流道控制室內(nèi)。 所述放氣閥門靠近外流道進氣口的一側設有放氣閥門配合面，所述外流道進氣口設有外流道進氣口法蘭面，外流道進氣口法蘭面位于外流道控制室中并與放氣閥門配合面 配合。所述外流道控制室設有控制室上端蓋，以實現(xiàn)外流道渦殼進氣口法蘭面的加工和 對放氣閥門的限位。更進一步改進所述放氣閥門通過閥門傳動銷片與控制執(zhí)行器傳動連接。所述放氣閥門與閥門傳 動銷片通過焊接或者鉚接成一體，在控制執(zhí)行器的推動下沿軸套中心進行旋轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)放 氣閥門配合面的開啟和關閉，通過對放氣閥門配合端面開度的控制，來控制從渦殼外流道 進氣口進入雙層渦殼進氣外流道內(nèi)的氣體流量和氣體壓力，以實現(xiàn)變截面渦輪機的功能。作為另一種改進放氣閥門開啟時，放氣閥門配合面與外流道進氣口法蘭面之間形成的夾角為外流 道開啟角，為減少氣體流動損失，外流道開啟角值為30-75度。作為另一種改進所述外流道控制室與渦殼進氣外流道之間設有外流道連接通道，所述外流道連接 通道為減縮狀，與外流道控制室連接的外流道連接通道端部截面為圓形。作為另一種改進所述渦輪殼為單進口的渦輪殼。作為另一種改進所述渦輪殼為雙進口的渦輪殼，在渦輪殼上具有兩個外流道進氣口，在兩個外流 道進氣口上分別設有放氣閥門，該兩個放氣閥門由一個進氣控制裝置控制。作為進一步改進所述兩個放氣閥門分別由兩個進氣控制裝置控制。兩個進氣控 制裝置分別控制兩個放氣閥門開啟和關閉，能夠更加靈活的控制從渦殼外流道進氣口進入 進氣外流道內(nèi)的氣體流量和壓力。本實用新型通過對雙層流道變截面渦輪機控制裝置的設計開發(fā)，有效的解決了可 變截面渦輪增壓器的調(diào)節(jié)部分的可靠性及較高的成本問題，實現(xiàn)了雙層渦殼變截面渦輪機 的不同進氣壓力和流量的控制。采用內(nèi)外雙層的進氣通道組合，形成了不同的通流截面，有 效的分段利用發(fā)動機的廢氣能量。該實用新型中的雙層流道變截面渦輪機控制裝置充分利 用了常規(guī)的渦輪增壓器結構，保證發(fā)動機連接管路不變的情況下，通過簡單的控制閥門，實 現(xiàn)了內(nèi)外流道組合來改變渦輪機截面積的目的。綜上，采用雙層流道變截面渦輪機控制裝置可以有效保證雙流道變截面渦輪機滿 足發(fā)動機全工況范圍的增壓需求，同時不存在旋葉式和軸向移動式可變截面渦輪增壓器的 可靠性隱患，產(chǎn)品簡單、可靠。該類型增壓器整體結構不發(fā)生大的變化，成本低，容易實現(xiàn)。
以下結合附圖和實施例對本實用新型專利作進一步的說明

附圖1是本實用新型實施例1中單進口的雙層流道變截面渦輪機控制裝置的關閉 狀態(tài)的結構示意圖；附圖2是本實用新型實施例1中單進口的雙層流道變截面渦輪機控制裝置的開啟 狀態(tài)的結構示意圖；[0029]附圖3是本實用新型實施例1中渦輪殼的結構示意圖；附圖4是本實用新型實施例2中雙進口雙層流道變截面渦輪機控制裝置的關閉狀 態(tài)的結構示意圖；附圖5是本實用新型實施例2中雙進口雙層流道變截面渦輪機控制裝置的開啟狀 態(tài)的結構示意圖；附圖6是本實用新型實施例2中渦輪殼的結構示意圖；附圖7是本實用新型實施例3中雙進口雙層流道變截面渦輪機控制裝置的雙控執(zhí) 行器結構示意圖。圖中1-渦輪殼；2-進氣外流道；3-進氣內(nèi)流道；4-內(nèi)流道流動方向；5-外流道 進氣口 ；6-進氣口 ；7-軸套；8-控制室上端蓋；9-閥門傳動銷片；10-上端蓋內(nèi)面；11-外流 道進氣口法蘭面；12-放氣閥門；13-外流道控制室；14-放氣閥門配合面；15-外流道控制 室端面；16-外流道連接通道；17-控制執(zhí)行器；18-外流道流動方向；19-外流道連接通道 端部；20-外流道控制室隔板；21-間隔壁；a -渦殼進氣夾角；0 -外流道開啟角。
具體實施方式
實施例1，如圖1所示，一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，包括單進口的渦輪 殼1，所述單進口的渦輪殼1內(nèi)設有進氣外流道2和進氣內(nèi)流道3，進氣外流道2位于進氣 內(nèi)流道3的周向外側，進氣外流道2和進氣內(nèi)流道3之間設有間隔壁21，所述進氣內(nèi)流道3 具有進氣口 6，在間隔壁上靠近進氣口 6的位置設有外流道進氣口 5，在外流道進氣口 5處 設有進氣控制裝置。進氣內(nèi)流道3前端與進氣口 6直接連通，從發(fā)動機排出的高溫廢氣直接沿進氣口 6進入進氣內(nèi)流道3然后給渦輪轉(zhuǎn)子提供動力，形成了內(nèi)流道流動方向4。為了減少從外流 道進氣口 5進入進氣外流道2的氣體的流動損失，渦殼進氣夾角a為銳角。所述進氣控制裝置包括安裝在外流道進氣口 5處的放氣閥門12和控制放氣閥門 12開啟或關閉的控制執(zhí)行器17，所述放氣閥門12通過閥門傳動銷片9與控制執(zhí)行器17傳 動連接，放氣閥門12與閥門傳動銷片9通過焊接或鉚接在一體，所述放氣閥門12可通過安 裝在渦輪殼體上的軸套7中旋轉(zhuǎn)。所述外流道進氣口 5與進氣外流道2之間設有外流道控制室13，所述放氣閥門12 設置在外流道控制室13內(nèi)，所述放氣閥門12靠近外流道進氣口 5的一側設有放氣閥門配 合面14。外流道進氣口 5設有外流道進氣口法蘭面11，外流道進氣口法蘭面11位于外流道 控制室13中，與放氣閥門配合面14進行配合，放氣閥門12在控制執(zhí)行器17的帶動下，在 軸套7中旋轉(zhuǎn)運動，控制放氣閥門配合面14的外流道開啟角0，從而控制從外流道進氣口 5進入外流道控制室13中的廢氣的流量。如圖2、圖3所示，當外流道開啟角0為0度時，從進氣口 6進入的發(fā)動機廢氣只 沿著內(nèi)流道流動方向4進行傳遞，當外流道開啟角0為大于0度時，發(fā)動機廢氣將沿著內(nèi) 流道流動方向4和外流道流動方向18同時流動，從而起到改變渦殼截面積的作用。外流道控制室13的上部設有外流道控制室端面15，外流道控制室端面15與控制 室上端蓋8配合，實現(xiàn)外流道控制室13的密封功能。當外流道開啟角0達到外流道最大流量設定值時，放氣閥門12的上部與控制室上端蓋8的上端蓋內(nèi)面10接觸，從而限制外流 道開啟角0繼續(xù)增大，限制進入外流道控制室13中的廢氣流量。外流道控制室13與進氣外流道2之間設有外流道連接通道16，實現(xiàn)氣流的流動控 制，為了保證氣流平穩(wěn)過渡，外流道連接通道16為減縮狀，與外流道控制室13連接的外流 道連接通道端部19為圓形過渡。本實用新型專利針對未來渦輪增壓器對變截面渦輪機的需要，完成了雙層流道變 截面渦輪機中單進口雙層流道變截面渦輪機控制裝置的開發(fā)，有效的利用內(nèi)、外流道的空 間變化來控制廢氣能量。該實用新型控制加護簡單，控制方法可靠，不存在復雜的傳動控制
直o實施例2，如圖4所示，一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，包括雙進口的渦輪 殼1，雙進口的渦輪殼1上設有位于雙進口渦殼右側的進氣口 6，渦輪殼1內(nèi)設有位于雙進 口渦殼右側的進氣外流道2和進氣內(nèi)流道3，進氣外流道2位于進氣內(nèi)流道3的周向外側， 進氣內(nèi)流道3前端與進氣口 6直接連通，從發(fā)動機排出的高溫廢氣直接沿進氣口 6進入雙 進口渦殼右側的進氣內(nèi)流道3中，然后給渦輪轉(zhuǎn)子提供動力，形成了雙進口渦殼右側的內(nèi) 流道流動方向4。雙進口渦殼右側的進氣外流道2和雙進口渦殼右側的進氣內(nèi)流道3之間設有間隔 壁21，在間隔壁21上靠近進氣口 6的位置設有外流道進氣口 5，在外流道進氣口 5處設有 進氣控制裝置。雙進口渦殼右側的進氣內(nèi)流道3前端為了減少從外流道進氣口 5進入進氣外流道 2的氣體的流動損失，渦殼進氣夾角a為銳角。所述進氣控制裝置包括安裝在雙進口渦殼右側的外流道進氣口 5處的放氣閥門 12和控制放氣閥門12開啟或關閉的控制執(zhí)行器17，所述放氣閥門12通過閥門傳動銷片9 與控制執(zhí)行器17傳動連接，放氣閥門12與閥門傳動銷片9通過焊接或鉚接在一體，所述放 氣閥門12可通過安裝在渦輪殼體上的軸套7中旋轉(zhuǎn)。雙進口渦殼右側的外流道進氣口 5處設有外流道進氣口法蘭面11，外流道進氣口 法蘭面11位于右側的外流道控制室13中，與同樣設置于右側的外流道控制室13中的放氣 閥門12的放氣閥門配合面14進行配合，在控制執(zhí)行器17的帶動下，在軸套7中旋轉(zhuǎn)運動， 控制放氣閥門配合面14與外流道進氣口法蘭面11之間的外流道開啟角0，從而控制從雙 進口渦殼右側的外流道進氣口 5中進入外流道控制室13中的廢氣的流量。如圖5所示，當外流道開啟角0為0度時，從雙進口渦殼右側的進氣口 6進入的 發(fā)動機廢氣只沿著雙進口渦殼右側的內(nèi)流道流動方向4進行傳遞，當外流道開啟角0為大 于0度時，發(fā)動機廢氣將沿著雙進口渦殼右側的內(nèi)流道流動方向4和雙進口渦殼右側的外 流道流動方向18同時流動，從而起到改變渦殼截面積的作用。右側的外流道控制室13的 上部設有外流道控制室端面15，外流道控制室端面15與控制室上端蓋8配合，實現(xiàn)右側的 外流道控制室13的密封功能。當外流道開啟角0達到外流道最大流量設定值時，放氣閥門12的上部與控制室 上端蓋8的上端蓋內(nèi)面10接觸，從而限制外流道開啟角0繼續(xù)增大，限制進入右側的外流 控制室13中的廢氣流量。右側的外流道控制室13與雙進口渦殼右側的進氣外流道2之 間設有外流道連接通道16，實現(xiàn)氣流的流動控制，為了保證氣流平穩(wěn)過渡，外流道連接通道
616為減縮狀，與外流道控制室13連接的外流道連接通道端部19為圓形過渡。如圖6所示，雙進口的渦輪殼1上設有與雙進口渦殼右側的進氣口 6對稱的左側 的進氣口 6和與雙進口渦殼左側的進氣口 6連通的雙進口渦殼左側的進氣外流道和左側的 進氣內(nèi)流道，進氣外流道和進氣內(nèi)流道之間設有間隔壁，在間隔壁上靠近進氣口的位置設 有外流道進氣口，在外流道進氣口處設有由同一控制執(zhí)行器17控制的放氣閥門。發(fā)動機排出的廢氣同時進入雙進口渦殼右側的進氣口 6和雙進口渦殼左側的進 氣口 6，進入雙進口渦殼左側的進氣口 6的氣體與進入雙進口渦殼右側的進氣口 6的氣體以 相同的運動狀態(tài)進行傳遞。左側的外流道控制室13和右側的外流道控制室13通過外流道 控制室隔板20進行分隔，當左側的外流道控制室13中與雙進口渦殼左側的外流道進氣口 法蘭面11配合的放氣閥門配合面14打開后，氣流經(jīng)過雙進口渦殼左側的外流道進氣口 5， 沿雙進口渦殼左側的內(nèi)流道流動方向4進入左側的外流道控制室13中，然后經(jīng)過左側的外 流道連接通道16進入左側的外部流道中，實現(xiàn)了左側渦殼變截面的功能。實施例3，如圖7所示，實施例2中的在雙進口渦殼左側的外流道進氣口處和雙進 口渦殼右側的外流道進氣口處分別設有的放氣閥門12還可以分別由兩套進氣控制裝置進 行控制，其中，雙進口渦殼右側的外流道進氣口處的放氣閥門12由原來的進氣控制裝置進 行控制，在雙進口渦殼左側的外流道進氣口處的放氣閥門12由左側進氣控制裝置控制，該 左側進氣控制裝置包括設置在渦殼外部左側的控制執(zhí)行器17，控制執(zhí)行器17通過閥門傳 動銷片9控制放氣閥門單獨運動。這兩套進氣控制裝置分別控制從雙進口渦殼左側的進氣口 6和雙進口渦殼右側 的進氣口 6中進入左側的外流道連接通道16和進入右側的外流道連接通道16中的氣體流 量和質(zhì)量，從而提高了控制的靈活精度，擴大了該類型雙層渦輪殼的截面調(diào)節(jié)范圍。本實用新型專利針對未來渦輪增壓器對變截面渦輪機的需要，完成了雙層流道變 截面渦輪機中雙進口雙層流道變截面渦輪機控制裝置的開發(fā)，有效的利用雙進口渦輪殼 內(nèi)、外流道的空間變化來控制廢氣能量。該實用新型控制加護簡單，控制方法可靠，氣流調(diào) 節(jié)范圍大，不存在復雜的傳動控制裝置。
權利要求一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，包括渦輪殼(1)，所述渦輪殼(1)內(nèi)具有進氣內(nèi)流道(3)和進氣外流道(2)，所述進氣外流道(2)位于進氣內(nèi)流道(3)的周向外側，進氣外流道(2)與進氣內(nèi)流道(3)之間設有間隔壁(21)，其特征在于所述進氣內(nèi)流道(3)具有進氣口(6)，在間隔壁(21)上靠近進氣口(6)的位置設有外流道進氣口(5)，在外流道進氣口(5)上設有進氣控制裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，其特征在于所述進 氣控制裝置包括安裝在外流道進氣口(5)處的放氣閥門(12)和控制放氣閥門(12)開啟或 關閉的控制執(zhí)行器(17)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，其特征在于所述外 流道進氣口(5)與進氣外流道(2)之間設有外流道控制室(13)，放氣閥門(12)設置在外流 道控制室(13)內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，其特征在于所 述放氣閥門(12)靠近外流道進氣口(5)的一側設有放氣閥門配合面(14)，所述外流道進氣 口(5)設有外流道進氣口法蘭面(11)，外流道進氣口法蘭面(11)位于外流道控制室(13) 中并與放氣閥門配合面(14)配合。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，其特征在于所述放 氣閥門(12)通過閥門傳動銷片(9)與控制執(zhí)行器(17)傳動連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，其特征在于放氣閥 門(12)開啟時，放氣閥門配合面(14)與外流道進氣口法蘭面(11)之間形成的夾角為外流 道開啟角(3)。
7.根據(jù)權利要求4所述的一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，其特征在于所述外 流道控制室(13)與進氣外流道(2)之間設有外流道連接通道(16)，所述外流道連接通道 (16)為減縮狀，與外流道控制室(13)連接的外流道連接通道端部截面為圓形。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，其特征在于其特征 在于所述渦輪殼(1)為單進口的渦輪殼。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，其特征在于所述渦 輪殼(1)為雙進口的渦輪殼，在渦輪殼上具有兩個外流道進氣口(6)，在兩個外流道進氣口 (6)上分別設有放氣閥門(12)，該兩個放氣閥門(12)由一個進氣控制裝置控制。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，其特征在于所述渦 輪殼(1)為雙進口的渦輪殼，在渦輪殼上具有兩個外流道進氣口(6)，在兩個外流道進氣口 (6)上分別設有放氣閥門(12)，所述兩個放氣閥門(12)分別由進氣控制裝置控制。
專利摘要本實用新型公開了一種雙層流道變截面渦輪機控制裝置，屬于內(nèi)燃機領域，該控制裝置，包括渦輪殼，所述渦輪殼內(nèi)具有進氣內(nèi)流道和進氣外流道，所述進氣外流道位于進氣內(nèi)流道的周向外側，進氣外流道與進氣內(nèi)流道之間設有間隔壁，其特征在于所述進氣內(nèi)流道具有進氣口，在間隔壁上靠近進氣口的位置設有外流道進氣口，在外流道進氣口上設有進氣控制裝置，可以有效保證雙流道變截面渦輪機滿足發(fā)動機全工況范圍的增壓需求，同時不存在旋葉式和軸向移動式可變截面渦輪增壓器的可靠性隱患，產(chǎn)品簡單、可靠。
文檔編號F02B37/22GK201581937SQ200920249669
公開日2010年9月15日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權日2009年10月23日
發(fā)明者李延昭, 李永泰, 楊恒星, 王航, 郭倫海, 郭曉偉, 郭錫祿 申請人:壽光市康躍增壓器有限公司