用于连续流动机器的涡轮级的模块化喷嘴环的制作方法

1.本发明涉及用于涡轮机的涡轮级的模块化喷嘴环、用于涡轮级的模块化喷嘴环的叶片模块以及用于模块化喷嘴的承载系统的用途。


背景技术：

2.为了增加内燃机的功率，现在废气涡轮增压被用作标准，压缩机设置在内燃机的上游，公共轴和涡轮连接在内燃机的废气管线中。随着内燃机的充气，气缸中的空气和燃料填充量以及因此的燃料混合物增加，并且由此实现发动机功率的可感知的增加。用于其的废气涡轮增压器包括作为标准的转子，该转子包括压缩机叶片、涡轮和连接轴以及轴承、导流壳体部分(例如，压缩机壳体和涡轮壳体)和位于它们之间的轴承壳体。
3.动力从发动机的废气中获取，并且该动力对驱动涡轮增压器非常重要，最初通过涡轮传递到旋转轴，然后传递到连接的压缩机叶片。因此，来自压缩机环境的空气能够以高排放压力和高填充水平被吸入、压缩并压入发动机的气缸中。热发动机废气的动力在技术流量条件下通过涡轮中的选择性扭转消除获得，并传递到轴上。在涡轮级的结构实施例中，喷嘴环通常插入螺旋涡轮壳体和涡轮叶片之间，以产生这种扭转。
4.喷嘴环通常包括多个流动剖面，即所谓的喷嘴环叶片，并通过剖面角度的固定调整在位于下游的旋转涡轮上产生与操作相关的扭转流。喷嘴环的重要特性是通过选择叶片角度来调整进入涡轮的扭转，从而使得发动机得以理想运行。
5.因此，对于叶片轮廓的每个调整角度，受流通道的表面积、喷嘴环的规格以及喷嘴环出口处的流速也会发生变化。因此，旋转涡轮中的扭转消除也在发动机的预定入口质量流量和工作点处改变。因此，通过选择喷嘴环的规格，能够使涡轮增压器的操作行为适应和调整到发动机的要求。
6.喷嘴环用于高达700℃的高温废气、腐蚀性介质和高流速。在这种情况下，必须使用高价值且通常昂贵的基本材料，以确保喷嘴环在操作期间的坚固性。
7.通常，喷嘴环通常由铸钢制成，随后加工成最终尺寸。有时，如果几何结构允许，喷嘴环也会被铣削至所需规格的整块尺寸。
8.在现有技术中，提供了适合发动机要求的涡轮增压器。规格的巨大多样性导致了生产和存储的复杂性以及相关的存储成本。
9.鉴于上述内容，需要一种改进的用于涡轮级的喷嘴环，该喷嘴环能够特别容易地适应涡轮增压器和/或发动机应用的相应要求。


技术实现要素：

10.该目的至少地部分通过根据权利要求1所述的涡轮机的涡轮级的模块化喷嘴环实现。此外，该目的通过权利要求15所述的涡轮级的模块化喷嘴环的叶片模块以及通过根据权利要求16所述的用于模块化喷嘴环的承载系统实现。根据以下描述和所附权利要求，将理解其它实施例、修改和改进。
11.根据一个实施例，提供了用于涡轮机的涡轮级的模块化喷嘴环。模块化喷嘴环包括具有调整环的承载系统和具有叶片的叶片模块。叶片模块可释放地连接到承载系统。叶片的调整角度，在操作期间尤其是恒定的，该调整角度由承载系统固定，特别是由与流动通道间隔开的调整环固定。叶片模块还被配置为尤其通过调整环可释放地压靠在流动侧的涡轮壳体部分上。
12.根据一般方面，在组装模块化喷嘴环之前或组装涡轮级之前，提供了叶片的调整角度，这是各自用途所需的。因此，没有在操作期间改变叶片的调整角度的规定。模块化喷嘴环也能够称为模块化固定几何喷嘴环。
13.模块化喷嘴环允许使用大量相同的部件，而不考虑涡轮级所需的规格。特别地，这里公开的叶片模块或喷嘴环叶片模块被提供为相同的部件。承载系统的部件，通常只有调整环，是针对各自应用所需的调整角度而单独生产的。
14.本文公开的模块化喷嘴环允许在组装前直接固定喷嘴环规格，也就是说，例如，仅在组装日期固定。因此，可以防止采购时间过长的问题。对于不同的调整角度，经常需要的各种规格能够通过一系列调整环来实现。由于根据本公开仅存储相同的部件和一组专门生产的调整环，因此能够显著降低高的存储成本。通常，涡轮级的特定尺寸需要大约20个不同的叶片调整角度。在现有技术中常规的铸造喷嘴环的情况下，也就是说，具有不可释放的固定喷嘴环几何形状，通常存储大量的喷嘴环，以便能够在下订单的情况下满足快速交付的准备。如果商店里没有存储大量的喷嘴环，那么交货时间就会很长。由于这个原因，在现有技术中，预先保存了大量和各种变型的许多喷嘴环规格。除了喷嘴环的高存储成本外，对潜在的长吞吐量时间和不可靠的输送链的依赖也与此相关。
15.有利的是，根据本文公开的实施例，喷嘴环的模型成本能够降低，因为只有调整环专门针对期望的调整角度而变化。在现有技术中，对于喷嘴环的大量不同变型的模型成本产生了非常高的投资支出。
16.模块化喷嘴环配置为可释放地固定在涡轮级上。承载系统能够例如插入或夹持在涡轮级的壳体部分中。叶片模块可释放地连接到承载系统。此外，叶片模块被配置为可释放地压靠在流动侧涡轮壳体部分。因此，本文公开的模块化喷嘴环能够被拆卸。例如，在叶片模块可能磨损的情况下，能够将模块化喷嘴环从涡轮级移除，能够更换磨损的叶片模块，随后能够重新组装涡轮级。在使用新的叶片模块进行维修的情况下，能够容易地更换损坏的叶片模块，并且能够继续使用现有的喷嘴环和涡轮级的所有其他部件。在现有技术中传统的铸造喷嘴环中，在磨损的情况下需要完全更换喷嘴环。
17.叶片模块定义了从叶片一端开始朝向叶片模块基板的纵向轴线。术语“在流动侧”表示沿着纵向轴线的方向，并且意在理解为指面向流动通道的方向，或者在多个流动通道的情况下，指面向主要流动通道的方向。术语“轴承侧”表示沿纵向轴线与流动侧空间基本相反的方向。
18.叶片模块在流动侧端部具有叶片。叶片的方向确定了叶片模块的调整角度，从而确定了涡轮级内模块化喷嘴环的调整角度。在叶片的轴承侧，叶片模块具有基板。基板通常被配置为圆柱形和平面(也就是说，它沿着纵向轴线具有较小的范围)。基板能够被配置为形成(主)流道的封闭件或换句话说，壳体壁部分。叶片模块能够具有连接到基板或集成在基板中的密封件，例如，层状密封环。密封环能够径向密封基板，以便从基板轴承侧的端部
密封(主)流道。
19.在一个实施例中，叶片模块在基板的轴承侧具有轴向延伸(沿纵向轴线)的叶片轴。叶片轴基本上轴向居中设置，并且通常在基板的横截面的一部分上延伸。
20.承载系统的调整环能够具有叶片轴开口。叶片轴开口的范围至少对应于叶片轴的横截面。调整环的叶片轴开口配置为引导穿过叶片模块的叶片轴。叶片轴的轴承侧端部能够至少部分地设置在调整环的叶片轴开口中。通常，叶片轴的轴承侧端部从轴承侧的调整环伸出。
21.叶片轴能够使叶片模块固定在调整环上，从而使叶片轴的、从调整环的叶片轴开口突出在轴承侧处的轴承侧端部，被调整环保持在轴承侧处，并防止其穿过调整环的叶片轴开口。
22.模块化喷嘴环，特别是承载系统能够具有固定元件。固定元件能够在轴承端处可释放地连接到叶片轴的端部。在这种情况下，固定元件的横截面能够大于调整环的叶片轴开口的横截面，或者可替代地能够具有防止固定元件在流动侧穿过叶片轴开口的几何形状。因此，可防止叶片轴以及整个叶片模块在流动侧方向上“脱落”。同时，叶片模块可沿轴承侧方向轴向移动。
23.通常，固定元件是固定环，例如卡环或固定环。叶片轴的轴承侧端部可以以圆柱形方式配置，和/或叶片轴开口可以以圆形方式配置。在这种情况下，固定环的直径可以大于叶片轴开口的直径。可选地，例如，固定元件也能够是固定销或固定针。在另一实施例中，固定元件是螺母，其中叶片轴的轴承侧端部具有轴向受限的螺纹。
24.叶片轴的轴承侧端部能够有固定凹槽。固定元件，特别是固定环，能够设置在固定凹槽中。固定元件，特别是固定环，能够以形状配合方式可释放地连接到固定凹槽。
25.在一个实施例中，固定元件是螺钉。叶片轴的轴承侧端部可具有内螺纹。在该实施例中，叶片轴通常不在轴承侧延伸出调整环。螺钉能够轴向间隙地拧入叶片轴中，使得叶片模块和调整环能够通过下面描述的夹持元件夹持/压紧。
26.除了通过固定元件固定叶片模块外，叶片轴还用于引导和稳定，从而将模块化喷嘴环的不同部件(例如，下文所述的夹持元件)固定在一起。
27.在一个实施例中，叶片模块具有支撑结构，该支撑结构在基板的轴承侧轴向延伸(沿纵向轴线)。支撑结构设置在叶片模块的径向端部上，并且能够延伸到叶片模块的轴向端部。支撑结构能够在叶片模块的部分圆周上或者也能够在整个圆周上延伸。支撑结构可以具有多个支柱。在一个实施例中，支撑结构具有两个支柱。在两个支柱的情况下，支柱能够彼此成大约180
°
设置，也就是说，大约位于叶片模块的相对径向端部。然而，其他角度也是可能的。
28.支撑结构的外表面，也就是说，在叶片模块的径向端，可以以圆柱形方式配置。支撑结构的外表面能够具有与基板基本相同的形状，但是在许多实施例中相对于基板是锥形的。因此，支撑结构的外表面的横截面能够小于基板的横截面。支撑结构的内表面优选与叶片轴间隔设置。在支撑结构和叶片轴之间设置有间隙或空隙，该间隙或空隙优选地在叶片轴的整个圆周上延伸。
29.根据一个实施例，叶片模块在轴承的一端具有至少一个，通常至少两个连接元件。至少一个连接元件设置在轴承上的支撑结构的端部。在多个连接元件的情况下，支撑结构
可以具有相应数量的支柱，其中连接元件之一能够设置在轴承上的支柱之一的端部。
30.调整环还具有至少一个凹槽，优选至少两个凹槽。在这种情况下，至少一个凹槽可以是凹口的形式。然而，优选地，凹槽是轴向连续的开口。叶片的调整角度通过至少一个连接元件和至少一个凹槽之间的可释放连接固定到调整环。关于调整角度(也就是说，旋转自由度)，连接可以被认为是形状配合的。
31.凹槽的尺寸能够根据连接元件确定。特别地，凹槽可以具有与连接元件的横截面相对应的形状和/或可以具有比连接元件稍大的横截面。因此，相对于调整角度，“间隙”被最小化。在示例性实施例中，连接元件呈凸轮的形式。
32.在一个实施例中，叶片模块具有第一连接元件和第二连接元件。调整环具有每个叶片模块的第一凹槽和第二凹槽。在这种情况下，连接元件和/或凹槽以这样的方式设置或配置，即只有预定义的连接或安装位置并且因此预定义的调整角度是可能的。
33.在一个示例性实施例中，各个支撑结构的连接元件和凹槽不是彼此相对设置的(也就是说，以不同于180
°
的角度，例如130
°
)。
34.在另一示例性实施例中，第一凹槽和第二凹槽和/或第一和第二连接元件具有不同的截面(截面尺寸)和/或不同的截面形状(圆形、矩形等)。在这种情况下，第一连接元件的尺寸能够根据第一凹槽确定，第二连接元件的尺寸能够根据第二凹槽确定。术语“尺寸
……
根据”被理解为在这种情况下，凹槽和连接元件具有可比的横截面和/或可比的截面形状(圆形、矩形等)。同时，第一连接元件和第二连接元件能够具有不同的横截面和/或第一凹槽和第二凹槽能够具有不同横截面。
35.在示例性实施例中，叶片模块具有第一连接元件和第二连接元件。第一连接元件和第二连接元件大致彼此相对地设置，并且每个连接元件都呈凸轮的形式。在这种情况下，第一凸轮沿着一侧具有比第二凸轮更大的范围。第一凹槽和第二凹槽根据第一凸轮和第二凸轮构造。
36.对于三个或更多连接元件和凹槽，同样适用。连接元件和凹槽以这样的方式设置或配置，使得仅预定的连接或安装位置以及因此预定的调整角度是可能的。提供两个或更多个连接元件增加了模块化喷嘴环的机械稳定性。
37.调整环能够专门用于叶片的所需调整角度。在一个实施例中，调整环具有平面的圆柱形形状。此外，调整环能够具有叶片轴开口和每个叶片模块与叶片轴开口间隔开的至少一个、优选至少两个凹槽。
38.能够通过定位至少一个凹槽来预先确定叶片的期望调整角度。根据本公开的模块化喷嘴环允许仅在组装日期确定喷嘴环规格，其中对于常规使用的叶片调整角度，仅需要一个存储的调整环范围。凹槽和连接元件之间的连接通常不是永久固定的(例如，通过材料接合连接)。因此，在进行维护时，损坏的叶片模块能够很容易地拆除并更换为新的叶片模块。
39.根据一个实施例，叶片模块被配置为通过承载系统(特别是调整环)可释放地压靠在流动侧涡轮壳体部分上。优选地，叶片模块被配置为以弹性方式压靠在流动侧涡轮壳体部分上。
40.根据一个实施例，模块化喷嘴环具有夹持元件。夹持元件例如能够是夹持弹簧或盘簧。夹持元件被配置为与承载系统、特别是调整环相对作用。
41.可通过夹持元件反作用于承载系统和承载系统将叶片模块压靠在流动侧涡轮壳体部分上(通过夹持部件对叶片模块的间接作用)，实现将叶片模块弹性压靠在流动侧涡轮壳体部分上。
42.优选地，夹持元件被配置为与承载系统、特别是调整环和叶片模块相反。由此可以实现从承载系统、特别是调整环到夹持元件以及从夹持元件到叶片模块的力传递。
43.夹持元件能够设置在调整环和基板之间，和/或能够设置在支撑结构和叶片轴之间形成的间隙或空隙内。在这种情况下，夹持元件能够同心地围绕叶片轴和/或同心地设置在支撑结构内。叶片轴和/或支撑结构防止夹持元件的可能滑动。夹持元件能够支撑在叶片模块的基板的轴承侧端部上。可选地，中间部分也能够设置在夹持元件和基板之间。
44.在一个实施例中，夹持元件被配置为将叶片模块轴向压靠在流动侧涡轮壳体部分上，特别是通过夹持元件支撑在叶片模块的基板上。能够压靠在流动侧涡轮壳体部分的支撑面或通道轮廓上。叶片的流动侧端部能够在接触时轴向夹持在涡轮壳体部分的通道轮廓上。夹持元件因此充当压缩弹簧。夹持元件被配置为将叶片模块无间隙地压靠在流动侧涡轮壳体部分上。由此防止了叶片的流动侧端部和涡轮壳体部分的通道轮廓之间的间隙，这能够导致涡轮级效率水平的提高。
45.夹持元件还能够配置为将调整环轴向压靠在涡轮机的轴承侧壳体部分上。夹持元件能够支撑在调整环的流动侧支撑面上。在这种情况下，支撑面能够设置在叶片轴开口和至少一个凹槽之间。可选地，中间部分也能够设置在夹持元件和调整环的支撑面之间。调整环的轴承侧端部能够在接触时轴向夹持在轴承侧壳体部分的支撑面或反轮廓上。
46.由于叶片弹性压靠在流动侧涡轮壳体部分上，特别是夹持元件和调整环以及夹持元件和基板之间的预紧，模块化喷嘴环的部件被轴向夹持，因此在操作期间相对于振动力被固定。部件的这种预张紧降低了喷嘴环的部件和壳体之间的连接面处的振荡摩擦磨损的风险，从而实现了长使用寿命，并且旨在防止喷嘴环结构的可能故障。
47.承载系统还能够具有承载环。承载环被配置为接收调整环。承载环能够在轴承端具有圆形凹槽或凹口，调整环插入其中。因此，调整环设置在承载环的轴承侧。承载环能够构造为防止调整环在流动侧方向上移动。承载环通常不构造为防止调整环的轴承侧移动。承载环还能够具有热屏蔽或热层。
48.承载环能够具有轴向延伸的开口，叶片模块部分插入其中。特别地，承载环的开口用作支撑结构和/或叶片轴的接收构件。承载环的开口可另外用于引导支撑结构。有利地，开口为此能够具有比支撑结构的外表面稍大的横截面。承载环还能够至少部分地用作基板的接收构件。例如，开口能够是圆柱形的。承载环的开口能够具有与基板相对应的横截面形状。
49.承载环的一侧能够面对(主)流道。面向流动通道的一侧的一部分，特别是与基板一起，能够形成(主)流动通道的封闭件或换句话说，壳体壁部分。连接到基板或集成在基板中的密封件被配置为在轴承侧端部或相对于承载环的径向端部处密封基板。调整环设置成与流动通道间隔开，或者不受或基本不受主流动的影响。夹持元件、支撑结构和叶片轴不或基本上不受主流动的影响。承载环能够被配置为轴向夹持在轴承上的壳体部分和流动侧涡轮壳体部分之间。承载环能够作为相同的部件生产，而不考虑期望的调整角度。
50.根据一个实施例，承载环的开口在开口的流动侧端具有第一横截面，该第一横截
面至少与基板的横截面一样大或稍大。在开口的流动侧端部的轴承侧，也就是说，从开口的流动端部直到开口的轴承侧端部，开口具有第二横截面。典型地，开口以阶梯方式从第一横截面到第二横截面逐渐变细，或者换句话说，开口能够具有肩部。开口的第二横截面能够小于基板的横截面。同时，第二横截面能够略大于支撑结构的外表面的横截面。在一个实施例中，承载环的开口和基板各自具有圆柱形形状。开口以阶梯方式从流动侧端部从流动侧一端的第一直径逐渐变细到轴承侧的较小的第二直径。第二直径小于基板的直径。
51.因此，开口能够作为接收构件，并能够用于引导支撑结构。此外，第二横截面限制了基板在轴承侧方向上的运动自由度。总之，承载环能够被配置为轴向夹持在轴承侧壳体部分和流动侧涡轮壳体部分之间，并且限制调整环在流动侧方向上的移动，并且可选地限制基板的移动，从而限制叶片模块在轴承侧方向上移动。因此，包括调整环和叶片模块的部件在壳体部分之间的组装状态下具有给定的“轴向间隙”，但能够受到承载环的限制。有利地，由此提高了安全性，从而简化了模块化承载环的组装。包括调整环和叶片模块的部件能够通过使用夹持元件轴向夹持。此外，通过使用连接到叶片轴的固定元件，能够防止叶片模块在流动侧从调整环“脱落”。
52.在另一个实施例中，承载环的开口也能够是在轴向上具有不变横截面或直径的通孔，特别是没有任何肩部。在这种情况下，例如，叶片能够具有比开口和/或基板更大的横截面或更大的宽度。由此能够限制叶片模块在轴承侧方向上的运动。
53.除了已经提到的优点之外，与现有技术相比，特别是与铸造喷嘴环相比，目前公开的模块化喷嘴环能够实现更简单和更具成本效益的生产。
54.如上所述，叶片模块能够以相同的形式用于所有调整角度，因此能够作为相同的部件生产。叶片、叶片轴、基板和支撑结构能够整体地或一体地构造。特别地，整个叶片模块能够整体地构造。叶片模块能够通过金属粉末注射成型方法获得。有利地，在金属粉末注射成型方法之后，不需要对叶片模块进行后续处理。因此，能够通过金属粉末注射成型方法直接获得适合于应用的叶片模块。因此，可以将模块化喷嘴环的生产和部件成本保持得非常低。
55.调整环能够作为坯料提供，例如，由高度耐热和热稳定的金属板制成，呈环的形式，能够配置为具有预定厚度，并能够在尚未加工的状态下以低成本保存。在确定了调整角度之后，至少一个凹槽能够结合在坯料中。或者，能够为后续装配准备一系列用于大量调整角度的调整环，并将其存放。调整环的凹槽能够例如通过激光切割或水射流切割获得。特别地，水喷射方法能够以简单且成本效益高的方式实施。
56.夹持元件，特别是夹持弹簧，由热稳定材料制成。固定元件，特别是固定环，也由热稳定材料制成。
57.根据一个实施例，模块化喷嘴环具有大量叶片模块或叶片模块部件。每个叶片模块可释放地连接到承载系统，特别是调整环。调整环能够具有叶片轴开口和每个叶片模块至少一个凹槽。此外，模块化喷嘴环具有用于每个叶片模块的夹持元件。在每个叶片模块中，夹持元件与承载系统，特别是调整环相对作用。此外，承载环能够具有用于每个叶片模块的开口。
58.根据一个实施例，提供了涡轮机的涡轮级，特别是用于涡轮增压器或动力涡轮。涡轮级具有根据本文公开的实施例之一的模块化喷嘴环。涡轮级还具有涡轮和涡轮壳体或螺
旋。可选地，涡轮级在出口区域中具有出口扩散器。模块化喷嘴环能够设置在涡轮机壳体(螺旋)和涡轮之间。叶片轴和/或叶片沿涡轮机叶片的转子轴线方向定向。涡轮级的部件能够作为相同的部件生产，而不考虑期望的调整角度(除了上述调整环)，特别是涡轮壳体和涡轮叶片能够是相同部件的形式。
59.涡轮级能够具有轴承侧壳体部分和/或流动侧涡轮壳体部分。轴承侧壳体部分能够与基板和/或承载环一起形成用于(主)流动通道的第一流动壁或轮毂侧流动壁。设置用于可释放地按压叶片模块的流动侧涡轮壳体部分形成用于(主)流动通道的第二流动壁。第二流动壁与第一流动壁相对设置。
60.涡轮级能够另外配置为轴承侧进气流量。轴承侧进入气流允许气体在基板的轴承侧流动。因此，也可以获得与基板的轴承侧的(主)流道相似或更高的气体压力。轴承侧进入气流允许减小机械应力，从而增加模块化喷嘴环的部件，特别是夹持元件的使用寿命。轴承侧壳体部分可以具有连接到气体连接的开口。轴承侧进入气流能够通过位于压缩机级的压缩机侧的空气吹扫系统或通过拟连接到外部的空气吹洗系统提供。在另一实施例中，叶片模块还被配置为通过空气净化系统可释放地压靠在流动侧涡轮壳体部分上。
61.能够通过将模块化喷嘴环和涡轮插入轴承侧壳体部分，随后放置流动侧涡轮壳体部分并轴向夹持壳体部分来安装涡轮级。涡轮级被配置为通过轴向夹持轴承侧壳体部分和流动侧涡轮壳体部分来轴向压缩模块化喷嘴环。结合夹持元件的轴向压缩允许叶片模块无间隙地压靠在流动侧涡轮壳体部分上。
62.根据一个实施例，为涡轮级的模块化喷嘴环提供叶片模块。叶片模块能够具有上面结合模块化喷嘴环公开的叶片模块的每个特征。下面总结了一些方面。
63.叶片模块具有叶片和至少一个连接元件，该连接元件设置在轴承侧端部，特别是凸轮。连接元件被配置为通过连接元件与模块化喷嘴环的承载系统的凹槽、特别是承载系统的调整环之间的连接来固定叶片的调整角度。
64.叶片模块，特别是叶片，被配置为可释放地压靠在流动侧涡轮壳体部分上。优选地，叶片配置为弹性地压靠在流动侧涡轮壳体部分上。
65.在一个实施例中，叶片模块在叶片模块基板的轴承侧具有轴向延伸的叶片轴。叶片轴基本上轴向居中地设置，并且通常在基板的横截面的一部分上延伸。叶片轴的轴承侧端部能够被配置为至少部分地引导通过并进入调整环的叶片轴开口，和/或叶片轴的轴侧端部能够被配置为在轴承侧从调整环突出。
66.叶片轴能够配置为固定在调整环上，特别是通过固定元件。叶片轴的轴承侧端部能够具有用于接收和/或固定固定元件的固定凹槽。
67.在一个实施例中，叶片模块在基板的轴承侧具有轴向延伸(沿纵向轴线)的支撑结构。支撑结构设置在叶片模块的径向端部，并且能够延伸到轴模块的径向末端。支撑结构能够在叶片模块的部分圆周上或者也能够在整个圆周上延伸。支撑结构能够具有多个支柱。通常，支撑结构具有两个支柱。在两个支柱的情况下，支柱优选地相对于彼此以大约180
°
设置，也就是说，大致设置在叶片模块的相对径向端部。然而，其他角度也是可能的。
68.支撑结构的内表面最好与叶片轴间隔设置。在支撑结构和叶片轴之间设置有间隙或空隙，该间隙或空隙优选地在叶片轴的整个圆周上延伸。间隙或空隙能够被配置为接收夹持元件。
69.至少一个连接元件设置在支撑结构的轴承侧端部。在多个连接元件的情况下，支撑结构能够具有相应数量的支柱，其中连接元件之一能够设置在支柱之一的轴承侧端部。
70.根据一个实施例，提供了用于模块化喷嘴环的承载系统的使用。承载系统能够具有上面结合模块化喷嘴环公开的承载系统的任何特征。承载系统具有调整环，特别是承载环。
附图说明
71.以下将参考实施例更详细地解释本发明，但实施例不旨在限制权利要求定义的保护范围。
72.附图描述了实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。附图中的元素不一定相对于彼此按比例缩放。相同的附图标记表示相应的相似部件。
73.在图中：
74.图1示出了根据一个实施例的模块化喷嘴环的一部分。
75.图2示出了根据一个实施例的模块化喷嘴环的一部分。
76.图3示出了根据一个实施例的模块化喷嘴环的叶片模块。
77.图4示出了根据一个实施例的承载系统的一部分。
78.图5示出了根据一个实施例的模块化喷嘴环的一部分。
79.图6示出了根据一个实施例的模块化喷嘴环的一部分。
80.图7示出了根据一个实施例的模块化喷嘴环的一部分。
81.图8示出了根据一个实施例的承载系统的一部分。
82.图9示出了根据一个实施例的模块化喷嘴环的一部分。
83.图10示出了根据一个实施例的模块化喷嘴环的一部分。
84.图11示出了根据一个实施例的模块化喷嘴环的一部分。
85.图12示出了根据一个实施例的模块化喷嘴环的一部分。
具体实施方式
86.图1示出了用于涡轮机的涡轮级的模块化喷嘴环100的一部分。模块化喷嘴环显示为处于装配状态的涡轮级。模块化喷嘴环100具有叶片模块300和承载系统200。
87.图3中单独示出了叶片模块300的一个实施例(未安装在模块化喷嘴环100中)。叶片模块300在流动侧端部具有叶片326。在叶片326的轴承侧，叶片模块300具有基板309。基板309通常被配置为形成(主)流道120的封闭件或换句话说，壳体壁部分。在基板309的轴承侧处，叶片模块300具有横向地、轴向延伸的支撑结构313。支撑结构313能够具有多个支柱317、318。例如，图3所示的叶片模块300具有两个支柱317、318，它们彼此以大约180
°
的角度设置，也就是说，大致位于叶片模块300的相对径向端部。
88.两个连接元件330、331设置在支撑结构313或两个支柱317、318的轴承侧端部。图3所示的连接元件为凸轮形式。两个凸轮330、331具有相似的横截面形状，但具有不同的横截面(或横截面尺寸)314、315，不同的横截面314、315允许清楚地确定叶片326的调整角度α，防止叶片模块在旋转180
°
的状态下固定到承载系统200，从而防止叶片轮廓角度被错误地调整，或者防止叶片相对于流动方向以错误的方式定向。
89.调整面316(图3中仅标记了一个)设置在凸轮轴承侧端部314、315的侧面。调整面316被配置为移动到与调整环的凹槽接触(如下所述)，以便确定调整角度。
90.叶片模块300还具有叶片轴310。叶片轴310从基板309延伸至叶片模块300的轴承侧端部。叶片轴320基本上是轴向的，并且可以进一步设置在中心。固定凹槽325设置在叶片轴310的轴承侧端部。固定凹槽325在图3中没有标记，在图1中能够清楚地看到。
91.承载系统包括调整环203。图8中单独示出了调整环203的一部分(未安装在模块化喷嘴环100中)。
92.对于每个叶片模块300，调整环203都有叶片轴开口221，用于接收叶片轴310。叶片模块300能够固定到叶片轴310上。模块化喷嘴环100有固定元件208。固定元件208例如可以是固定环208，如图7和9所示。固定元件208可释放地连接到叶片轴310的轴承侧端部，特别地，固定环208以形状配合方式可释放地与固定凹槽325连接。固定元件208防止叶片模块300在流动侧“滑出”调整环203。
93.对于每个叶片模块300，调整环203具有至少一个槽220、222，用于固定叶片326的调整角度α。调整角度α通过叶片模块的精确凸轮330、331与调整环203的槽220、220之间的连接固定，该槽具有相应且精确的尺寸。凸轮330、331的调节面316在两侧与凹槽220、222接触。配置有不同横截面的凸轮330、331和凹槽220、222确保叶片模块300的正确安装位置，因此仅一个安装位置是可能的。
94.此外，承载系统可以具有承载环202，其在图1中仅部分示出。图2示出了图1中的模块化喷嘴环100的放大视图。承载环202被配置为接收调整环203。在轴承侧的一端，承载环202具有圆形凹槽，调整环203插入其中。例如，在图4中可以看到承载环202的轴承侧端部和圆形凹槽。在这种情况下，调整环203能够插入承载环202中，而不固定在承载环202上。承载环202具有大量用于接收叶片模块300的开口210(图4中仅标记了一个开口210)。在这种情况下，叶片能够在承载环202的开口210中并在剩余的径向残余间隙内通过支撑结构313的圆柱形外表面被可靠地引导。
95.承载环202还具有用于接收涡轮或轴的中心开口。承载环202由轴承侧的壳体部分104固定，如图1和图2所示。此外，承载环202还能够轴向夹持在轴承侧壳体部分104和流动侧涡轮壳体部分112之间。
96.模块化喷嘴环还能够包括夹持元件106。例如，图1和图2示出了夹持元件的实施例夹持弹簧106。夹持元件106被配置为与调整环203和叶片模块300相对地作用。由此能够实现从承载系统200、特别是调整环203到夹持元件106以及从夹持元件106到叶片模块300的力传递。
97.夹持元件106设置在调整环203和基板309之间，和/或设置在支撑结构313和叶片轴310之间形成的间隙或空隙内。夹持元件106支撑在叶片模块300的基板309的轴承侧端部上。夹持元件106进一步支撑抵靠调整环203的流动侧支撑面。
98.图5示出了包括调整环203和大量叶片模块300的组件。在这种情况下，叶片模块300通过与凹槽的连接以调整角度α固定，并通过固定元件208固定。夹持元件106导致在包括调整环203和叶片模块300的组件中的夹持。
99.图6示出了图4和图5的组合，也就是说，承载环202、调整环203和大量叶片模块300的组合。图9和图10示出了叶片模块300组件的切口。
100.图7示出了图6中的一个切口，作为分解图。窄点划线表示纵轴，两个粗体箭头表示沿纵轴的轴承侧方向。
101.图8示出了调整环203和其中包含的凹槽220、222以及叶片轴开口221。图8还通过双点划线示出了调整角度α的两个不同角度位置。叶片轴开口221能够针对所有调整角度α相同地构造。凹槽220、222的位置需要与期望的调整角度α相适应。图11还示出了所示中央叶片模块、特别是不同布置的叶片326在不同调整角度的变化。图12示出了图11的后视图的剖视图。作为示例，示出了两个不同调整角度α的凹槽220、222的位置。
102.如图1和图2所示，模块化喷嘴环100安装在涡轮机的流动侧涡轮壳体部分112和轴承侧壳体部分104之间。轴承侧壳体部分104能够具有用于接收叶片轴310的凹部，该叶片轴310在轴承侧从调整环203突出。
103.在这种情况下，流动侧涡轮壳体部分112和轴承侧壳体部分104之间的轴向间距比被配置为比调整环203的轴承侧端部和叶片326的流动侧端部327之间的轴向间隔短。模块化喷嘴环100被组件轴向压缩，由此固定元件208上的载荷轴向减小，并且调整环203和叶片326各自压靠壳体部分。
104.调整环203的轴承侧端部被配置为压靠在轴承侧壳体部分104的反向轮廓117、118上。叶片326的流动侧端部327被配置为被压靠在流动侧涡轮壳体部分112的通道轮廓111上。
105.因此，在配置的弹性力的情况下，模块化喷嘴环100被轴向夹持。由于弹性按压，特别是预张紧，模块化喷嘴环100的部件被轴向夹持，因此在操作期间相对于涉及磨损的振动力被固定。部件的这种预张紧降低了喷嘴环的部件和壳体之间的连接面处的振荡摩擦磨损的风险，从而实现了长使用寿命，并防止了喷嘴环结构的可能故障。
106.尽管在此已经说明和描述了具体实施例，但在不脱离本发明保护范围的情况下，以适当的方式对所示实施例进行组合或修改落入本发明的范围内。
107.附图标记列表：
108.100模块化喷嘴环
109.104轴承侧壳体部分
110.106夹持元件
111.111(流动侧涡轮壳体部分的)通道轮廓
112.112流动侧涡轮壳体部分
113.117、118轴承侧壳体部分的反向轮廓
114.120流道
115.200承载系统
116.202承载环
117.203调整环
118.208固定元件
119.210承载环的轴向延伸开口
120.220第一凹槽
121.221叶片轴开口
122.222第二凹槽
123.300叶片模块
124.309基板
125.310叶片轴
126.313支撑结构
127.314、315连接元件或凸轮的轴承侧端部
128.316调整面
129.317、318支柱
130.325固定凹槽
131.326叶片
132.327叶片的流动侧端
133.330第一连接元件或第一凸轮
134.331第二连接元件或第二凸轮