专利名称：带有可动壁的可变扩散器的制作方法
介绍本发明涉及一种适用于涡轮增压器的可变喷嘴装置，更具体地涉及涡轮增压器的压缩机和/或排气涡轮机。
尤其用于内燃机的涡轮增压器传统上用于减少燃料消耗，以及用于增加内燃机的输出功率。
由于内燃机常经受运转状态、例如转速和负荷状态的大范围变化，因此涡轮增压器同样会经历变化的状态，例如排气流量、工作温度或类似状态。此外，从涡轮增压器压缩机排出的高压进气的进气需要会响应于内燃机操作条件的变化而改变。
因此，已经研制出发这样的涡轮增压器，其不仅适应涡轮增压器涡轮机一侧的当前操作条件，而且适应其压缩机一侧的操作条件。对压缩机一侧的操作条件的适应包括，例如，压缩机的几何形状的变化。
文献US-4,886,416和WO-0020726公开了这样的可变喷嘴装置，其包括由两个相对壁部件之间的间隙形成的环形喷嘴通道，以及用于调节所述间隙的旋转转换机构，其通过将所述机构的促动旋转运动转换成其中一个所述壁部件的平移运动，从而来调节所述间隙。
本发明的目的是提供一种适用于具有提高的操作范围和提高效率的涡轮增压器的压缩机和/或排气涡轮机的可变喷嘴装置。
本发明的一个特定目的是提供一种适用于涡轮增压器的压缩机和/或排气涡轮机的可变喷嘴装置，其紧凑，易于制造，并具有较高的操作可靠性。
根据权利要求1和7各自所限定特征的组合的可变喷嘴装置，可实现本发明的目的。根据本发明还提供了一种包含这种可变喷嘴装置的压缩机、排气涡轮机和涡轮增压器。
在从属权利要求中阐释了本发明的优选实施例。
根据第一方面，本发明的目的通过一种可变喷嘴装置来实现，这种可变喷嘴装置包括由两个相对的壁部件之间的间隙所形成的环形喷嘴通道，以及用于调节所述间隙的旋转转换机构，其通过将所述机构的促动旋转运动转换成至少其中一个壁部件朝另一壁部件的平移运动，从而来调节所述间隙。由于旋转转换机构可直接或间接地将促动旋转运动转化成可动部件的平移运动、可动部件朝向另一壁部件的轴向移动，因此，就可对喷嘴通道的宽度进行高精度的调节。可变喷嘴装置的旋转转换机构包括具有与所述可动壁部件相接合的螺旋形接合部分的固定背板(backplate)，以及用于使可动壁部件相对于固定背板旋转、从而促使所述可动壁部件朝向另一壁部件平移运动的促动装置。
根据本发明的可变喷嘴装置的一个实施例，固定背板具有环凹槽，其径向内壁设有形成了螺旋形接合部分的凹口，可动壁部件形成为可容纳在环凹槽中的环，在与凹口相接合的环的径向内表面处设有舌状部件。
根据本发明的可变喷嘴装置的一个备选实施例，可动壁部件形成为环，其径向内表面和/或径向外表面设有至少一个形成了螺旋形接合部分的凹口，其中该凹口与形成于固定背板中的环凹槽的径向内壁和/或径向外壁处的相应舌状部件相接合，该环容纳在环凹槽中。
更具体地说，舌状部件可滑动地与接合凹口相接合，以形成螺纹机构。
根据本发明的可变喷嘴装置的一个具体实施例，可动壁部件相对于固定背板的旋转通过齿轮机构来实现。在这种配置中，齿轮机构优选包括设于可动壁部件处的齿轮部分，以及与齿轮部分相啮合并可由电动机驱动的传动齿轮。
根据第二方面，本发明的目的通过一种可变喷嘴装置来实现，在这种可变喷嘴装置中，旋转转换机构包括固定背板和促动装置，固定背板可旋转地支撑着携带有移动机构的推力部件，而促动装置用于使推力部件相对于可动壁部件旋转，从而促使可动壁部件朝向另一壁部件移动。可动壁部件设置在固定背板上，使得这种可动壁部件可在推力部件的旋转轴线方向上移动，并且不能相对于所述固定背板而旋转。这种移动机构包括至少一对设于彼此轴向面对的推力部件和可动壁部件的表面上的斜坡部分，其中斜坡部分沿轴向斜面而相互贴靠在一起。
根据本发明，可动壁部件可在压缩机中形成为一种可动背板。通过这种可动背板相对于固定背板的旋转，就可实现螺旋运动(threaded movement)，以便沿着其旋转轴线来转动可动背板。通过将螺纹的螺距设定为适当的值，就可以调节旋转和移动之间的关系。然而，该同一设置还可适用于在排气涡轮机中采用本发明的可变喷嘴装置。
在通过电动机经由齿轮机构使可动背板旋转的实施例中，特别是通过使用步进电动机来简化可变喷嘴装置的控制系统。然而，电动机可由任何其它驱动装置如液压驱动系统或螺线管机构等来代替。
根据本发明的又一实施例，可动壁部件或可动背板包括由凹口形成的闩锁部分。优选在固定背板上提供曲柄机构，以便与所述闩锁部分相接合。曲柄机构包括凸轮，通过轴来移动促动杆可使凸轮摆动，其中所述轴将凸轮与促动杆连接起来。凸轮与闩锁部分是可接合的。利用这种结构，通过促动曲柄机构或齿轮机构，可使可动背板绕其旋转轴线旋转，从而使背板也沿其旋转轴线移动。
在根据本发明第二方面的可变喷嘴装置中，优选在固定背板段和所述可动背板之间提供弹簧部件，从而将所述可动背板压向所述旋转段。这样，由于旋转段返回到初始位置，因此可动背板可自动返回初始位置。
所述旋转段相对于所述固定背板的旋转优选通过齿轮机构来实现。所述齿轮机构优选包括设于旋转段上的齿轮部分，以及与所述齿轮部分相啮合并可由电动机驱动的传动齿轮。
利用这种构造，通过电动机经由齿轮机构来驱动旋转段旋转。尤其通过使用电控制系统，所述电动机所促成的旋转就简化了可变喷嘴装置的控制系统。然而，电动机可由任何其它驱动装置如液压驱动系统或螺线管机构等来代替。
所述旋转段优选包括第一闩锁部分，其由介于两个凸出物之间的凹口来组成。优选在所述旋转段的圆周上形成所述闩锁部分。优选在固定背板处提供曲柄机构，其可与所述闩锁部分相接合。
所述曲柄机构优选包括凸轮，通过轴来移动促动杆，就可使凸轮摆动，其中，所述轴将所述凸轮和所述促动杆连接在一起。所述凸轮优选可与所述闩锁部分相接合。
曲柄机构具有用于对旋转段施加作用力的简单结构。
在所述可动背板和所述固定背板之间优选设有至少一个密封件，以便在它们之间提供密封。这样，就可以防止在可变喷嘴装置的可动部件之间出现流体泄漏。
优选在所述环形通道中设有固定的和/或可动的叶片。具体地说，环形通道的结构并不限于附图所示的结构。作为另一选择，这两个壁部件都可移动或可平移，以便调节喷嘴通道的宽度。
根据本发明的另一方面，具有用于压缩流体的压缩机叶轮的压缩机包括根据以上方面和改型所述的可变喷嘴装置。
根据本发明的又一方面，排气涡轮机包括涡轮机叶轮和根据以上方面和改型所述的可变喷嘴装置。
根据本发明的另一方面，涡轮增压器包括如上所限定的压缩机和/或排气涡轮机。
以下将参照附图来更详细地介绍本发明的优选实施例。
附图简介
图1显示了根据本发明第一实施例的固定背板。
图2显示了根据本发明第一实施例的可动背板。
图3是图1中所示的固定背板的底视图。
图4是固定背板沿着图3中A-A剖线的剖视图。
图5是图1所示固定背板的顶视图。
图6是固定背板沿着图3中B-B剖线的局部剖视图。
图7是根据本发明第一实施例的可动背板的顶视图。
图8是可动背板沿着图7中A-A剖线的剖视图。
图9是根据本发明第一实施例的可变喷嘴装置的分解图。
图10显示了图9的可变喷嘴装置处于装配状态下，其中扩散器间隙是关闭的。
图11显示了图9的可变喷嘴装置处于装配状态下，其中扩散器间隙是打开的。
图12是根据第一实施例的可变喷嘴装置的说明图。
图13是根据第二实施例的可变喷嘴装置的分解图。
图14显示了图13的可变喷嘴装置处于装配状态下，其中扩散器间隙是打开的。
图15显示了图13的可变喷嘴装置处于装配状态下，其中扩散器间隙是关闭的。
图16是根据第二实施例的可变喷嘴装置的说明图。
图17是根据第二实施例的旋转转换机构处于关闭位置时的示意图。
图18是根据第二实施例的旋转转换机构处于打开位置时的示意图。
图19显示了根据第三实施例的可变喷嘴装置。
以下将参照图1至图12来说明本发明的第一实施例。
第一实施例根据本发明的可变喷嘴装置包括固定背板1、可动壁部件(可旋转的背板)3、以及如图9中所示的凸轮机构5。以下参照图1至图8来说明用作固定壁部件的固定背板1和用作可动壁部件的可动背板3。图1中显示了根据第一实施例的固定背板。
在图1中，从在将可变喷嘴装置结合到涡轮增压器中时面向图12所示压缩机叶轮4的一侧，显示了固定背板1，在该图中显示了涡轮增压器的压缩机部分。
具体如图1和4中所示，固定背板1形成为适于安装在涡轮增压器压缩机一侧上的大致环形部件。为了将固定背板1安装到涡轮增压器的中心外壳上，在固定背板1的径向最外周边处形成了法兰部分11。在法兰部分11的径向内侧形成了阶梯式部分12，以便提供使固定背板1的中心轴线与涡轮增压器压缩机的中心轴线对准的方法。具体地说，阶梯式部分12适于与位于压缩机一侧的涡轮增压器外壳的凹入部分相接合，从而使压缩机叶轮和可动背板1的中心线相互对准。
在用于形成环凹槽13的阶梯式部分12的径向内侧形成了容纳凹槽13，其用于容纳可动壁部件3。容纳凹槽13由径向外壁131、径向内壁132和底壁133来限定。在穿透底壁133的预定位置处形成了曲柄开口14。
在容纳凹槽13的径向内侧形成了凸起部分15。凸起部分15具有环形形状，并包括基本平坦且略呈锥形的环形面151，如图5所示。容纳凹槽13的径向内壁132形成了凸起部分15的径向外壁。
在容纳凹槽13的径向内壁132中，形成了接合凹口9。各个接合凹口9形成了具有矩形截面的螺旋形切口形状，并从环形面151朝向容纳凹槽13的底壁133延伸。这样，凹口9所形成的螺旋形的中心轴线与固定背板1的中心轴线重合。在本实施例中，在固定背板1中以规则的角度间隔而形成三个接合凹口9。
固定背板1还包括在凸起部分15的径向内侧形成的凹入中心部分16。中心部分16并入凸起部分15的环形面151中。如上所述，凸起部分15的环形面151基本上是平坦的，而凹入中心部分16的表面在朝着远离图12所示压缩机叶轮4的方向上凸出。
在凹入的中心部分16中，形成了多个孔161，这些孔在本实施例中为盲孔。在本实施例中，以规则的角度间隔在背板1的轴线周围形成了四个盲孔161。在中心部分16的中心区域形成了单个支撑孔162。支撑孔162设置成通过轴承(未示出)而用于支撑压缩机叶轮4的轴。
图2显示了根据本实施例的用作可动壁部件的背板3。如图2和图7-8中所示，可动壁部件3形成为环，其包括径向外表面32、轴向面31和轮廓部分33。轴向面31基本上是平面的。径向外表面32是大致圆柱形的且平坦的。如图8中最佳地所示，轮廓部分33具有平滑的圆形形状，其形成了径向外表面32和轴向面31之间的连接。
在轴向面31上，在预定的角位置处形成了闩锁部分34。根据本实施例的闩锁部分34由两个大致径向延伸的突起34a形成，在所述突起34a之间形成了凹口34b。这两个相对的突起大致相互平行地延伸，具体如图7中所示。
在可动壁部件3的轮廓部分33上形成了采用引导突起35形式的多个舌状部件，其朝着可动壁部件3的几何轴线方向而径向地突出。在本实施例中，在可动背板3上形成了三个引导突起35，其数量与固定背板1上形成的接合凹口9的数量一致。
图5和6中更详细地显示了固定背板1中形成的曲柄开口14。如图6中所示，曲柄开口14由两个轴向重叠的孔141和143形成，其重叠部分形成了曲柄开口14的实际开孔部分。在固定背板1的与其压缩机叶轮一侧相对的后侧上形成了大直径的孔141。具体地说，大直径孔141是圆形的，并朝向固定背板1延伸了其大约一半的厚度。大直径孔141并入在容纳凹槽13的底壁133中所形成的长孔143中。
大直径孔141和长孔143形成了穿透固定背板1的曲柄开口14。曲柄开口14适合于容纳并支撑尤其如图9至11中所示的曲柄机构5。曲柄机构5包括由轴52所携带的凸轮51，轴52被可旋转地支撑在如图3，5和6中所示的大直径孔141中。在轴52的与凸轮51相对的那一侧上连接有促动杆53，以便通过移动促动杆53，就可使凸轮51在长孔143中摆动。为了操作促动杆53，在促动杆53的远端部分设有促动孔54。根据本发明，凸轮51用作促动装置。
以下将特别参照图9至11，来介绍可变喷嘴装置的装配和功能。
如图9中所示，可动壁部件3设置成与固定背板1轴向对准，以便插入到固定背板1的容纳凹槽13中。可动壁部件3插入容纳凹槽13中，使得闩锁部分34面向固定背板1的压缩机叶轮4一侧，并与曲柄开口14相对，从而使闩锁部分34装配在曲柄开口14中，具体装配在长孔143中。可动壁部件3和固定背板1的相互接触表面形成了某一表面性质，并具备可使这些表面以相对较小的摩擦阻力而彼此相对移动的尺寸。
通过在可动壁部件3处形成的引导突起35与在固定背板1中形成的接合凹口39螺纹式地相接合，就可将可动壁部件3插入到固定背板1的容纳凹槽13中。在可动壁部件3旋拧到容纳凹槽13中的同时，可动壁部件3的闩锁部分34同时与凸轮51相接合，因而凸轮51在长孔143中的对应于旋拧进程的位置处摆动。由于凸轮51在操作过程中仍与可动壁部件3的闩锁部分43保持相接合，因此凸轮还可用作将可动壁部件3锁定在固定背板1上的装置。
由于曲柄部分51与闩锁部分34的接合，通过促动杆53的运动，就可使可动(可旋转的)壁部件3相对于固定背板1而绕固定背板1的中心轴线旋转。由于引导突起35与接合凹口9螺纹式地相接合，因此通过可动壁部件3相对于固定背板1的旋转，就可使可动壁部件3在轴向方向上相对于固定背板1移动或平移。也就是说，通过操作促动杆53，可相应地使可动壁部件3相对于固定背板1扩张或收缩。
图10至12尤其显示了根据本实施例的可变喷嘴装置的操作。图10显示了可变喷嘴装置处在其中可动壁部件3相对于固定背板1处于最扩张位置时的位置。在该位置，可动壁部件3朝着形成为壁部件的扩散器壁6和图12所示压缩机叶轮4的方向而扩张。通过这种方式，与固定的扩散器壁6配合式形成的、用于使待压缩进气通过的间隙就被关闭。
如图11中所示，可动壁部件3处于最收缩位置，使得可动壁部件3运动离开扩散器壁6和压缩机叶轮4。因此，用于使待压缩流体通过的间隙就置于打开位置。
通过改变可动壁部件3的位置，就可使扩散器间隙位置适应内燃机和涡轮增压器的当前操作条件。也就是说，喘振流量极限以及压缩机阻气门就可以得到抑制，从而可以扩大涡轮增压器的操作范围。具体地说，可将扩散器通流面积设定为不同的值，以便响应于内燃机操作条件的变化而适合不同的空气质量流量和/或压缩机叶轮的转速。
第二实施例图13-15示意性地显示了根据本发明第二实施例的可变喷嘴装置。图16-18是显示第二实施例的详细说明图。由于根据第二实施例的可变喷嘴装置类似于根据第一实施例的可变喷嘴装置，因此下面仅仅说明它们之间的差别。此外，用相同的标号来表示相似的元件。
固定背板1构造成类似于第一实施例中的固定背板，不同之处在于，螺旋形凹口9并非在容纳凹槽13的内壁132上形成。
在容纳凹口13中插入了形成为旋转段17的推力部件，使得旋转段17可相对于固定背板1旋转。在旋转段17中形成了包括突起34a和凹口34b的闩锁部分34，其中凹口34b将突起34a分开，从而形成了接合凹口。在面向压缩机侧、具体而言为面向图14所示压缩机叶轮4的表面上，形成了闩锁部分34。在表面171上，在规则的周向位置处形成了三个斜坡172(斜坡部分)。所述斜坡包括轴向倾斜的斜面172a，其从表面171上升到旋转段17的旋转方向中。此外，斜坡172包括平坦部分172b，其大致平行于表面171，并直接与斜面172a汇合。
可轴向移动段18设置成面向旋转段17，具体面向旋转段17的表面171。在可轴向移动段18一侧上，形成了三个包括斜面181a的斜坡181，其对应于旋转段17上所形成的斜坡171。
这种可轴向移动段18只可在轴向方向上移动，并通过设在可轴向移动段18的径向外径处的轴向舌状件183以及通过设在容纳凹槽13的内周侧上的轴向凹口185而防止其旋转，如图14和15中所示。
在图14中所示的面向压缩机叶轮4的可轴向移动段18那一侧上，设有固定段19。这个固定段通过与固定背板1的接合而在旋转方向及轴向方向上被保持。在固定段19与可轴向移动段18之间设有弹簧部件20，以便恒定地朝着固定背板1来促压可轴向移动段18。弹簧部件由形成于固定段19处的弹簧支撑部件21来支持。在本实施例中，弹簧支撑部件21成形为固定段19中的孔。
以下将参照图16至18来说明可变喷嘴装置的操作。在图16中，示意性地显示了可变喷嘴装置。在固定的扩散器壁6和可轴向移动段18之间，形成了用于压缩流体如进气从压缩机叶轮4流向出口端口的间隙。通过操作曲柄机构5，就可使旋转段17旋转预定的角度。因此，就使斜坡172相对于可轴向移动段18上所形成的斜坡接合部分181而移动。由于可轴向移动段18只能在轴向方向上移动，并且相对于固定背板1保持在恒定的旋转位置，因此，可轴向移动段18相对于固定背板1以及相对于固定的扩散器壁6的轴向位置就发生变化。也就是说，通过操作曲柄机构5，固定壁6和可轴向移动段18之间的间隙会由于斜坡172的斜面部分172a相对于斜坡接合部分181的滑动运动而发生改变。
如果曲柄机构移动以打开固定的扩散器壁6和可动的扩散器壁之间的间隙，那么弹簧20就持续地在可轴向移动段18上施加压力，使得可轴向移动段18朝着固定背板1移动。也就是说，可将可轴向移动段18压向固定压背板1，并一直在斜坡172和斜坡接合部分181之间保持紧密接触。
如果旋转段的旋转继续进行，那么平坦部分172b将到达斜坡接合部分181，从而阻止可轴向移动段18的进一步移动。
第二实施例的效果与第一实施例的效果是基本相同的。具体地说，可以改变便于压缩流体如来自压缩机叶轮4的进气通过的间隙，以保证压缩机一侧的最佳几何形状。因此，就可使扩散器流量得以稳定，并延缓压缩机喘振，这又增大了压缩机的操作范围。
第三实施例以下将参考图19来描述本发明的第三实施例。
图19示意性地显示了根据本发明第三实施例的可变喷嘴装置。由于根据第三实施例的促动机构类似于根据第一或第二实施例的可变喷嘴装置，因此以下描述中将只是解释其不同之处。此外，用相同的标号来表示相似的元件。
第三实施例类似于第一实施例，不同之处在于，螺旋线凹口6并非形成于容纳凹槽13的外壁132上，而是形成于可动壁部件3的径向外表面32及其径向内表面36上。此外，在容纳凹槽13的内壁132和外壁131上形成了引导突起35，可动壁部件3可以可滑动地保持在容纳凹槽13中。
另外，在可动壁部件3的径向内表面36和径向外表面32上分别形成了内密封件37a和外密封件37b。内密封件37a和外密封件37b密封在容纳凹槽13的内壁132和外壁131上，以便可以抑制流体如进气的流动或泄漏。
如同第一和第二实施例中，可动壁部件3处的可动扩散器壁可以相对于固定的扩散器壁6运动。为了改善这一运动，密封件37a，37b能够滑动地靠在这些接触面上。
根据第三实施例，通过齿轮机构8可以实现可动壁部件3的旋转，齿轮机构8包括电动机81、位于可动壁部分3的圆周部分上的齿轮部分82，以及与电动机81相连的传动齿轮83。
通过驱动电动机81，与齿轮部分82相啮合的传动齿轮83就可使可动壁部件3旋转预定大小的角度。
通过驱动电动机81导致可动壁部件3的旋转可以通过响应于发动机基本控制系统并与其相关联的电路(未示出)来控制。因此，可以调节可动扩散器壁和固定扩散器壁6的最佳位置。
第三实施例的效果与第一及第二实施例的效果是基本相同的。具体地说，可以改变便于压缩流体如来自压缩机叶轮4的进气通过的间隙，以保证压缩机一侧的最佳几何形状。因此，就可使扩散器流量得以稳定，并延缓压缩机喘振，这又增大了压缩机的操作范围。
改型本发明并不限于第一至第三实施例。
虽然接合凹口9的数量和斜坡172的数量都限定为三个，但是，也可以形成更多或更少的接合凹口9或斜坡172。
尽管只在第三实施例中限定了用于驱动可动壁部件3的齿轮机构，但是，齿轮机构也可用于第一和第二实施例中，其中齿轮机构替代了曲柄机构。
具体地说，可以任何方式来组合第一至第三实施例的所有特征。也就是说，齿轮机构8、密封件37a，37b或者可动壁部件3的内表面和外表面上的凹口/引导突起的设置都可以与上述所公开的所有特征自由地组合。
权利要求
1.一种可变喷嘴装置，其包括由两个相对的壁部件(3，6；18，6)之间的间隙所形成的环形喷嘴通道；和用于调节所述间隙的旋转转换机构(9，35；172，181)，其通过将所述机构的促动旋转运动转换成至少其中一个所述壁部件(3，6；18，6)的平移运动来调节所述间隙，所述旋转转换机构包括具有与所述可动壁部件(3)相接合的螺旋形接合部分的固定背板(1)，以及用于使所述可动壁部件(3)相对于所述固定背板旋转从而导致所述可动壁部件(3)朝向另一所述壁部件(6)平移运动的促动装置(51)。
2.根据权利要求1所述的可变喷嘴装置，其特征在于，所述固定背板(1)具有环凹槽，所述环凹槽的径向内壁设有形成了所述螺旋形接合部分的凹口(9)，所述可动壁部件(3)形成为容纳于所述环凹槽内的环，以便设在所述环的径向内表面处的舌状部件(35)与所述凹口(9)相接合。
3.根据权利要求1所述的可变喷嘴装置，其特征在于，所述可动壁部件(3)形成为环，所述环的径向内表面和/或径向外表面设有至少一个形成了所述螺旋形接合部分的凹口(9)，所述凹口与所述固定背板(1)的环凹槽的径向内壁和/或径向外壁处的相应舌状部件(35)相接合，所述环凹槽用于容纳所述环(3)。
4.根据权利要求2或3所述的可变喷嘴装置，其特征在于，所述舌状部件(35)与所述接合凹口(9)可滑动地相接合，以便形成螺纹机构。
5.根据权利要求1至4中任一权项所述的可变喷嘴装置，其特征在于，通过齿轮机构(8)来实现所述可动壁部件(3)相对于所述固定背板(1)的旋转。
6.根据权利要求5所述的可变喷嘴装置，其特征在于，所述齿轮机构(8)包括设在所述可动壁部件(3)处的齿轮部分(82)，以及与所述齿轮部分(82)相啮合并可由电动机(81)驱动的传动齿轮(83)。
7.一种可变喷嘴装置，其包括由两个相对的壁部件(3，6；18，6)之间的间隙所形成的环形喷嘴通道；和用于调节所述间隙的旋转转换机构(9，35；172，181)，其通过将所述机构的促动旋转运动转换成至少其中一个所述壁部件(3，6；18，6)的平移运动来调节所述间隙，所述旋转转换机构包括固定背板(1)和促动装置(51)，所述固定背板(1)可旋转地支撑着带有移动机构的推力部件(17)，所述促动装置(51)用于使所述推力部件(17)相对于所述可动壁部件(18)旋转，以便使所述可动壁部件朝着另一壁部件(6)移动，所述可动壁部件(18)设在所述固定背板(1)上，以便所述可动壁部件(18)可在所述推力部件(17)的旋转轴线方向上移动，并且不能相对于所述固定背板(1)旋转，其中所述移动机构包括至少一对分别设在所述推力部件(17)和所述可动壁部件(18)的彼此轴向面对表面上的斜坡部分(172，181)，所述斜坡部分沿着轴向倾斜面(172a，181a)而相互贴靠在一起。
8.一种压缩机，其包括根据权利要求1至7中任一权项所述的可变喷嘴装置，以及用于对通过所述可变喷嘴装置的环形喷嘴通道的流体进行压缩的压缩机叶轮(4)。
9.一种排气涡轮机，其包括根据权利要求1至7中任一权项所述的可变喷嘴装置，以及可由经过所述可变喷嘴装置的环形喷嘴通道的排气来驱动的涡轮机叶轮。
10.一种涡轮增压器，其包括根据权利要求8所述的压缩机和/或根据权利要求9所述的排气涡轮机。
全文摘要
一种可变喷嘴装置，包括由两个相对的壁部件(3，6；17，18，6)所形成的环形喷嘴通道，这两个壁部件沿旋转轴线而分开。提供了旋转转换机构(9，35；172，181)，其用于将至少其中一个所述壁部件(3，6；17，18，6)上的旋转运动转换成所述至少其中一个所述壁部件的平移运动，以用于调节所述环形通道的宽度。
文档编号F04D29/46GK1860285SQ03827165
公开日2006年11月8日 申请日期2003年8月14日 优先权日2003年8月14日
发明者N·J·麦卡德尔, P·阿斯佩, H·陈, B·康纳, Q·罗伯茨 申请人:霍尼韦尔国际公司
介绍本发明涉及一种适用于涡轮增压器的可变喷嘴装置，更具体地涉及涡轮增压器的压缩机和/或排气涡轮机。
尤其用于内燃机的涡轮增压器传统上用于减少燃料消耗，以及用于增加内燃机的输出功率。
由于内燃机常经受运转状态、例如转速和负荷状态的大范围变化，因此涡轮增压器同样会经历变化的状态，例如排气流量、工作温度或类似状态。此外，从涡轮增压器压缩机排出的高压进气的进气需要会响应于内燃机操作条件的变化而改变。
因此，已经研制出发这样的涡轮增压器，其不仅适应涡轮增压器涡轮机一侧的当前操作条件，而且适应其压缩机一侧的操作条件。对压缩机一侧的操作条件的适应包括，例如，压缩机的几何形状的变化。
文献US-4,886,416和WO-0020726公开了这样的可变喷嘴装置，其包括由两个相对壁部件之间的间隙形成的环形喷嘴通道，以及用于调节所述间隙的旋转转换机构，其通过将所述机构的促动旋转运动转换成其中一个所述壁部件的平移运动，从而来调节所述间隙。
本发明的目的是提供一种适用于具有提高的操作范围和提高效率的涡轮增压器的压缩机和/或排气涡轮机的可变喷嘴装置。
本发明的一个特定目的是提供一种适用于涡轮增压器的压缩机和/或排气涡轮机的可变喷嘴装置，其紧凑，易于制造，并具有较高的操作可靠性。
根据权利要求1和7各自所限定特征的组合的可变喷嘴装置，可实现本发明的目的。根据本发明还提供了一种包含这种可变喷嘴装置的压缩机、排气涡轮机和涡轮增压器。
在从属权利要求中阐释了本发明的优选实施例。
根据第一方面，本发明的目的通过一种可变喷嘴装置来实现，这种可变喷嘴装置包括由两个相对的壁部件之间的间隙所形成的环形喷嘴通道，以及用于调节所述间隙的旋转转换机构，其通过将所述机构的促动旋转运动转换成至少其中一个壁部件朝另一壁部件的平移运动，从而来调节所述间隙。由于旋转转换机构可直接或间接地将促动旋转运动转化成可动部件的平移运动、可动部件朝向另一壁部件的轴向移动，因此，就可对喷嘴通道的宽度进行高精度的调节。可变喷嘴装置的旋转转换机构包括具有与所述可动壁部件相接合的螺旋形接合部分的固定背板(backplate)，以及用于使可动壁部件相对于固定背板旋转、从而促使所述可动壁部件朝向另一壁部件平移运动的促动装置。
根据本发明的可变喷嘴装置的一个实施例，固定背板具有环凹槽，其径向内壁设有形成了螺旋形接合部分的凹口，可动壁部件形成为可容纳在环凹槽中的环，在与凹口相接合的环的径向内表面处设有舌状部件。
根据本发明的可变喷嘴装置的一个备选实施例，可动壁部件形成为环，其径向内表面和/或径向外表面设有至少一个形成了螺旋形接合部分的凹口，其中该凹口与形成于固定背板中的环凹槽的径向内壁和/或径向外壁处的相应舌状部件相接合，该环容纳在环凹槽中。
更具体地说，舌状部件可滑动地与接合凹口相接合，以形成螺纹机构。
根据本发明的可变喷嘴装置的一个具体实施例，可动壁部件相对于固定背板的旋转通过齿轮机构来实现。在这种配置中，齿轮机构优选包括设于可动壁部件处的齿轮部分，以及与齿轮部分相啮合并可由电动机驱动的传动齿轮。
根据第二方面，本发明的目的通过一种可变喷嘴装置来实现，在这种可变喷嘴装置中，旋转转换机构包括固定背板和促动装置，固定背板可旋转地支撑着携带有移动机构的推力部件，而促动装置用于使推力部件相对于可动壁部件旋转，从而促使可动壁部件朝向另一壁部件移动。可动壁部件设置在固定背板上，使得这种可动壁部件可在推力部件的旋转轴线方向上移动，并且不能相对于所述固定背板而旋转。这种移动机构包括至少一对设于彼此轴向面对的推力部件和可动壁部件的表面上的斜坡部分，其中斜坡部分沿轴向斜面而相互贴靠在一起。
根据本发明，可动壁部件可在压缩机中形成为一种可动背板。通过这种可动背板相对于固定背板的旋转，就可实现螺旋运动(threaded movement)，以便沿着其旋转轴线来转动可动背板。通过将螺纹的螺距设定为适当的值，就可以调节旋转和移动之间的关系。然而，该同一设置还可适用于在排气涡轮机中采用本发明的可变喷嘴装置。
在通过电动机经由齿轮机构使可动背板旋转的实施例中，特别是通过使用步进电动机来简化可变喷嘴装置的控制系统。然而，电动机可由任何其它驱动装置如液压驱动系统或螺线管机构等来代替。
根据本发明的又一实施例，可动壁部件或可动背板包括由凹口形成的闩锁部分。优选在固定背板上提供曲柄机构，以便与所述闩锁部分相接合。曲柄机构包括凸轮，通过轴来移动促动杆可使凸轮摆动，其中所述轴将凸轮与促动杆连接起来。凸轮与闩锁部分是可接合的。利用这种结构，通过促动曲柄机构或齿轮机构，可使可动背板绕其旋转轴线旋转，从而使背板也沿其旋转轴线移动。
在根据本发明第二方面的可变喷嘴装置中，优选在固定背板段和所述可动背板之间提供弹簧部件，从而将所述可动背板压向所述旋转段。这样，由于旋转段返回到初始位置，因此可动背板可自动返回初始位置。
所述旋转段相对于所述固定背板的旋转优选通过齿轮机构来实现。所述齿轮机构优选包括设于旋转段上的齿轮部分，以及与所述齿轮部分相啮合并可由电动机驱动的传动齿轮。
利用这种构造，通过电动机经由齿轮机构来驱动旋转段旋转。尤其通过使用电控制系统，所述电动机所促成的旋转就简化了可变喷嘴装置的控制系统。然而，电动机可由任何其它驱动装置如液压驱动系统或螺线管机构等来代替。
所述旋转段优选包括第一闩锁部分，其由介于两个凸出物之间的凹口来组成。优选在所述旋转段的圆周上形成所述闩锁部分。优选在固定背板处提供曲柄机构，其可与所述闩锁部分相接合。
所述曲柄机构优选包括凸轮，通过轴来移动促动杆，就可使凸轮摆动，其中，所述轴将所述凸轮和所述促动杆连接在一起。所述凸轮优选可与所述闩锁部分相接合。
曲柄机构具有用于对旋转段施加作用力的简单结构。
在所述可动背板和所述固定背板之间优选设有至少一个密封件，以便在它们之间提供密封。这样，就可以防止在可变喷嘴装置的可动部件之间出现流体泄漏。
优选在所述环形通道中设有固定的和/或可动的叶片。具体地说，环形通道的结构并不限于附图所示的结构。作为另一选择，这两个壁部件都可移动或可平移，以便调节喷嘴通道的宽度。
根据本发明的另一方面，具有用于压缩流体的压缩机叶轮的压缩机包括根据以上方面和改型所述的可变喷嘴装置。
根据本发明的又一方面，排气涡轮机包括涡轮机叶轮和根据以上方面和改型所述的可变喷嘴装置。
根据本发明的另一方面，涡轮增压器包括如上所限定的压缩机和/或排气涡轮机。
以下将参照附图来更详细地介绍本发明的优选实施例。
附图简介
图1显示了根据本发明第一实施例的固定背板。
图2显示了根据本发明第一实施例的可动背板。
图3是图1中所示的固定背板的底视图。
图4是固定背板沿着图3中A-A剖线的剖视图。
图5是图1所示固定背板的顶视图。
图6是固定背板沿着图3中B-B剖线的局部剖视图。
图7是根据本发明第一实施例的可动背板的顶视图。
图8是可动背板沿着图7中A-A剖线的剖视图。
图9是根据本发明第一实施例的可变喷嘴装置的分解图。
图10显示了图9的可变喷嘴装置处于装配状态下，其中扩散器间隙是关闭的。
图11显示了图9的可变喷嘴装置处于装配状态下，其中扩散器间隙是打开的。
图12是根据第一实施例的可变喷嘴装置的说明图。
图13是根据第二实施例的可变喷嘴装置的分解图。
图14显示了图13的可变喷嘴装置处于装配状态下，其中扩散器间隙是打开的。
图15显示了图13的可变喷嘴装置处于装配状态下，其中扩散器间隙是关闭的。
图16是根据第二实施例的可变喷嘴装置的说明图。
图17是根据第二实施例的旋转转换机构处于关闭位置时的示意图。
图18是根据第二实施例的旋转转换机构处于打开位置时的示意图。
图19显示了根据第三实施例的可变喷嘴装置。
以下将参照图1至图12来说明本发明的第一实施例。
第一实施例根据本发明的可变喷嘴装置包括固定背板1、可动壁部件(可旋转的背板)3、以及如图9中所示的凸轮机构5。以下参照图1至图8来说明用作固定壁部件的固定背板1和用作可动壁部件的可动背板3。图1中显示了根据第一实施例的固定背板。
在图1中，从在将可变喷嘴装置结合到涡轮增压器中时面向图12所示压缩机叶轮4的一侧，显示了固定背板1，在该图中显示了涡轮增压器的压缩机部分。
具体如图1和4中所示，固定背板1形成为适于安装在涡轮增压器压缩机一侧上的大致环形部件。为了将固定背板1安装到涡轮增压器的中心外壳上，在固定背板1的径向最外周边处形成了法兰部分11。在法兰部分11的径向内侧形成了阶梯式部分12，以便提供使固定背板1的中心轴线与涡轮增压器压缩机的中心轴线对准的方法。具体地说，阶梯式部分12适于与位于压缩机一侧的涡轮增压器外壳的凹入部分相接合，从而使压缩机叶轮和可动背板1的中心线相互对准。
在用于形成环凹槽13的阶梯式部分12的径向内侧形成了容纳凹槽13，其用于容纳可动壁部件3。容纳凹槽13由径向外壁131、径向内壁132和底壁133来限定。在穿透底壁133的预定位置处形成了曲柄开口14。
在容纳凹槽13的径向内侧形成了凸起部分15。凸起部分15具有环形形状，并包括基本平坦且略呈锥形的环形面151，如图5所示。容纳凹槽13的径向内壁132形成了凸起部分15的径向外壁。
在容纳凹槽13的径向内壁132中，形成了接合凹口9。各个接合凹口9形成了具有矩形截面的螺旋形切口形状，并从环形面151朝向容纳凹槽13的底壁133延伸。这样，凹口9所形成的螺旋形的中心轴线与固定背板1的中心轴线重合。在本实施例中，在固定背板1中以规则的角度间隔而形成三个接合凹口9。
固定背板1还包括在凸起部分15的径向内侧形成的凹入中心部分16。中心部分16并入凸起部分15的环形面151中。如上所述，凸起部分15的环形面151基本上是平坦的，而凹入中心部分16的表面在朝着远离图12所示压缩机叶轮4的方向上凸出。
在凹入的中心部分16中，形成了多个孔161，这些孔在本实施例中为盲孔。在本实施例中，以规则的角度间隔在背板1的轴线周围形成了四个盲孔161。在中心部分16的中心区域形成了单个支撑孔162。支撑孔162设置成通过轴承(未示出)而用于支撑压缩机叶轮4的轴。
图2显示了根据本实施例的用作可动壁部件的背板3。如图2和图7-8中所示，可动壁部件3形成为环，其包括径向外表面32、轴向面31和轮廓部分33。轴向面31基本上是平面的。径向外表面32是大致圆柱形的且平坦的。如图8中最佳地所示，轮廓部分33具有平滑的圆形形状，其形成了径向外表面32和轴向面31之间的连接。
在轴向面31上，在预定的角位置处形成了闩锁部分34。根据本实施例的闩锁部分34由两个大致径向延伸的突起34a形成，在所述突起34a之间形成了凹口34b。这两个相对的突起大致相互平行地延伸，具体如图7中所示。
在可动壁部件3的轮廓部分33上形成了采用引导突起35形式的多个舌状部件，其朝着可动壁部件3的几何轴线方向而径向地突出。在本实施例中，在可动背板3上形成了三个引导突起35，其数量与固定背板1上形成的接合凹口9的数量一致。
图5和6中更详细地显示了固定背板1中形成的曲柄开口14。如图6中所示，曲柄开口14由两个轴向重叠的孔141和143形成，其重叠部分形成了曲柄开口14的实际开孔部分。在固定背板1的与其压缩机叶轮一侧相对的后侧上形成了大直径的孔141。具体地说，大直径孔141是圆形的，并朝向固定背板1延伸了其大约一半的厚度。大直径孔141并入在容纳凹槽13的底壁133中所形成的长孔143中。
大直径孔141和长孔143形成了穿透固定背板1的曲柄开口14。曲柄开口14适合于容纳并支撑尤其如图9至11中所示的曲柄机构5。曲柄机构5包括由轴52所携带的凸轮51，轴52被可旋转地支撑在如图3，5和6中所示的大直径孔141中。在轴52的与凸轮51相对的那一侧上连接有促动杆53，以便通过移动促动杆53，就可使凸轮51在长孔143中摆动。为了操作促动杆53，在促动杆53的远端部分设有促动孔54。根据本发明，凸轮51用作促动装置。
以下将特别参照图9至11，来介绍可变喷嘴装置的装配和功能。
如图9中所示，可动壁部件3设置成与固定背板1轴向对准，以便插入到固定背板1的容纳凹槽13中。可动壁部件3插入容纳凹槽13中，使得闩锁部分34面向固定背板1的压缩机叶轮4一侧，并与曲柄开口14相对，从而使闩锁部分34装配在曲柄开口14中，具体装配在长孔143中。可动壁部件3和固定背板1的相互接触表面形成了某一表面性质，并具备可使这些表面以相对较小的摩擦阻力而彼此相对移动的尺寸。
通过在可动壁部件3处形成的引导突起35与在固定背板1中形成的接合凹口39螺纹式地相接合，就可将可动壁部件3插入到固定背板1的容纳凹槽13中。在可动壁部件3旋拧到容纳凹槽13中的同时，可动壁部件3的闩锁部分34同时与凸轮51相接合，因而凸轮51在长孔143中的对应于旋拧进程的位置处摆动。由于凸轮51在操作过程中仍与可动壁部件3的闩锁部分43保持相接合，因此凸轮还可用作将可动壁部件3锁定在固定背板1上的装置。
由于曲柄部分51与闩锁部分34的接合，通过促动杆53的运动，就可使可动(可旋转的)壁部件3相对于固定背板1而绕固定背板1的中心轴线旋转。由于引导突起35与接合凹口9螺纹式地相接合，因此通过可动壁部件3相对于固定背板1的旋转，就可使可动壁部件3在轴向方向上相对于固定背板1移动或平移。也就是说，通过操作促动杆53，可相应地使可动壁部件3相对于固定背板1扩张或收缩。
图10至12尤其显示了根据本实施例的可变喷嘴装置的操作。图10显示了可变喷嘴装置处在其中可动壁部件3相对于固定背板1处于最扩张位置时的位置。在该位置，可动壁部件3朝着形成为壁部件的扩散器壁6和图12所示压缩机叶轮4的方向而扩张。通过这种方式，与固定的扩散器壁6配合式形成的、用于使待压缩进气通过的间隙就被关闭。
如图11中所示，可动壁部件3处于最收缩位置，使得可动壁部件3运动离开扩散器壁6和压缩机叶轮4。因此，用于使待压缩流体通过的间隙就置于打开位置。
通过改变可动壁部件3的位置，就可使扩散器间隙位置适应内燃机和涡轮增压器的当前操作条件。也就是说，喘振流量极限以及压缩机阻气门就可以得到抑制，从而可以扩大涡轮增压器的操作范围。具体地说，可将扩散器通流面积设定为不同的值，以便响应于内燃机操作条件的变化而适合不同的空气质量流量和/或压缩机叶轮的转速。
第二实施例图13-15示意性地显示了根据本发明第二实施例的可变喷嘴装置。图16-18是显示第二实施例的详细说明图。由于根据第二实施例的可变喷嘴装置类似于根据第一实施例的可变喷嘴装置，因此下面仅仅说明它们之间的差别。此外，用相同的标号来表示相似的元件。
固定背板1构造成类似于第一实施例中的固定背板，不同之处在于，螺旋形凹口9并非在容纳凹槽13的内壁132上形成。
在容纳凹口13中插入了形成为旋转段17的推力部件，使得旋转段17可相对于固定背板1旋转。在旋转段17中形成了包括突起34a和凹口34b的闩锁部分34，其中凹口34b将突起34a分开，从而形成了接合凹口。在面向压缩机侧、具体而言为面向图14所示压缩机叶轮4的表面上，形成了闩锁部分34。在表面171上，在规则的周向位置处形成了三个斜坡172(斜坡部分)。所述斜坡包括轴向倾斜的斜面172a，其从表面171上升到旋转段17的旋转方向中。此外，斜坡172包括平坦部分172b，其大致平行于表面171，并直接与斜面172a汇合。
可轴向移动段18设置成面向旋转段17，具体面向旋转段17的表面171。在可轴向移动段18一侧上，形成了三个包括斜面181a的斜坡181，其对应于旋转段17上所形成的斜坡171。
这种可轴向移动段18只可在轴向方向上移动，并通过设在可轴向移动段18的径向外径处的轴向舌状件183以及通过设在容纳凹槽13的内周侧上的轴向凹口185而防止其旋转，如图14和15中所示。
在图14中所示的面向压缩机叶轮4的可轴向移动段18那一侧上，设有固定段19。这个固定段通过与固定背板1的接合而在旋转方向及轴向方向上被保持。在固定段19与可轴向移动段18之间设有弹簧部件20，以便恒定地朝着固定背板1来促压可轴向移动段18。弹簧部件由形成于固定段19处的弹簧支撑部件21来支持。在本实施例中，弹簧支撑部件21成形为固定段19中的孔。
以下将参照图16至18来说明可变喷嘴装置的操作。在图16中，示意性地显示了可变喷嘴装置。在固定的扩散器壁6和可轴向移动段18之间，形成了用于压缩流体如进气从压缩机叶轮4流向出口端口的间隙。通过操作曲柄机构5，就可使旋转段17旋转预定的角度。因此，就使斜坡172相对于可轴向移动段18上所形成的斜坡接合部分181而移动。由于可轴向移动段18只能在轴向方向上移动，并且相对于固定背板1保持在恒定的旋转位置，因此，可轴向移动段18相对于固定背板1以及相对于固定的扩散器壁6的轴向位置就发生变化。也就是说，通过操作曲柄机构5，固定壁6和可轴向移动段18之间的间隙会由于斜坡172的斜面部分172a相对于斜坡接合部分181的滑动运动而发生改变。
如果曲柄机构移动以打开固定的扩散器壁6和可动的扩散器壁之间的间隙，那么弹簧20就持续地在可轴向移动段18上施加压力，使得可轴向移动段18朝着固定背板1移动。也就是说，可将可轴向移动段18压向固定压背板1，并一直在斜坡172和斜坡接合部分181之间保持紧密接触。
如果旋转段的旋转继续进行，那么平坦部分172b将到达斜坡接合部分181，从而阻止可轴向移动段18的进一步移动。
第二实施例的效果与第一实施例的效果是基本相同的。具体地说，可以改变便于压缩流体如来自压缩机叶轮4的进气通过的间隙，以保证压缩机一侧的最佳几何形状。因此，就可使扩散器流量得以稳定，并延缓压缩机喘振，这又增大了压缩机的操作范围。
第三实施例以下将参考图19来描述本发明的第三实施例。
图19示意性地显示了根据本发明第三实施例的可变喷嘴装置。由于根据第三实施例的促动机构类似于根据第一或第二实施例的可变喷嘴装置，因此以下描述中将只是解释其不同之处。此外，用相同的标号来表示相似的元件。
第三实施例类似于第一实施例，不同之处在于，螺旋线凹口6并非形成于容纳凹槽13的外壁132上，而是形成于可动壁部件3的径向外表面32及其径向内表面36上。此外，在容纳凹槽13的内壁132和外壁131上形成了引导突起35，可动壁部件3可以可滑动地保持在容纳凹槽13中。
另外，在可动壁部件3的径向内表面36和径向外表面32上分别形成了内密封件37a和外密封件37b。内密封件37a和外密封件37b密封在容纳凹槽13的内壁132和外壁131上，以便可以抑制流体如进气的流动或泄漏。
如同第一和第二实施例中，可动壁部件3处的可动扩散器壁可以相对于固定的扩散器壁6运动。为了改善这一运动，密封件37a，37b能够滑动地靠在这些接触面上。
根据第三实施例，通过齿轮机构8可以实现可动壁部件3的旋转，齿轮机构8包括电动机81、位于可动壁部分3的圆周部分上的齿轮部分82，以及与电动机81相连的传动齿轮83。
通过驱动电动机81，与齿轮部分82相啮合的传动齿轮83就可使可动壁部件3旋转预定大小的角度。
通过驱动电动机81导致可动壁部件3的旋转可以通过响应于发动机基本控制系统并与其相关联的电路(未示出)来控制。因此，可以调节可动扩散器壁和固定扩散器壁6的最佳位置。
第三实施例的效果与第一及第二实施例的效果是基本相同的。具体地说，可以改变便于压缩流体如来自压缩机叶轮4的进气通过的间隙，以保证压缩机一侧的最佳几何形状。因此，就可使扩散器流量得以稳定，并延缓压缩机喘振，这又增大了压缩机的操作范围。
改型本发明并不限于第一至第三实施例。
虽然接合凹口9的数量和斜坡172的数量都限定为三个，但是，也可以形成更多或更少的接合凹口9或斜坡172。
尽管只在第三实施例中限定了用于驱动可动壁部件3的齿轮机构，但是，齿轮机构也可用于第一和第二实施例中，其中齿轮机构替代了曲柄机构。
具体地说，可以任何方式来组合第一至第三实施例的所有特征。也就是说，齿轮机构8、密封件37a，37b或者可动壁部件3的内表面和外表面上的凹口/引导突起的设置都可以与上述所公开的所有特征自由地组合。
权利要求
1.一种可变喷嘴装置，其包括由两个相对的壁部件(3，6；18，6)之间的间隙所形成的环形喷嘴通道；和用于调节所述间隙的旋转转换机构(9，35；172，181)，其通过将所述机构的促动旋转运动转换成至少其中一个所述壁部件(3，6；18，6)的平移运动来调节所述间隙，所述旋转转换机构包括具有与所述可动壁部件(3)相接合的螺旋形接合部分的固定背板(1)，以及用于使所述可动壁部件(3)相对于所述固定背板旋转从而导致所述可动壁部件(3)朝向另一所述壁部件(6)平移运动的促动装置(51)。
2.根据权利要求1所述的可变喷嘴装置，其特征在于，所述固定背板(1)具有环凹槽，所述环凹槽的径向内壁设有形成了所述螺旋形接合部分的凹口(9)，所述可动壁部件(3)形成为容纳于所述环凹槽内的环，以便设在所述环的径向内表面处的舌状部件(35)与所述凹口(9)相接合。
3.根据权利要求1所述的可变喷嘴装置，其特征在于，所述可动壁部件(3)形成为环，所述环的径向内表面和/或径向外表面设有至少一个形成了所述螺旋形接合部分的凹口(9)，所述凹口与所述固定背板(1)的环凹槽的径向内壁和/或径向外壁处的相应舌状部件(35)相接合，所述环凹槽用于容纳所述环(3)。
4.根据权利要求2或3所述的可变喷嘴装置，其特征在于，所述舌状部件(35)与所述接合凹口(9)可滑动地相接合，以便形成螺纹机构。
5.根据权利要求1至4中任一权项所述的可变喷嘴装置，其特征在于，通过齿轮机构(8)来实现所述可动壁部件(3)相对于所述固定背板(1)的旋转。
6.根据权利要求5所述的可变喷嘴装置，其特征在于，所述齿轮机构(8)包括设在所述可动壁部件(3)处的齿轮部分(82)，以及与所述齿轮部分(82)相啮合并可由电动机(81)驱动的传动齿轮(83)。
7.一种可变喷嘴装置，其包括由两个相对的壁部件(3，6；18，6)之间的间隙所形成的环形喷嘴通道；和用于调节所述间隙的旋转转换机构(9，35；172，181)，其通过将所述机构的促动旋转运动转换成至少其中一个所述壁部件(3，6；18，6)的平移运动来调节所述间隙，所述旋转转换机构包括固定背板(1)和促动装置(51)，所述固定背板(1)可旋转地支撑着带有移动机构的推力部件(17)，所述促动装置(51)用于使所述推力部件(17)相对于所述可动壁部件(18)旋转，以便使所述可动壁部件朝着另一壁部件(6)移动，所述可动壁部件(18)设在所述固定背板(1)上，以便所述可动壁部件(18)可在所述推力部件(17)的旋转轴线方向上移动，并且不能相对于所述固定背板(1)旋转，其中所述移动机构包括至少一对分别设在所述推力部件(17)和所述可动壁部件(18)的彼此轴向面对表面上的斜坡部分(172，181)，所述斜坡部分沿着轴向倾斜面(172a，181a)而相互贴靠在一起。
8.一种压缩机，其包括根据权利要求1至7中任一权项所述的可变喷嘴装置，以及用于对通过所述可变喷嘴装置的环形喷嘴通道的流体进行压缩的压缩机叶轮(4)。
9.一种排气涡轮机，其包括根据权利要求1至7中任一权项所述的可变喷嘴装置，以及可由经过所述可变喷嘴装置的环形喷嘴通道的排气来驱动的涡轮机叶轮。
10.一种涡轮增压器，其包括根据权利要求8所述的压缩机和/或根据权利要求9所述的排气涡轮机。
全文摘要
一种可变喷嘴装置，包括由两个相对的壁部件(3，6；17，18，6)所形成的环形喷嘴通道，这两个壁部件沿旋转轴线而分开。提供了旋转转换机构(9，35；172，181)，其用于将至少其中一个所述壁部件(3，6；17，18，6)上的旋转运动转换成所述至少其中一个所述壁部件的平移运动，以用于调节所述环形通道的宽度。
文档编号F04D29/46GK1860285SQ03827165
公开日2006年11月8日 申请日期2003年8月14日 优先权日2003年8月14日
发明者N·J·麦卡德尔, P·阿斯佩, H·陈, B·康纳, Q·罗伯茨 申请人:霍尼韦尔国际公司
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