專利名稱：用于葉輪的殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1前序部分中所述類型的用于葉輪的殼體，特別是一種 用于排氣渦輪增壓器的渦輪的渦輪殼體。此外，本發(fā)明還涉及一種權(quán)利要求6前序部分中 所述類型的這種殼體的制造方法。
背景技術(shù)：
這種殼體，特別是用于排氣渦輪增壓器的渦輪的渦輪殼體，即特別是商用車的渦 輪增壓器的渦輪的渦輪殼體，常常做成所謂的雙流殼體，其中兩個流道/流動(Flut)或腔 通過一流動分隔器相互分開。渦輪增壓器的工作原理和效率與描述流動分隔器尖端與對應(yīng) 的殼體壁之間的間距的間隙尺寸密切相關(guān)。在這方面由現(xiàn)有技術(shù)已知，這種流動分隔器與由鑄造材料做成的殼體的其余殼體 壁做成一體。其中殼體壁和流動分隔器在一道工序中一體鑄造，為了呈現(xiàn)出盡可能小而精 確的間隙尺寸，對鑄造技術(shù)、特別是對型芯提出了極高的要求。正是在間隙區(qū)域內(nèi)，型芯非 常薄，而在鑄造時卻要承受很高的負(fù)荷。此外在流動分隔器的區(qū)域內(nèi)在運行時可能產(chǎn)生應(yīng)力，它們在極端情況下可能在流 動分隔器的區(qū)域內(nèi)引起裂紋，并由此造成排氣渦流增壓器的功率損失或者甚至失效，因此 在GB2186328A中可知一種殼體，其中流動分隔器作為單獨的板件夾緊在兩個半殼體之間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種殼體及其鑄造方法，用這種方法使流動分隔器以小而 精確的間隙尺寸設(shè)置在兩個所屬流道之間。按照本發(fā)明，這個目的通過具有權(quán)利要求1和6特征的殼體及方法來實現(xiàn)。本發(fā) 明的具有適宜的和重要的改進(jìn)的有利實施例在各個從屬權(quán)利要求中給出。為了制造一種其中流動分隔器以更好的方式設(shè)置在殼體內(nèi)的殼體，按照本發(fā)明， 流動分隔器做成單獨的鑲件，特別是做成金屬板或鑄件，該鑲件鑄造在殼體的一壁區(qū)域中。 用這種方法可以使流動分隔器在制造工藝方面特別簡單和有利地設(shè)置在殼體內(nèi)。另一個優(yōu) 點在于，借助于特別是做成金屬板或鑄件的單獨的流動分隔器可以使流動分隔器與殼體的 對應(yīng)壁區(qū)域之間的間隙的尺寸極小，這例如在由殼體本身的鑄造材料制成的流動分隔器的 情況下由于過大的鑄造公差而是不可能的。因此可以極精確地形成各間隙尺寸，這最終導(dǎo) 致排氣渦輪增壓器的效率提高。另一個優(yōu)點在于，單獨的鑲件不大容易形成裂縫，使得對于 本發(fā)明的殼體可以可靠地避免排氣渦輪增壓器的由此造成的功率損失或者甚至失效。顯然，當(dāng)然也可以產(chǎn)生多流殼體，其中例如設(shè)置多個相對于彼此按圣誕樹形式設(shè) 置的鑲件。這里鑲件可以具有不同的材料、制造方法和形狀，例如鑄鋼件或金屬板，特別是優(yōu) 質(zhì)鋼的金屬板，就非常合適。對于鑄件，存在可實現(xiàn)特別簡單的表面輪廓或復(fù)雜形狀的可能 性。
在本發(fā)明的另一種設(shè)計方案中，如果在鑲件與殼體各對應(yīng)壁區(qū)域之間分別設(shè)置有 一尺寸為約2mm至約6mm、優(yōu)選約3_4mm的間隙，則證明是有利的。這里，這種窄的間隙有利 于特別良好的排氣數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的另一種設(shè)計方案中，如果鑲件以形狀鎖合地(formschlilssig)嵌接的 方式鑄造在殼體的壁區(qū)域中和/或材料融合地(stoffschlUssig)和部分用冶金方法地鑄 造在殼體的壁區(qū)域中，則證明是有利的。由此可以實現(xiàn)鑲件與殼體對應(yīng)壁區(qū)域的特別可靠 的連接。在本發(fā)明另一種設(shè)計方案中，殼體包括一薄壁鑄鋼件和/或鑲件由 鋼、特別是耐 高溫的鋼制成。其中由薄壁鑄鋼件形成的殼體可以重量特別有利地制造。由鋼、特別是耐 高溫鋼制成的鑲件具有對壓縮介質(zhì)有特別好的抗力的優(yōu)點。此外，如果鑲件設(shè)置用于將相配設(shè)的型芯固定在殼體上，則證明是有利的。因此使 鑲件具有另一個功能，也就是使所屬的型芯相對于鑄?；虼撕蟮臍んw特別可靠地定位，以 便由此實現(xiàn)極其均勻和可重現(xiàn)的間隙尺寸。上述結(jié)合本發(fā)明的殼體說明的優(yōu)點同樣適用于按權(quán)利要求6的方法。此方法的特 征特別在于，將鑲件鑄造在殼體的所屬的壁區(qū)域中。從而得到一種特別簡單和經(jīng)濟(jì)的方法， 可利用該方法來制造殼體。此外由此可得到上面已經(jīng)說明過的有利的殼體。這里，在本發(fā)明的另一種設(shè)計方案中，證實有利的是，將鑲件內(nèi)置在型芯中，該型 芯在殼體鑄造之前安裝在一相應(yīng)的鑄模內(nèi)。這里通過型芯將鑲件特別有利地和位置可靠地 定位在殼體或鑄模內(nèi)，由此以特別有利的方式得到鑲件與殼體對應(yīng)壁區(qū)域之間的非常精確 的和窄的間隙尺寸。其中特別有利的是，金屬板狀的流動分隔器在間隙區(qū)域內(nèi)表現(xiàn)為用于型芯的機(jī)械 支撐件。因為在這個區(qū)域內(nèi)型芯僅具有比較小的厚度，包含在型芯內(nèi)的鑲件表現(xiàn)出顯著的 機(jī)械加強(qiáng)。這既在例如通過一射芯工藝(Kernschieiiprozess)進(jìn)行的型芯制造過程中、也 在鑄造過程本身中起非常有利的作用。由此使得在鑄造技術(shù)上完全是第一次得到質(zhì)量足夠 好的比較小的間隙尺寸。其中為了能特別方便地制造型芯，型芯連同鑲件一起優(yōu)選在一道工序中注射/噴 身寸(schie β en)而成。此外，在本發(fā)明的另一種設(shè)計方案中，如果型芯借助至少一個芯撐定位和保持在 鑄模內(nèi)，以便由此實現(xiàn)鑲件在殼體內(nèi)的特別均勻和可重現(xiàn)的定位，則證明是有利的。此外，在本發(fā)明的另一種設(shè)計方案中，鑲件用于保持和/或加強(qiáng)型芯，使得該型芯 特別有利地保持在鑄模內(nèi)。如果鑲件在型芯最薄的部位處、亦即特別是在位于鑲件與對應(yīng) 壁區(qū)域之間的間隙的區(qū)域內(nèi)相應(yīng)地加強(qiáng)型芯，那么便得到特別有利的加強(qiáng)。最后，如果鑲件以形狀鎖合地嵌接的方式鑄造在殼體的壁區(qū)域中和/或材料融合 地鑄造在殼體的壁區(qū)域中，以形成單獨的鑲件與鑄造殼體的最佳連接，則證明是有利的。


由以下對優(yōu)選實施例的說明借助附圖得到本發(fā)明的其他優(yōu)點、特征和細(xì)節(jié)。在附圖中圖1示出一設(shè)計成渦輪殼體的殼體的軸向剖視圖，該渦輪殼體用于排氣渦輪增壓器的渦輪，所述殼體做成雙流式的并且其兩個流道通過一流動分隔器相互隔開，該流動分隔器做成特別是由金屬板或鑄件形成的單獨的鑲件，并被鑄在殼體的對應(yīng)壁區(qū)域中；和圖2示出按圖1的由做成單獨的鑲件的流動分隔器相互隔開的兩個流道的局部放 大剖視圖，其中可看到一型芯，所述鑲件借助于該型芯在鑄造過程中被保持在鑄模的內(nèi)部。
具體實施例方式在圖1中以一軸向剖視圖示出一設(shè)計成渦輪殼體的殼體的軸向剖視圖，該渦輪殼 體用于未示出的排氣渦輪增壓器的渦輪。這里渦輪殼體特別是用于貨車或客車中，渦輪殼 體包括兩個腔或者說流道10、12，它們通過一形式為單獨的鑲件14的流動分隔器相互隔 開。在本實施例中鑲件14由金屬合金制成并做成金屬板，這里特別是可以采用耐高溫鋼， 該耐高溫鋼適于相應(yīng)地耐受在殼體內(nèi)部流動的介質(zhì)。也包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的是，在必要 時也可采用例如陶瓷基的其他材料而不是采用金屬合金或金屬板或鑄件。在本發(fā)明的情形中，殼體本身由鑄造材料制成，特別是設(shè)計成薄壁鑄鋼件。因此根 據(jù)應(yīng)用的不同，可由不同的材料制成金屬板或鑄件，以便例如關(guān)于鑄造材料具有相應(yīng)的韌 性、彈性、耐高溫性、耐磨性以及例如還有較小的或合適的熱膨脹系數(shù)。結(jié)合圖2可以看到，分隔兩個流道10、12的單獨的鑲件14被鑄造在殼體的對應(yīng)壁 區(qū)域16中，該圖2示出這里轉(zhuǎn)動地示出的殼體的一個局部放大剖視圖。在本發(fā)明的情形中，這通過一種用于制造殼體的方法來進(jìn)行，在該方法中首先將 鑲件14內(nèi)置在如圖2所示的型芯18內(nèi)，該型芯在鑄造殼體之前布置在相應(yīng)鑄模的內(nèi)部，在 所述情形下型芯18是一砂芯/泥芯，該砂芯和鑲件14 一起在一道工序中注射而成。這里 鑲件用作用于兩個流道12和10的芯撐。通過型芯18將鑲件14極其可靠和精確地保持和 固定在鑄模內(nèi)，從而造成一種非常精確的和可以重現(xiàn)的鑄造結(jié)果。此外還通過型芯18實現(xiàn)，在鑄件14與各相配設(shè)的壁區(qū)域20、22之間形成一尺寸 為約2mm至約6mm、優(yōu)選為約4mm的比較小的間隙a、b。其中型芯18在殼體壁區(qū)域20、22 附近的區(qū)域內(nèi)、亦即在其最薄的部位處，通過鑲件14本身來加強(qiáng)。在此，型芯18借助于一相應(yīng)的型芯座26定位和保持在鑄模內(nèi)，使得由此造成在澆 注鑄造熔液后得到在殼體對應(yīng)壁區(qū)域20、22與鑲件14之間的所希望的小的間隙a、b。在 與殼體壁區(qū)域20、22相對的一側(cè)上相應(yīng)地鑄造入鑲件14，其中鑲件14的相應(yīng)的端部區(qū)域 用來將型芯18保持在鑄模內(nèi)。換言之，鑲件14也用于在鑄模內(nèi)固定型芯一特別是防止型 芯轉(zhuǎn)動和移動。因此鑲件14不僅在其自由端部的區(qū)域內(nèi)、亦即在間隙a、b的區(qū)域內(nèi)用作芯 撐，而且還用于型芯18的定位。在此，鑲件14可以這樣鑄造在殼體的對應(yīng)邊緣區(qū)域16中， 使得在鑲件14-特別是金屬板或鑄件一與鑄造熔液、亦即鑄造材料之間形成一種形狀鎖 合的嵌接和/或材料融合的或冶金式的連接。在本發(fā)明的范圍內(nèi)還包括，殼體當(dāng)然也可包括比這里所示的兩個流道10、12多的 流道，這些流道例如通過彼此間按圣誕樹形式布置或設(shè)計的鑲件14來實現(xiàn)。但是總體上可 以看到，這里被鑄造入的鑲件14能制造一種可重現(xiàn)性非常好的殼體，該殼體可分別在間隙 a、b的區(qū)域內(nèi)制造非常小而精確的間隙尺寸，使得總體上可以借助于排氣渦輪增壓器達(dá)到 極有利的排氣數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
一種用于葉輪的殼體，特別是用于排氣渦輪增壓器的渦輪的渦輪殼體，所述殼體由鑄造材料形成并具有至少兩個流道(10、12)，所述流道通過一流動分隔器相互隔開。其特征為所述流動分隔器做成單獨的鑲件(14)，所述鑲件被鑄在所述殼體的一壁區(qū)域(16)中。
2.按權(quán)利要求1的殼體， 其特征為在所述鑲件(14)與各對應(yīng)壁區(qū)域(20、22)之間分別設(shè)置有一尺寸為約2mm至約6mm、 優(yōu)選為約4mm的間隙(a、b)。
3.按權(quán)利要求1或2的殼體， 其特征為所述鑲件(14)以形狀鎖合地嵌接的方式鑄在所述殼體的所述壁區(qū)域(16)中和/或材 料融合地鑄在所述殼體的所述壁區(qū)域(16)中。
4.按權(quán)利要求1至3之任一項的殼體， 其特征為所述殼體包括一薄壁鑄鋼件，所述鑲件(14)由耐高溫的鋼制成。
5.按權(quán)利要求1至4之任一項的殼體， 其特征為所述鑲件(14)是一鑄在殼體中的金屬板或一鑄件。
6.一種用于制造用于葉輪的殼體的方法，特別是一種用于制造渦輪殼體的方法，該渦 輪殼體用于排氣渦輪增壓器的渦輪，在該方法中，具有至少兩個通過一流動分隔器相互隔 開的流道的殼體由鑄造材料形成，其特征為將一用作流動分隔器的鑲件(14)固定在一型芯上，所述型芯這樣被殼體材料包繞鑄造，使得所述鑲件的一部分被鑄在所述殼體的一壁區(qū) 域(16)中。
7.按權(quán)利要求6的方法， 其特征為選擇金屬板或鑄件作為鑲件(14)，所述鑲件除一設(shè)置用于鑄在殼體中的區(qū)域外完全內(nèi) 置在一用于殼體內(nèi)輪廓的型芯(18)中。
8.按權(quán)利要求7的方法， 其特征為所述型芯(18)連同所述鑲件(14) 一起在一道工序中注射而成。
9.按權(quán)利要求6至8之任一項的方法， 其特征為所述型芯(18)借助于至少一個芯撐(26)定位和保持在鑄模內(nèi)。
10.按權(quán)利要求6至9之任一項的方法， 其特征為所述型芯(18)借助于鑲件(14)、特別是金屬板或鑄件保持在鑄模內(nèi)和/或得到加強(qiáng)。
11.按權(quán)利要求6至10之任一項的方法，其特征為所述鑲件(14)，特別是金屬板或鑄件，以形狀鎖合地嵌接的方式鑄在所述殼體的所述壁區(qū)域(16)中和/或材料融合地鑄在所述殼體的所述壁區(qū)域(16)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于葉輪的殼體，特別是用于排氣渦輪增壓器的渦輪的渦輪殼體，所述殼體由鑄造材料形成，并具有至少兩個通過一流動分隔器(14)相互隔開的流道(10、12)，其中流動分隔器設(shè)計成單獨的鑲件(14)，特別是做成金屬板或鑄件，所述鑲件鑄在殼體的一壁區(qū)域(18)中。
文檔編號F01D9/02GK101828006SQ200880112202
公開日2010年9月8日 申請日期2008年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者S·博特施 申請人:戴姆勒股份公司