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1、10申请公布号CN104220723A43申请公布日20141217CN104220723A21申请号201380019901922申请日2013041961/639,95520120429USF02B37/12200601F02B37/24200601F02B37/22200601F02D23/00200601F02B39/0020060171申请人博格华纳公司地址美国密歇根州72发明人L巴伦S伯尼A温特74专利代理机构北京泛华伟业知识产权代理有限公司11280代理人徐舒54发明名称具有可磨损涂层的VTG涡轮增压器叶片组组件57摘要在此提供了一种用于VTG涡轮增压器的叶片组。该叶片组包括多个。
2、叶片，这些叶片被枢转地定位在一个上部叶片环的内表面与一个下部叶片环的内表面之间。在这些叶片的相反的颊部表面与这些叶片环的内表面之间限定了多个间隙。该叶片组被配置成通过将一种可磨损涂层涂敷至该上部叶片环的内表面、该下部叶片环的内表面和/或这些叶片中的一个或多个叶片的一个多个颊部表面上来使这些间隙最小化。以此方式，可以建立一个基本上为零的间隙而不干扰这些叶片的正常功能。其结果是，可以获得效率增益。在运行过程中可能发生该可磨损涂层的进一步的磨损。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014101486PCT国际申请的申请数据PCT/US2013/0373672013041987PCT国际申。
3、请的公布数据WO2013/165703EN2013110751INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN104220723ACN104220723A1/1页21一种用于可变涡轮几何形状涡轮增压器的叶片组50，该叶片组包括一个上部叶片环26，该上部叶片环具有一个内表面38；一个下部叶片环28，该下部叶片环具有一个内表面40；多个叶片24，这些叶片被操作性地定位在这些叶片环26，28的内表面38，40之间，每个叶片24都具有相反的颊部表面36，以及一个可磨损涂层52，该可磨损涂层被涂敷至这些叶片环26。
4、，28的内表面38，40之一的至少一部分上，由此在该一个或多个带有涂层的内表面38，40与这些叶片颊部36之间建立了一个最小间隙。2根据权利要求1所述的叶片组，其中该可磨损涂层52被涂敷至这些叶片环26，28的全部内表面38，40上。3根据权利要求1所述的叶片组，其中该可磨损涂层52被涂敷至每个叶片24的颊部表面36中的至少一个颊部表面上。4一种用于可变涡轮几何形状涡轮增压器的叶片组50，该叶片组包括一个上部叶片环26，该上部叶片环具有一个内表面38；一个下部叶片环28，该下部叶片环具有一个内表面40；多个叶片24，这些叶片被操作性地定位在这些叶片环26，28的内表面38，40之间，每个叶片2。
5、4都具有相反的颊部表面36，以及一个可磨损涂层52，该可磨损涂层被涂敷至每个叶片环24的颊部表面36中的至少一个颊部表面上，由此在这些带有涂层的颊部表面36与这些叶片环26，28的一个对应的内表面38，40之间建立了一个最小间隙。5根据权利要求4所述的叶片组，其中该可磨损涂层52被涂敷至这些叶片环26，28的内表面38，40中的至少一个内表面的至少一部分上。权利要求书CN104220723A1/4页3具有可磨损涂层的VTG涡轮增压器叶片组组件发明领域0001实施例总体上涉及涡轮增压器，并且更具体地讲涉及用于可变涡轮几何形状涡轮增压器的叶片组。0002发明背景0003涡轮增压器是一种强制进气系统。
6、。它们将空气以与在正常吸气构型中的可能情况相比更大的密度传送到发动机进气中，从而允许燃烧更多的燃料，因此在没有明显增加发动机重量的情况下提升了发动机的马力。一个更小的涡轮增压发动机取代一个更大物理尺寸的正常吸气的发动机，这将减小质量并且可以减小车辆的空气动力学的前端面积。0004参见图1，涡轮增压器10利用来自发动机排气歧管的排气流来驱动一个涡轮机叶轮12，该涡轮机叶轮被定位在一个涡轮机壳体14中以形成一个涡轮机级16。由涡轮机叶轮12提取的能量被转换成旋转运动，该旋转运动然后驱动一个压缩机叶轮18，该压缩机叶轮被定位在一个压缩机盖件20中以形成一个压缩机级22。压缩机叶轮18抽取空气进入涡轮。
7、压缩机10、压缩这些空气并且将该空气输送到该发动机的进气侧。0005可变几何形状涡轮增压器典型地使用多个可旋转叶片24来控制撞击涡轮机叶轮12的排气的流动并且控制涡轮机级16的功率。这些叶片24因此还控制由压缩机级22产生的压力比。在通过使用高压排气再循环HPEGR技术来控制NOX的产生的发动机中，这些叶片24在VTG中的功能还提供了一种用于控制和产生排气背压的措施。0006一个阵列的可枢转叶片24被定位在一个总体上环形的上部叶片环UVR26与一个总体上环形的下部叶片环LVR28之间。各个叶片在从所述叶片24伸出的一对相反的轴30上旋转图2，这些轴在一条共同的轴线上。各个轴30被定位在LVR2。
8、8中的一个对应的孔口和UVR30的一个对应的孔口中。UVR26相对于LVR28的角取向被设定成使得这些叶片环26、28中的互补孔口与叶片24的这些轴30的轴线同心，并且该叶片24围绕与这两个孔口此时确立的中心线同心的这两个轴30的轴线32自由旋转。在叶片24的UVR侧上的每个轴30伸出通过UVR26并且被附接到一个叶片臂34上，该叶片臂控制该叶片24相对于这些叶片环26、28的旋转位置。典型地，存在通过多个小的滑块48来协调地控制所有这些叶片臂34的一个分开的环。这个协调环50是由一个致动器来控制的，该致动器被操作性地连接以使该协调环50旋转。该致动器典型地接受发动机电子控制单元ECU的命令。。
9、由该多个叶片24和这两个叶片环26、28构成的组件典型地被称作叶片组。0007在一个叶片组中，在控制允许撞击涡轮机叶轮12的废气和产生该涡轮机叶轮12的上游侧的背压的两个过程中这些可旋转叶片24、更确切地讲这些叶片24的颊部36与该上部叶片环26和下部叶片环28的内表面38、40之间的间隙是效率损失的主要贡献者。这些叶片侧颊部36与这些叶片环26、28的互补内表面38、40之间的间隙应当保持在一个最小值以提高该叶片组的效率。0008然而，使这样的间隙最小化可能是困难的。因为涡轮机壳体14在一个径向平面说明书CN104220723A2/4页4中不是对称圆形的，并且因为该涡轮机壳体14内的热通量也。
10、不是对称的，所以涡轮机壳体14经受不对称的应力和不对称的热变形。涡轮机壳体14中的热变形被传递到该叶片组，这可能导致该叶片组磨损、卡滞、或完全堵塞。因此，必须用一种使热致畸变传递最小化的方式来将该叶片组准确地放置和约束在涡轮机壳体14内。0009因此，对于一种可以使这样的顾虑最小化的叶片组构形存在一种需求。0010发明概述0011多个实施例涉及用于在可变几何形状涡轮增压器的叶片组中使叶片颊部与叶片环的内表面之间的间隙最小化的系统。根据本文中的多个实施例，一个可磨损涂层被涂敷到一个上部叶片环的一个内表面、一个下部叶片环的一个内表面和/或一个叶片的一个多个颊部表面。以此方式，在涡轮增压器运行过程中。
11、可以建立一个非常小的间隙而不干扰这些叶片的正常功能。其结果是，可以获得效率增益。0012附图的简要说明0013在附图中通过举例而非限制的方式展示了本发明，在附图中类似的参考号表示相似的部件，并且在附图中0014图1是一个典型的可变几何形状涡轮增压器的截面视图；0015图2示出了一个典型的叶片组的截面视图；并且0016图3是一个组装好的叶片组的一个视图。0017发明详细说明0018在此描述的安排涉及一种用于叶片环组件的系统和方法。在此披露了多个详细的实施例；然而，应当理解的是，这些披露的实施例仅旨在作为示例。因此，在此披露的特定结构性和功能性细节不应被解释为限制，而仅仅是作为权利要求书的基础和作。
12、为传授本领域技术人员在几乎任何适当详细的结构中以不同方式采用本文中的这些方面的代表性基础。此外，在此所用的术语和短语并不旨在限制、而是提供对可能实施方式的可理解描述。图3中示出了多个安排，但这些实施例并不限于所展示出的结构或应用。0019根据本文中的多个实施例，一个可磨损涂层被涂敷到对这些叶片与这些叶片环之间的间隙进行限定的这些表面中的一个或多个表面上。参见图3，示出了一个叶片组50的一部分。为了清楚的目的，只示出了一个叶片24。一个可磨损涂层52可以被涂敷至LVR28的内表面40的至少一部分、UVR26的内表面38的至少一部分和/或这些叶片24的颊部表面36之一或二者的至少一部分。在一个实施。
13、例中，可磨损涂层52可以被涂敷至这些叶片环26、28的内表面38、40、但却不涂敷到这些叶片24的颊部表面36上。0020可以在处理的表面上提供任何适合厚度的可磨损涂层52。在该表面上可磨损涂层52的厚度可以是基本上均匀的。可替代地，可以在一个或多个位置改变该涂层52的厚度。当涂层52被涂敷至多个涂层限定表面上时，这些涂层限定表面之一上的涂层52的厚度可以基本上等于这些涂层限定表面中另一个涂层限定表面上的涂层52的厚度。可替代地，这些涂层限定表面之一上的涂层52的厚度可以不同于这些涂层限定表面中另一个涂层限定表面上的涂层52的厚度。0021可磨损涂层52可以是任何适合的材料，该材料可以允许这些。
14、叶片颊部36与这些叶片环26、28的内表面38、40之间的磨损接触。在一个实施例中，可磨损涂层说明书CN104220723A3/4页552可以是从纽约韦斯特伯里的苏尔寿美科SULZERMETCO美国公司可获得的METCO480NS。这样的涂层可以是包含95的镍和5的铝的一种球状气体雾化合金。粒度可以从大约45M变化至大90M和/或大约170325目例如，材料的大约90或更多可以穿过170目筛并且能够被350目筛截留。该可磨损涂层可以是致密且抗氧化的。该可磨损涂层可以经受至少大约8001470F的温度。该涂层可以是自粘结的并且可以在喷涂过程中发生放热反应，从而优异地粘结到基体上。可以使用类似于M。
15、ETCO480NS的材料。0022适合的可磨损涂层的其它实例包括铝硅合金/聚合物复合材料，铝硅合金/石墨复合材料，镍/石墨复合物，铝青铜/聚合物复合材料，镍铬铝/氮化硼复合物，镍铬铝/膨润土复合材料，镍/铝复合物喷涂的多孔材料，镍铬铝复合物喷涂的多孔材料，MCRALY/BN/聚酯复合材料以及氧化钇稳定氧化锆YSZ陶瓷/聚酯复合材料。这样的涂层可以通过热喷涂来涂敷上。0023在一个实施例中，可磨损涂层52可以是一种氧化锆聚合物陶瓷可磨损粉体。这样的粉体可以通过热喷涂来涂敷上。这样的涂料的实例包括从纽约韦斯特伯里的苏尔寿美科美国公司可获得的DURABLADE2192，SULZERMETCO2395。
16、和/或SULZERMETCO2460NS。0024DURABLADE2192可以包含大约95的DY2O3、大约45的聚合物、07的HBN，并且剩余部分基本上包含ZRO2含有最多25重量的氧化铪。标称粒度分布可以为大约17611M、平均大约65M。使用温度可以小于或等于大约11502100F。DURABLADE2191可以具有大约2535的孔隙率。该材料可以具有约7090HR15Y的硬度。该材料可以具有大于3MPA435PSI的涂层强度。0025SULZERMETCO2395可以包含大约75的DY2O3、大约45的聚合物、07的HBN，并且剩余部分基本上包含ZRO2含有最多25重量的氧化铪。标称。
17、粒度分布可以为大约17611M、平均大约57M。使用温度可以小于或等于大约11502100F。SULZERMETCO2395可以具有约大约2540的孔隙率。该材料可以具有7090HR15Y的硬度。该材料可以具有大于3MPA435PSI的涂层强度。0026SULZERMETCO2460NS可以包含大约75的Y2O3、大约45的聚合物、大约4的粘合剂，并且剩余部分基本上包含ZRO2含有最多25重量的氧化铪。标称粒度分布可以为大约17611M、平均大约74M。使用温度可以小于或等于大约11502100F。SULZERMETCO2460NS可以具有约大约1530的孔隙率。该材料可以具有8095HR15。
18、Y的硬度。该材料可以具有大于4MPA580PSI的涂层强度。0027另外的适合的可磨损涂层包括从英格兰柴郡的鲍迪克BODYCOTEKTECH有限公司可获得的TECH17、TECH28和/或TECH40。包含TECH17的涂层可以具有小于大约5M的厚度。最大硬度可以是大约2600HV。包含TECH28的涂层可以具有大约50M至大约100M的厚度，硬度大约1850HV。TECH40可以具有大约50M至大约100M的涂层厚度，硬度大约2850HV。0028类似于以上列出的这些材料的材料也可以是合适的。然而，实施例并不受限于任何具体的材料。当可磨损涂层52被涂敷至多个涂层限定表面上时，这些涂层限定表面。
19、之一上的涂层52的材料可以与这些涂层限定表面中另一个涂层限定表面上的涂层52的材料相同。可替代地，涂敷至这些涂层限定表面之一上的涂层52的材料可以不同于涂敷说明书CN104220723A4/4页6至这些涂层限定表面中另一个涂层限定表面上的涂层52的材料。0029可磨损涂层52能够以任何适合的方式来涂敷至这些间隙限定表面中的一个或多个表面上。如果必要的话一旦该可磨损涂层52被涂敷，该可磨损涂层就可以被机加工。可以通过这些间隙限定表面之间的过盈配合来组装叶片组50。作为一个实例，在这些不带有涂层的叶片颊部36与带有涂层的上部叶片环26和/或带有涂层的下部叶片环28之间可以存在过盈配合。在将叶片组5。
20、0安装到涡轮机壳体14中之前，叶片组50可以被安装在一个固定器中并且经受振动或震荡。以此方式，这些叶片24可以深深压印入可磨损涂层52并且可以在它们之间建立一个基本上为零或非常小的间隙，同时仍允许这些叶片24在涡轮增压器运行过程中正常运转。0030在涡轮增压器运行过程中，小的间隙将使通过这些叶片颊部36与这些内表面38、40之间的空间的排气流的泄漏最小化，从而提高了效率和性能。此外，可以认识到的是，如果这些叶片颊部36与这些内表面38、40之间的间隙在涡轮增压器运行过程中减小，则这些叶片24可能与可磨损涂层52发生接触。在这样的情况下，这些叶片24可以进一步地磨损该可磨损涂层52，而基本上不妨。
21、碍这些叶片24的功能。0031在此使用的术语“一”和“一个”被定义为一个或者多于一个。在此使用的术语“多个”被定义为两个或者多于两个。在此使用的术语“另一个”被定义为至少第二个或者更多。在此使用的术语“包含”和/或“具有”被定义为包括即开放式措辞。0032在此所描述的多个方面可以按其它形式和组合来实施，而不脱离其精神或本质属性。因此，当然可以理解实施例不限于仅通过举例方式给出的在此所描述的这些具体细节，并且可以理解在以下的权利要求书的范围之内不同的修改和变更是可能的。说明书CN104220723A1/3页7图1现有技术说明书附图CN104220723A2/3页8图2现有技术说明书附图CN104220723A3/3页9图3说明书附图CN104220723A。