可变几何涡轮增压器的制作方法

1.本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，特别涉及一种可变几何涡轮增压器。


背景技术：

2.涡轮增压器是用于在大气压力(增压压力)之上的压力下将空气供给至内燃机入口的装置，实际上是一种空气压缩机，广泛应用于汽车行业。涡轮增压器包括涡轮组件、中间体以及压缩机组件，涡轮组件和压缩机组件之间通过中间体连接，涡轮组件提供由废气驱动的涡轮叶轮，涡轮叶轮安装在连接到发动机出口歧管下游的可旋转的轴上，涡轮叶轮的旋转使得安装到轴的另一端上的压缩机叶轮旋转，压缩机叶轮运送压缩空气至发动机入口歧管。为了保证喷嘴环两侧压力的平衡，喷嘴环上会开设平衡孔。
3.目前，传统涡轮增压器中平衡孔都是开设在喷嘴环上，且位于叶片旁，由于喷嘴环处于高温高压的环境中，平衡孔开设在喷嘴环上会影响喷嘴环的强度，从而影响喷嘴环及涡轮增压器的使用寿命。另外，喷嘴环与导柱通过导销实现活动连接，喷嘴环与导柱之间会存在轴向间隙，启动前后，导柱会发生轴向窜动，进而会与喷嘴环产生刚性碰撞，从而影响喷嘴环及涡轮增压器的使用寿命。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种结构设计简单，喷嘴环的强度能够得到保证，且喷嘴环与导柱不会发生刚性碰撞的可变几何涡轮增压器。
5.实现本实用新型目的的技术方案是：一种可变几何涡轮增压器，包括依次连接的涡轮外壳、中间体外壳和压缩机外壳，所述中间体外壳内设有转子组件，所述涡轮外壳的中部轴向开设有废气出气通道，所述涡轮外壳的周向设有环形废气进气通道，所述废气进气通道通过第一流道与废气出气通道连通，所述废气出气通道内设有涡轮叶轮，所述中间体外壳靠近涡轮外壳的端部与转子组件之间设有喷嘴环，所述第一流道位于喷嘴环的一侧，所述喷嘴环远离第一流道的一侧具有环形空腔，所述中间体外壳靠近涡轮外壳的端部轴向开设有若干第一通气道，所述喷嘴环远离涡轮外壳的端部存在若干缺口，所述涡轮外壳靠近中间体外壳的端部轴向开设有若干第二通气道，所述第一通气道的一端通过第二通气道与第一流道连通，另一端通过缺口与环形空腔连通。
6.进一步地，所述喷嘴环包括安装盘和若干叶片，所述安装盘包括环形隔板、与隔板内周缘连接的环形内支撑部以及与隔板外周缘连接的环形外支撑部，所述环形空腔由隔板、内支撑部和外支撑部形成，所述叶片均匀的安装在隔板靠近涡轮外壳的端面，所述内支撑部远离隔板的端部支撑在转子组件的环形第一台阶面上，所述外支撑部远离隔板的端部支撑在中间体外壳的环形第二台阶面上，所述缺口位于外支撑部远离隔板的端部。
7.进一步地，所述压缩机外壳的中部轴向开设有空气进气通道，所述压缩机外壳的周向设有环形空气出气通道，所述空气进气通道通过第二流道与空气出气通道连通，所述空气进气通道内设有压缩机叶轮。
8.进一步地，所述转子组件包括转子轴和外套转子轴的轴承件，所述转子轴与轴承件转动配合，所述转子轴的两端分别外延伸入涡轮外壳和压缩机外壳内，且分别与涡轮叶轮和压缩机叶轮连接，所述喷嘴环设在中间体外壳与轴承件之间。
9.进一步地，所述轴承件与内支撑部之间设有内活塞环，所述中间体外壳与外支撑部之间设有外活塞环，所述内活塞环和外活塞环均与喷嘴环抵触。
10.进一步地，所述中间体外壳与轴承件之间设有导柱，所述导柱靠近涡轮外壳的端部伸入环形空腔内，且与隔板连接，所述导柱靠近压缩机外壳的端部与调节块连接。
11.进一步地，所述导柱包括导向部和安装部，所述导向部靠近涡轮外壳的端部与安装部的中部一体成型连接，所述安装部的两端分别通过导销与隔板连接，所述安装部与导销之间设有弹性垫圈，所述弹性垫圈外套于导销。
12.进一步地，所述安装部的两端分别开设有安装孔，所述导销穿设于安装孔，且与安装孔间隙配合。
13.进一步地，所述导柱呈t字型。
14.进一步地，所述安装部呈弧型。
15.采用上述技术方案后，本实用新型具有以下积极的效果：
16.(1)本实用新型通过第一通气道、缺口以及第二通气道的设置，连通第一流道和环形空腔，实现喷嘴环两侧气压的平衡，与平衡孔开设在喷嘴环上相比，保证喷嘴环的整体性，进而保证喷嘴环的强度，从而提升喷嘴环及涡轮增压器的使用寿命；
17.(2)本实用新型通过在导柱与导销之间设置弹性垫圈，消除导柱与隔板之间的轴向间隙，进而避免启动前后导柱发生轴向窜动与喷嘴环的隔板发生刚性碰撞，从而进一步提升喷嘴环及涡轮增压器的使用寿命。
附图说明
18.为了使本实用新型的内容更容易和清楚地被理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步的详细说明，其中：
19.图1为本实用新型的结构示意图；
20.图2为图1中a-a方向的剖视图；
21.图3为图3中b部的放大图；
22.图4为本实用新型去除涡轮外壳的结构示意图；
23.图5为本实用新型去除外壳的结构示意图；
24.图6为本实用新型安装盘的示意图；
25.图7为本实用新型导柱的正视图；
26.图8为本实用新型弹性垫圈的示意图；
27.图9为本实用新型安装孔的示意图。
28.图中：1、涡轮外壳；2、中间体外壳；3、压缩机外壳；4、转子组件；4a、转子轴；4b、轴承件；5、废气出气通道；6、废气进气通道；7、第一流道；8、涡轮叶轮；9、喷嘴环；9a、安装盘；9a1、隔板；9a2、内支撑部；9a3、外支撑部；9b、叶片；10、环形空腔；11、第一通气道；12、缺口；13、第二通气道；14、第一台阶面；15、第二台阶面；16、空气进气通道；17、空气出气通道；18、第二流道；19、压缩机叶轮；20a、内活塞环；20b、外活塞环；21、导柱；21a、导向部；21b、安装
部；22、调节块；23、导销；24、弹性垫圈；25、安装孔；26、调节连杆；27、摇臂。
具体实施方式
29.如图1-图4所示，一种可变几何涡轮增压器，包括依次连接的涡轮外壳1、中间体外壳2和压缩机外壳3，中间体外壳2内设有转子组件4，涡轮外壳1的中部轴向开设有废气出气通道5，涡轮外壳1的周向设有环形废气进气通道6，废气进气通道6通过第一流道7与废气出气通道5连通，废气出气通道5内设有涡轮叶轮8，中间体外壳2靠近涡轮外壳1的端部与转子组件4之间设有喷嘴环9，第一流道7位于喷嘴环9的一侧，喷嘴环9远离第一流道7的一侧具有环形空腔10，中间体外壳2靠近涡轮外壳1的端部轴向开设有若干第一通气道11，喷嘴环9远离涡轮外壳1的端部存在若干缺口12，涡轮外壳1靠近中间体外壳2的端部轴向开设有若干第二通气道13，第一通气道11的一端通过第二通气道13与第一流道7连通，另一端通过缺口12与环形空腔10连通。通过第一通气道11、缺口12以及第二通气道13的设置，连通第一流道7和环形空腔10，实现喷嘴环9两侧气压的平衡，与平衡孔开设在喷嘴环9上相比，保证喷嘴环9的整体性，进而保证喷嘴环9的强度，从而提升喷嘴环9及涡轮增压器的使用寿命。具体的，第一通气道11、缺口12以及第二通气道13均均匀布置；压缩机外壳3的中部轴向开设有空气进气通道16，压缩机外壳3的周向设有环形空气出气通道17，空气进气通道16通过第二流道18与空气出气通道17连通，空气进气通道16内设有压缩机叶轮19；转子组件4包括转子轴4a和外套转子轴4a的轴承件4b，转子轴4a与轴承件4b转动配合，转子轴4a的两端分别外延伸入涡轮外壳1和压缩机外壳3内，且分别与涡轮叶轮8和压缩机叶轮19连接，喷嘴环9设在中间体外壳2与轴承件4b之间；轴承件4b与内支撑部9a2之间设有内活塞环20a，中间体外壳2与外支撑部9a3之间设有外活塞环20b，活塞环20a和外活塞环20b均与喷嘴环9抵触。
30.如图3-图6所示，喷嘴环9包括安装盘9a和若干叶片9b，安装盘9a包括环形隔板9a1、与隔板9a1内周缘连接的环形内支撑部9a2以及与隔板9a1外周缘连接的环形外支撑部9a3，环形空腔10由隔板9a1、内支撑部9a2和外支撑部9a3形成，叶片9b均匀的安装在隔板9a1靠近涡轮外壳1的端面，内支撑部9a2远离隔板9a1的端部支撑在转子组件4的环形第一台阶面14上，外支撑部9a3远离隔板9a1的端部支撑在中间体外壳2的环形第二台阶面15上，缺口12位于外支撑部9a3远离隔板9a1的端部。具体的，叶片9b伸入第一流道7内。
31.如图2-图6所示，中间体外壳2与轴承件4b之间设有导柱21，导柱21靠近涡轮外壳1的端部伸入环形空腔10内，且与隔板9a1连接，导柱21靠近压缩机外壳3的端部与调节块22连接。具体的，调节块22通过调节连杆26与摇臂27连接，此为现有技术在此就不再过多描述。
32.如图7和图8所示，导柱21包括导向部21a和安装部21b，导向部21a靠近涡轮外壳1的端部与安装部21b的中部一体成型连接，安装部21b的两端分别通过导销23与隔板9a1连接，安装部21b与导销23之间设有弹性垫圈24，弹性垫圈24外套于导销24。通过在导柱21与导销23之间设置弹性垫圈24，消除导柱21与隔板9a1之间的轴向间隙，进而避免启动前后导柱21发生轴向窜动与喷嘴环9的隔板9a1发生刚性碰撞，从而进一步提升喷嘴环9及涡轮增压器的使用寿命。具体的，导柱21呈t字型，安装部21b呈弧型，弹性垫圈24耐高温且高弹性。
33.如图9所示，安装部21b的两端分别开设有安装孔25，导销23穿设于安装孔25，且与安装孔25间隙配合，以使得导柱21装配时能够径向晃动。具体的，安装部21b一端安装孔25
与导销23间的间隙大于安装部21b另一端安装孔25与导销23间的间隙。
34.工作时，内燃机(图中未示出)的气体输送至废气进气通道6，经过第一流道7、涡轮叶轮8输送至废气出气通道5，从废气进气通道6输送至废气出气通道5的气体带动涡轮叶轮8转动，进而通过转子轴4a带动压缩机叶轮19转动，压缩机叶轮19的转动将周围空气通过空气进气通道16加压并输送至内燃机。经过试验验证，传统喷嘴环上平衡孔截面积的总和为221.056mm2，本实用新型中缺口截面积的总和为241.4032mm2。
35.以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可变几何涡轮增压器，包括依次连接的涡轮外壳(1)、中间体外壳(2)和压缩机外壳(3)，所述中间体外壳(2)内设有转子组件(4)，所述涡轮外壳(1)的中部轴向开设有废气出气通道(5)，所述涡轮外壳(1)的周向设有环形废气进气通道(6)，所述废气进气通道(6)通过第一流道(7)与废气出气通道(5)连通，所述废气出气通道(5)内设有涡轮叶轮(8)，所述中间体外壳(2)靠近涡轮外壳(1)的端部与转子组件(4)之间设有喷嘴环(9)，所述第一流道(7)位于喷嘴环(9)的一侧，所述喷嘴环(9)远离第一流道(7)的一侧具有环形空腔(10)，其特征在于：所述中间体外壳(2)靠近涡轮外壳(1)的端部轴向开设有若干第一通气道(11)，所述喷嘴环(9)远离涡轮外壳(1)的端部存在若干缺口(12)，所述涡轮外壳(1)靠近中间体外壳(2)的端部轴向开设有若干第二通气道(13)，所述第一通气道(11)的一端通过第二通气道(13)与第一流道(7)连通，另一端通过缺口(12)与环形空腔(10)连通。2.根据权利要求1所述的可变几何涡轮增压器，其特征在于：所述喷嘴环(9)包括安装盘(9a)和若干叶片(9b)，所述安装盘(9a)包括环形隔板(9a1)、与隔板(9a1)内周缘连接的环形内支撑部(9a2)以及与隔板(9a1)外周缘连接的环形外支撑部(9a3)，所述环形空腔(10)由隔板(9a1)、内支撑部(9a2)和外支撑部(9a3)形成，所述叶片(9b)均匀的安装在隔板(9a1)靠近涡轮外壳(1)的端面，所述内支撑部(9a2)远离隔板(9a1)的端部支撑在转子组件(4)的环形第一台阶面(14)上，所述外支撑部(9a3)远离隔板(9a1)的端部支撑在中间体外壳(2)的环形第二台阶面(15)上，所述缺口(12)位于外支撑部(9a3)远离隔板(9a1)的端部。3.根据权利要求1所述的可变几何涡轮增压器，其特征在于：所述压缩机外壳(3)的中部轴向开设有空气进气通道(16)，所述压缩机外壳(3)的周向设有环形空气出气通道(17)，所述空气进气通道(16)通过第二流道(18)与空气出气通道(17)连通，所述空气进气通道(16)内设有压缩机叶轮(19)。4.根据权利要求3所述的可变几何涡轮增压器，其特征在于：所述转子组件(4)包括转子轴(4a)和外套转子轴(4a)的轴承件(4b)，所述转子轴(4a)与轴承件(4b)转动配合，所述转子轴(4a)的两端分别外延伸入涡轮外壳(1)和压缩机外壳(3)内，且分别与涡轮叶轮(8)和压缩机叶轮(19)连接，所述喷嘴环(9)设在中间体外壳(2)与轴承件(4b)之间。5.根据权利要求4所述的可变几何涡轮增压器，其特征在于：所述轴承件(4b)与内支撑部(9a2)之间设有内活塞环(20a)，所述中间体外壳(2)与外支撑部(9a3)之间设有外活塞环(20b)，所述内活塞环(20a)和外活塞环(20b)均与喷嘴环(9)抵触。6.根据权利要求4或5所述的可变几何涡轮增压器，其特征在于：所述中间体外壳(2)与轴承件(4b)之间设有导柱(21)，所述导柱(21)靠近涡轮外壳(1)的端部伸入环形空腔(10)内，且与隔板(9a1)连接，所述导柱(21)靠近压缩机外壳(3)的端部与调节块(22)连接。7.根据权利要求6所述的可变几何涡轮增压器，其特征在于：所述导柱(21)包括导向部(21a)和安装部(21b)，所述导向部(21a)靠近涡轮外壳(1)的端部与安装部(21b)的中部一体成型连接，所述安装部(21b)的两端分别通过导销(23)与隔板(9a1)连接，所述安装部(21b)与导销(23)之间设有弹性垫圈(24)，所述弹性垫圈(24)外套于导销(23)。8.根据权利要求7所述的可变几何涡轮增压器，其特征在于：所述安装部(21b)的两端分别开设有安装孔(25)，所述导销(23)穿设于安装孔(25)，且与安装孔(25)间隙配合。9.根据权利要求6所述的可变几何涡轮增压器，其特征在于：所述导柱(21)呈t字型。10.根据权利要求7所述的可变几何涡轮增压器，其特征在于：所述安装部(21b)呈弧型。

技术总结
本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，特别涉及一种可变几何涡轮增压器，包括依次连接的涡轮外壳、中间体外壳和压缩机外壳，中间体外壳内设有转子组件，涡轮外壳上开设有废气出气通道和废气进气通道，废气进气通道通过第一流道与废气出气通道连通，中间体外壳与转子组件之间设有喷嘴环，第一流道位于喷嘴环的一侧，喷嘴环远离第一流道的一侧具有环形空腔，中间体外壳轴向开设有若干第一通气道，喷嘴环远离涡轮外壳的端部存在若干缺口，涡轮外壳轴向开设有若干第二通气道，第一流道依次通过第二通气道、第一通气道和缺口与环形空腔连通；本实用新型结构设计简单，喷嘴环的强度能够得到保证，且喷嘴环与导柱不会发生刚性碰撞。且喷嘴环与导柱不会发生刚性碰撞。且喷嘴环与导柱不会发生刚性碰撞。


技术研发人员：王九胜 黄建军 陈展浩
受保护的技术使用者：江苏毅合捷汽车科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.05
技术公布日：2023/5/24