專利名稱：廢氣渦輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由廢氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種廢氣渦輪，該廢 氣渦輪帶有一個(gè)渦輪外殼、 一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在一個(gè)軸承外殼內(nèi)的軸、 一個(gè)設(shè) 置在軸上的渦輪和一個(gè)隔熱板，其中，隔熱板利用渦輪外殼來限制引導(dǎo)到所述 渦輪的入流通道，該隔熱板包括至少兩個(gè)用于將所述渦輪外殼相對于所述安裝 在軸承外殼中的軸定中心的支座。
背景技術(shù)：
廢氣渦輪增壓器用于提高內(nèi)燃機(jī)的功率。在最高幾兆瓦的較低功率范圍內(nèi)， 主要使用帶有徑向入流渦輪和上面安裝渦輪的軸的內(nèi)軸承的渦輪增壓器。在供氣通道不冷去啲非7賴卩的戲渦輪增壓器中，廢氣7鵬在渦輪入口處較 高，由此提高機(jī)器的熱效率和Mil廢氣量排放到空氣壓縮機(jī)上的功率。工作時(shí)溫度為例如650。C的不冷卻的進(jìn)氣口-或者渦輪外殼大多直接固定在 例如15(TC較冷的軸承外殼上。在某些應(yīng)用領(lǐng)域，與供氣通道相反，將軸承外殼 冷卻到所述的溫度。也可以像EP0 856 639中所述的那樣，在通到渦輪上的入流 通道的范圍內(nèi)設(shè)置起到防熱作用的隔板，所述隔板保護(hù)軸承外殼不^A流通道 內(nèi)輸送的熱廢氣的影響。在這種情況下，隔板可以通過相應(yīng)的空氣-或者冷卻液 體區(qū)與軸承外殼隔離地設(shè)置，并只有少量確定的接觸點(diǎn)，以便盡可能避免與軸承外殼相應(yīng)的熱滲透。為將渦輪外殼固定在軸承外殼上，在傳統(tǒng)的廢氣渦輪中使用接片或者所謂的 異型卡圈-或V形帶連接。為獲得盡可能高的效率，渦輪葉片之間的空隙應(yīng)對渦 輪外殼保持得盡可能小。然而，i^就要求該外殼壁和渦輪隨時(shí)彼此相對定中心， 特別是在滿負(fù)荷下工作時(shí)和在所有部件相應(yīng)的熱負(fù)荷情況下。因?yàn)橛捎谳S承外 殼和渦輪外殼之間溫差較大，渦輪外殼的定中心座有時(shí)向軸承外殼徑向擴(kuò)張， 所以渦輪外殼會相對于軸承外殼并且特別是支承在該外殼里面的渦輪軸偏心，3即渦輪外殼相對于軸和設(shè)置在該軸上面的渦輪在徑向上不再定中心。由于外力 作用而有所增加的這種偏心導(dǎo)致渦輪葉片尖與渦輪外殼的外殼,生接觸，導(dǎo) 致相應(yīng)的磨損或者故障，因此導(dǎo)致廢氣渦輪在效率上明顯損失。EP0 118 051介紹，如借助于星形設(shè)置的、可在徑向上移動(dòng)的槽/齒-連接可以 避免較熱部件的偏心。這是一種傳統(tǒng)的，然而成本相當(dāng)高的解決方案，其中加工過程既包括純車削 又包括銑削，由于槽/齒-連接的數(shù)量不詳，所以不同的外殼定位數(shù)量有限。然而 值得期望的是一種解決方案，其中，渦輪外殼相對于軸承外殼的位置基本上可 以無級調(diào)節(jié)。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種戰(zhàn)類型的廢氣渦輪，其中使得渦輪外 殼相對于隔熱板的定中心得到改善。上述目的ffi31—種用于廢氣渦輪來實(shí)現(xiàn)。該廢氣渦輪帶有一個(gè)渦輪外殼、一 個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在一個(gè)軸承外殼內(nèi)的軸、 一個(gè)設(shè)置在軸上的渦輪和一個(gè)隔熱板， 其中，隔熱板利用渦輪外殼來限制引導(dǎo)到所述渦輪的入流通道，該隔熱板包括 至少兩個(gè)用于將所述渦輪外殼相對于所述安裝在軸承外殼中的軸定中心的支 座。根據(jù)本發(fā)明，隔熱板包括一種熱膨脹系數(shù)大于渦輪外殼材料的材料。3131*發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于，隔熱板會比渦輪外殼更強(qiáng)地膨脹，并將渦輪 外殼徑向向外擠壓。由此改善了渦輪外殼相對于隔熱板的定中心。根據(jù)一種itt方案，所述隔熱板在第一支座的部位上內(nèi)或者在第二支座的 部位上具有定中心凸塊，所述凸塊用于嵌入徑向延伸的槽內(nèi)，所述槽通入軸承 外殼內(nèi)、或者通入渦輪外殼內(nèi)；或者將定中心凸塊布置在軸承外殼上或布置在 渦輪外殼上，所述定中心凸塊^A51入到設(shè)置在隔熱板中的槽內(nèi)。由此無需附加構(gòu)件便可保證渦輪外殼相對于支承在軸承外殼內(nèi)的軸進(jìn)行 定中心，因此使得安裝簡單。軸承外殼、渦輪外殼和隔熱板只需稍作附加加工。 由此不會明顯增加廢氣渦輪的成本。根據(jù)另一種優(yōu)選方案，在所述支座中的至少一個(gè)支座與對置于該支座的部件 之間存在空隙。這樣可以使安裝更加簡單，即可以將隔熱板軸向插至糊承外殼 上。渦輪外殼相對于軸承外殼的位置可以進(jìn)行無級調(diào)整，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明在軸承外殼和渦輪外殼之間不存在形狀配合的連接。這種，的定中心適合于軸承外殼和渦輪外殼之間所有常用的連接方式，因 為依據(jù)本發(fā)明所述定中心通過渦輪外殼內(nèi)部的部件完成。


下面借助附圖簡要示出根據(jù)本發(fā)明的廢氣渦輪的實(shí)施例，并作詳細(xì)說明。所 有附圖中相同功能的部件釆用相同的附圖標(biāo)記。附圖示出圖l依據(jù)本發(fā)明的廢氣渦輪增壓器的第一實(shí)施例的示意圖；圖2按圖1的廢氣渦輪增壓器的放大視圖-,圖3依據(jù)本發(fā)明的j^t渦輪增壓器的第二實(shí)施例的示意圖；圖4圖3中IV-IV的示意圖；圖5依據(jù)本發(fā)明的韻渦輪增壓器的第三實(shí)施例的示意圖；以及圖6圖5中VI-VI的示意圖。附圖標(biāo)記列表1渦輪外殼11支座12排氣口側(cè)外殼壁15定中心槽2隔熱板21支座，棱邊22支座23定中心凸塊3軸31內(nèi)軸承4軸承外殼41支座，棱邊42固定件，螺栓43接片44定中心槽5渦輪51葉片6 入箭lM道7 噴管環(huán)具體實(shí)施方式
廢氣渦輪增壓器主要由一未示出的壓縮機(jī)和圖1中作為徑向渦輪而示意性示出的廢氣渦輪組成。廢氣渦輪主要包括一個(gè)渦輪外殼1和一^由承外殼4以 及一個(gè)渦輪5，所述渦輪外殼1帶有一個(gè)徑向夕卜置的螺旋狀進(jìn)氣口外殼和一個(gè)排氣口側(cè)的外殼壁12;所述軸承外殼4帶有借助于軸承31可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承的軸3;所述渦輪5設(shè)置在該軸上并帶有工作葉片51。在壓縮機(jī)側(cè)，軸上設(shè)置同樣未示 出的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。進(jìn)氣口外殼在箭頭方向iJ頓流而下地過渡到一個(gè)與廢氣渦輪增壓器連接的、 同樣未示出的內(nèi)燃機(jī)的廢氣入^il道6內(nèi)。入箭適道在一側(cè)上以排氣口側(cè)的外 殼壁12為界，而在另一側(cè)上設(shè)置一個(gè)起到防熱作用的片狀隔板2。至少部分限 制軸承夕卜殼一側(cè)上的入涼JI道的和/或者至少部分軸向上設(shè)置在渦輪和軸承外殼 之間的隔熱板用于使處于其后面的軸承外殼避免穀ij熱的廢氣的影響。此外，入流通道內(nèi)、在隔熱板和排氣口側(cè)的外殼壁12之間設(shè)置有一個(gè)噴管 環(huán)7。渦輪外殼1在示出的實(shí)施方式中利用接片43固定在軸承外殼4上，其中， 利用螺栓42固定在渦輪外殼上的接片允許渦輪外殼相對于軸承外殼4在徑向上 有一定的移動(dòng)。正如從圖中看到的那樣，隔熱板2以及噴管環(huán)7通過接片43的 緊固螺栓夾緊在渦輪外殼l和軸承外殼4之間，并相應(yīng)固定在軸向上。在鵬 渦輪的靜止?fàn)顟B(tài)下，如果渦輪外殼和軸承外殼冷卻的話，那么渦輪外殼處于軸 承外殼上，由此相應(yīng)地相對于軸和設(shè)置在上面的渦輪定中心。圖2放大地示出依據(jù)本發(fā)明的廢氣渦輪的第一種實(shí)施方式，在隔熱板2上的 徑向內(nèi)部范圍內(nèi)設(shè)置有設(shè)計(jì)為環(huán)形棱邊的支座21 ，所述支座21處于軸承外殼的 同樣設(shè)計(jì)為環(huán)形棱邊的支座41上。在廢氣渦輪靜止的狀態(tài)下，如果除了軸承外 殼以外，隔熱板也是冷卻的話，那么在兩個(gè)支座之間總是可以存在從僅幾微米 到幾百微米的較小空隙，這樣特別是可以使安裝簡單，即可以將隔熱板軸向插 到軸承外殼上。在徑向夕卜置的部位上，隔熱板禾擁徑向外置的支座22處于渦輪 外殼的徑向向內(nèi)指的支座ll上，其中，在廢氣渦輪靜止的狀態(tài)下，所述兩個(gè)支 座之間同樣存在相應(yīng)的較小的空隙。在廢氣渦輪的工作狀態(tài)下，如果隔熱板溫度明顯高于軸承外殼的話，那么隔 熱板因受熱特別是在徑向上膨脹。所述兩個(gè)空隙變小，其中，特別是隔熱板的內(nèi)支座21以較大的力壓向冷的軸承外殼的相應(yīng)的支座41 。隔熱板的外支座22 和渦輪外殼的支座ll之間的空隙一般只會減小，但不會完全封閉，因?yàn)闇u輪外 殼由于很熱同樣也要膨脹。Mil緊貼在軸承外殼支座41上的隔熱板的徑向內(nèi)支 座21確保由于減小的外部空隙而引起的隔熱板2的以及渦輪外殼1的準(zhǔn)確的定 中心。如果為隔熱 擇熱膨脹系數(shù)大于渦輪外殼材料的熱膨脹系數(shù)的材料，那么 隔熱板會比渦輪外殼更強(qiáng)地膨脹，并將渦輪外殼徑向向外擠壓。由此額外改善 了渦輪外殼相對于隔熱板的定中心。圖3和圖4示出依據(jù)本發(fā)明的廢氣渦輪的第二禾中實(shí)施方式。在徑向內(nèi)部的范 圍內(nèi)，再次設(shè)置一個(gè)設(shè)計(jì)為環(huán)形棱邊的支座21，所述支座21再次處于軸承外殼 的一個(gè)同樣設(shè)計(jì)為環(huán)形椽邊的支座41上。作為對隔熱板2的徑向外置部位上的 簡化的支座22的附加或者選擇，設(shè)有沿隔熱板的周邊分布地設(shè)置的定中心凸塊 23。該凸i央^A渦輪外殼中的槽15內(nèi)，由此形成的渦輪外殼1相對于隔熱板2 的徑向?qū)颉Ｔ趶U氣渦，止的狀態(tài)下，特別是在內(nèi)支座的范圍內(nèi)存在相應(yīng)的 空隙，再次可以使隔熱板簡單地安裝。在這種情況下，將根據(jù)定中心凸塊23相 應(yīng)對齊的隔熱板2軸向插入渦輪外殼1中。在工作狀態(tài)下，隔熱板再次徑向膨 脹。所述空隙封閉，隔熱板的支座21向軸承外殼的相應(yīng)支座41擠壓，并相應(yīng) 地定中心。在徑向外部范圍內(nèi)，渦輪外殼l的定中心M導(dǎo)入所述槽15內(nèi)的定 中心凸塊23得到保證?？梢蕴鎿Q地將定中心凸塊設(shè)置在渦輪外殼一側(cè)上，相應(yīng)的槽通入隔熱板內(nèi)。 或者所述槽既可以ffiA渦輪外殼內(nèi)也可以通入隔熱板內(nèi)，而該槽內(nèi)軸向插入連 接楔或者連接塞。這兩個(gè)實(shí)施方式特別適合于在渦輪外殼非常高的溫度下使用，因?yàn)橛捎趶较?槽和嵌入其中的定中心凸塊使得渦輪外殼相對于隔熱板的定中心與渦輪外殼的 熱膝》脹無關(guān)地得到保證。盡管渦輪外殼和隔熱板之間存在這種形狀配合的連接，但是渦輪外殼相對于 軸承外殼的位置仍可無級調(diào)節(jié)，因?yàn)樵诟魺岚搴洼S承外殼之間、因此也在渦輪 外殼和軸承外殼之間不存在形狀配合的連接。圖5和圖6示出依據(jù)本發(fā)明的廢氣渦輪的與第二種實(shí)施方式相比略有變化的第三種實(shí)施方式。在隔熱板的徑向內(nèi)部范圍內(nèi)設(shè)有定中心凸塊23。在這種情況 下，凸塊23設(shè)置在隔熱板上，并嵌入軸承外殼中的相應(yīng)的槽45內(nèi)，或者可以 設(shè)置在軸承外殼上，嵌入隔熱板相應(yīng)的槽內(nèi)。在后一種情況下，槽可以設(shè)計(jì)為 通孔或者僅設(shè)計(jì)為隔熱板上的表面凹陷。形成隔熱板2相對于軸承外殼4的徑 向?qū)?。在徑向外置的部位上，隔熱板與第一實(shí)施方式相應(yīng)，利用徑向外置的 支座22處于渦輪外殼的徑向向內(nèi)指的支座11上，其中，在廢氣渦輪的靜止?fàn)?態(tài)下再次存在一個(gè)相應(yīng)的空隙，這可以用于安裝隔熱板。在這種情況下，將根 據(jù)定中心凸i央相i^t齊的隔熱板2沿軸向插到軸承外殼4上。在工作狀態(tài)中， 隔熱板再次徑向膨脹。如上所述，外置部位上的空隙變小，由此產(chǎn)生渦輪外殼 相對于隔熱板的相應(yīng)定中心。還可以通^擇熱膨脹系數(shù)更大的材料來加強(qiáng)隔 熱板的膨脹，以便額外提高渦輪外殼相對于隔熱板的定中心。由于通過設(shè)置在 內(nèi)部部位上的定中心凸i央，隔熱板相對于軸承外殼的定中心與纟鵬無關(guān)，所以 該實(shí)施方式特別適^T瞬時(shí)工作或者在進(jìn)氣口低溫下^吏用。盡管隔熱板和軸承外殼之間存在這種形狀配合的連接，但是渦輪外殼相對于 軸承外殼的位置如在前兩個(gè)實(shí)施方式中那樣，可以以任意角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)?在隔熱板和渦輪外殼之間、因此也在軸承外殼和渦輪外殼之間不存在形狀配合 的連接。對于所述所有三個(gè)實(shí)施方式的隔熱板適合的材料例如是鎳合金，與鑄鐵件相 比其熱膨脹系數(shù)高出約30%。在隔熱板的徑向外置部位上，用于渦輪外殼的支座也可以通過設(shè)置在隔熱板 和渦輪外殼之間的中間件構(gòu)成，特別是通過設(shè)置在入流通道內(nèi)的噴管環(huán)的部件 構(gòu)成。在這種情況下，噴管環(huán)和隔熱板、或者噴管環(huán)的部件和隔熱板可以整體 制造。
權(quán)利要求
1.廢氣渦輪，帶有一個(gè)渦輪外殼(1)、一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在一個(gè)軸承外殼(4)內(nèi)的軸(3)、一個(gè)設(shè)置在軸上的渦輪(5)和一個(gè)隔熱板(2)，其中，隔熱板利用渦輪外殼來限制引導(dǎo)到所述渦輪的入流通道(6)，該隔熱板包括至少兩個(gè)用于將所述渦輪外殼相對于所述安裝在軸承外殼(4)中的軸定中心的支座(21，22)，其特征在于，隔熱板(2)包括一種熱膨脹系數(shù)大于渦輪外殼(1)材料的材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣渦輪，其特征在于，所述隔熱板(2)在第 —支座(21)的部位上內(nèi)或者在第二支座(22)的部位上具有定中心凸塊(23)， 所述凸i央用于嵌入徑向延伸的槽(45， 15)內(nèi)，所述槽通入軸承外殼(4)內(nèi)、 或者通入渦輪外殼0)內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣渦輪，其特征在于，定中心凸i央布置在軸承 外殼(4)上或者布置在渦輪外殼(1)上，所述定中心凸塊嵌AM入到設(shè)置在 隔熱板中的槽內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)禾腰求1至3所述的戯渦輪，其特征在于，其中在所述支座中 的至少一個(gè)支座與對置于該支座的部件之間存在空隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于廢氣渦輪，該廢氣渦輪帶有一個(gè)渦輪外殼(1)、一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在一個(gè)軸承外殼(4)內(nèi)的軸(3)、一個(gè)設(shè)置在軸上的渦輪(5)和一個(gè)隔熱板(2)，其中，隔熱板利用渦輪外殼來限制引導(dǎo)到所述渦輪的入流通道(6)，該隔熱板包括至少兩個(gè)用于將所述渦輪外殼相對于所述安裝在軸承外殼(4)中的軸定中心的支座(21，22)。為了改善渦輪外殼相對于隔熱板的定中心，根據(jù)本發(fā)明，隔熱板(2)包括一種熱膨脹系數(shù)大于渦輪外殼(1)材料的材料。
文檔編號F02C7/12GK101245713SQ20081008193
公開日2008年8月20日 申請日期2003年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月2日
發(fā)明者A·邁耶, M·策恩德爾, M·邁耶, T·格維亨伯格 申請人:Abb渦輪系統(tǒng)有限公司