[发明专利]一种可变几何截面的涡轮机

权利要求书

1.一种可变几何截面的涡轮机，包括涡轮壳、以轴承连接在涡轮壳中心的涡轮转轴、固接在该转轴一端的涡轮、双环式可变几何截面的喷嘴环机构和喷嘴环的控制机构，其特征是：所述的喷嘴环机构由一内环、一外环和数个导向叶片构成；外环动配合在内环圆周面上，并可绕涡轮轴心转动；内环与涡轮壳的内壳体固接，其外端面上均布着数个轴向的进气凹槽；这些凹槽被位于其外侧的涡轮壳外端盖轴向密封；外环圆周面上均布着数个进气通孔；每个通孔的后端固接着一导向叶片；每个导向叶片安放在内环的一个凹槽中；每个导向叶片的前面与相应的内环凹槽的前面所构成的流道的中心面，在二前面最接近位置时，与涡轮叶面垂直，以获得最大的动量有效值；外环通孔在固接导向叶片后的流道最小面积不小于内环凹槽减去导向叶片后的流道最大面积；涡轮壳由内壳体、外端盖以螺钉锁合而成；外环被轴向定位在内壳体与外端盖所形成的圆周凹槽中；涡轮动配合在内环中央；

控制机构由传动机构和执行器构成，执行器安装在涡轮壳上，其输出的运动经传动机构，再驱动外环绕内环在一定角度范围内转动，从而改变流道的尺寸，也同时改变喷嘴喉口的尺寸；

所述的传动机构包括一外齿轮段、一扇齿轮和一扇齿轮转轴；外齿轮段固接在外环的外圆周面上；扇齿轮置于涡轮壳进气通道内，固接在其转轴一端，并与外齿轮段啮合；扇齿轮转轴转动连接在内壳体的一轴向小孔中，其外露端与执行器连接；扇齿轮转轴的外露端还可转动连接在一支承座的一轴向小孔中；支承座固接在远离涡轮的涡轮壳体上；

所述的内壳体、外端盖与外环的轴向定位面上，还可各固定一耐磨垫圈。

2.根据权利要求1所述的外环还可由垂直其轴心线所剖分成的二半以螺钉、销锁合而成，以便加工。

3.根据权利要求1所述的外环还可由不连续的数段构成，以免受热膨胀后，内、外环抱死。

4.根据权利要求1所述的执行器包括一长舌片、一舌片转轴、一主动齿轮、一从动齿轮、一舌片复位扭簧和一支承座；长舌片安放在涡轮壳进气通道中，并与其转轴固接；舌片转轴转动连接在外端盖和内壳体的另一轴向小孔中，其外露端穿出内壳体与主动齿轮固接；主、从动齿轮啮合传动；从动齿轮固接在扇齿轮转轴的外露端上；舌片转轴的外露端转动连接在其支承座的一轴向小孔中；支承座固接在远离涡轮的涡轮壳体上；扭篱的二端分别固定在舌片转轴和此支承座上；当流体以一定的流速冲击长舌片时，长舌片顺转一定角度，并通过主、从动齿轮和扇齿轮，带动外环顺转一定角度，从而达到改变可变几何截面机构的流道尺寸的目的。

5.根据权利要求1和权利要求4所述的执行器还可以是这样的：舌片转轴、扇齿轮转轴之一的外露端上还可固接一曲柄，曲柄的另端与一开关控制型电磁阀的铁芯的外露端铰接；电磁阀体连接在涡轮壳上；在涡轮机与压气机组合成增压器的场合，ECU的逻辑控制方式是这样的：当内燃机的油量增大率大于某一设定值时，内燃机ECU发出指令，电磁阀通电，铁芯轴向移动，使可变几何截面机构的流道调至最小，从而在极短时间内使涡轮机加速，压气机迅速加大压气量，以满足加速时的大气量要求，改善加速性能；电磁阀通电时长由ECU控制。

6.根据权利要求1所述的执行器还可以是这样的：包括一摆动气缸；该气缸内有数个叶片和定子块；气缸上装有叶片复位弹簧；气缸的输出转轴与扇齿轮转轴的外露端连接，且二者同步转动；气缸的数个进气孔与压气机的排气端相贯通；当该排气端压力增大时，叶片旋转一定角度，并通过扇齿轮，使外环转角增大到一定值，来达到加大可变几何截面机构的流道尺寸的目的。