[發(fā)明專利]多翼型翼片

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110222934.6
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102296992A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: A·默罕默德;D·斯特羅特;S·麥肯茲
• 申請（專利權(quán)）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: F01D9/02
• 分類號: F01D9/02;F02B37/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 原紹輝;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開的主題一般地涉及用于內(nèi)燃發(fā)動機的渦輪機械，并且更特別地涉及用于向渦輪葉輪引導(dǎo)排氣的翼片。

背景技術(shù)

可變噴嘴渦輪組件用于使排氣加速流出渦殼(或多個渦殼)和引導(dǎo)排氣更均勻地流向渦輪葉輪。依靠可樞轉(zhuǎn)翼片的可變噴嘴渦輪組件的耐磨性和耐久性很大程度上取決于翼片的設(shè)計，尤其是翼片翼型的設(shè)計。當排氣流過由相鄰翼片限定的多個喉部(throat)時，所述翼片承受轉(zhuǎn)矩。此外，轉(zhuǎn)矩通常隨著翼片位置和排氣條件而變化。翼型設(shè)計也影響尾流和沖擊波形成。沖擊波影響著可變噴嘴渦輪組件的各種部件。流過翼型的排氣產(chǎn)生的沖擊波和尾流對渦輪葉輪性能和完整性具有直接影響。

附圖說明

通過參照下面詳細說明并結(jié)合附圖，可對本文描述的各種方法、設(shè)備、組件、系統(tǒng)、布置等及其等同物有更完整的理解，附圖中：

圖1是渦輪增壓器和內(nèi)燃發(fā)動機簡圖；

圖2是渦輪組件的剖視圖，其包括可調(diào)翼片以引導(dǎo)排氣到渦輪葉輪；

圖3是具有多翼型的翼片的一系列透視圖；

圖4是包括多個多翼型翼片的可變噴嘴渦輪組件的一部分的透視圖；

圖5是包括多翼型的翼片的一系列視圖；

圖6是包括多翼型的翼片的一系列視圖；

圖7是包括多翼型的翼片的一系列視圖；和

圖8是包括具有多個翼片內(nèi)喉部的多翼型的翼片的一系列視圖。

具體實施方式

可變噴嘴渦輪中的翼片設(shè)計關(guān)系到渦輪增壓器的性能、耐磨性和耐久性。翼片翼型的特性部分地決定了繞翼片的控制軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩以及所產(chǎn)生的沖擊和尾流，這影響著渦輪葉輪性能和可靠性。關(guān)于翼片翼型的特性，某些特性有益于降低轉(zhuǎn)矩且某些特性有益于減少尾流。

如下所述，在各種例子中，所給出的翼片具有有益的特性。具體地，本文給出的各種翼片都包括多個翼型。這樣的多翼型翼片允許翼型之間的相互作用，這能使流動更平滑從而可增加效率同時最小化沖擊/尾流。例如，希望減小翼片后緣尾流和轉(zhuǎn)子定子相互作用的沖擊強度，從而減少不穩(wěn)定的渦輪翼片加載，同時滿足任何需求的轉(zhuǎn)矩特性(例如，沒有方向的反轉(zhuǎn)和較低的致動力)。具有多個和不同形狀翼型的翼片也使得能夠調(diào)整翼片的轉(zhuǎn)矩。

渦輪增壓器經(jīng)常用于增加內(nèi)燃發(fā)動機的輸出。參照圖1，傳統(tǒng)的系統(tǒng)100包括內(nèi)燃發(fā)動機110和渦輪增壓器120。內(nèi)燃發(fā)動機110包括容納一個或多個燃燒室的發(fā)動機體118，該一個或多個燃燒室可操作地驅(qū)動軸112。如圖1中所示，進氣口114提供用于空氣流入發(fā)動機體118的流動路徑，而排氣口116提供用于排氣從發(fā)動機體118排出的流動路徑。

渦輪增壓器120用于從排氣中提取能量以及向進氣提供能量，所述進氣可以和燃料混合以形成燃燒氣體。如圖1中所示，渦輪增壓器120包括空氣入口134、軸122、壓縮機124、渦輪126、殼體128和排氣出口136。殼體128可以指的是中心殼體，因為其設(shè)置在壓縮機124和渦輪126之間。軸122可以是包括多種部件的軸組件。

這樣的渦輪增壓器可以包括一個或多個可變幾何單元(variable?geometry?unit)，其可以使用多個可調(diào)翼片、可調(diào)擴散器部分、廢氣門或其他特征來控制排氣流動(例如，可變幾何渦輪)或控制進氣流動(例如，可變幾何壓縮機)。在圖1中，渦輪增壓器120進一步包括可變幾何機構(gòu)130以及致動器或控制器132。可變幾何機構(gòu)130用于調(diào)節(jié)或改變排氣向渦輪126的流動。

位于渦輪進口的可調(diào)翼片能操作來控制排氣向渦輪的流動。例如，渦輪增壓器調(diào)節(jié)渦輪入口處的排氣流動，以便在需求的負載下使渦輪功率最優(yōu)化。翼片向關(guān)閉位置的移動典型地引導(dǎo)排氣更加切向于渦輪流動，這進而向渦輪給予更多能量并因此增加壓縮機增壓。相反，翼片向打開位置的移動典型地引導(dǎo)排氣更加徑向于渦輪流動，這進而減少流向渦輪的能量并因此減小壓縮機增壓。關(guān)閉的翼片也限制從中通過的通道，這在渦輪上產(chǎn)生增加的壓力差，這進而在渦輪上給予更多能量。因此，在低發(fā)動機速度和小排氣流量時，VGT渦輪增壓器可以增加渦輪功率和增壓壓力；然而，在滿發(fā)動機速度/負載和高氣體流量時，VGT渦輪增壓器可以幫助避免渦輪增壓器超速并且?guī)椭S持在適當?shù)幕蛐枨蟮脑鰤簤毫Α?/p>