用于廢氣渦輪增壓器的渦輪機殼體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于廢氣渦輪增壓器的渦輪機殼體（1），其具有多個彼此相連的殼體件。中心的一體的被設計為鑄造件或鍛造件的輪廓部件（6）在渦輪機殼體（1）內(nèi)設置在螺旋通道（5）的背離軸承殼體連接法蘭（4a）的那一側，并且具有螺旋通道（5）的壁區(qū)域、廢氣進入間隙（5a）的限制壁和密封輪廓區(qū)（9）。所述輪廓部件與其相鄰的至少部分被設計為板－成型件的殼體件連接成渦輪機殼體。
【專利說明】用于廢氣渦輪增壓器的渦輪機殼體
[0001]本發(fā)明涉及一種用于廢氣渦輪增壓器的渦輪機殼體。
[0002]廢氣渦輪增壓器日益用于增大汽車內(nèi)燃機的功率。這種事日益頻繁，其目的是要在功率相同或者甚至增大的情況下減小內(nèi)燃機的結構尺寸和重量，同時按照日益嚴格的相關法律規(guī)定降低消耗，進而減少CO2排放。工作原理在于，利用廢氣流中含有的能量來提高內(nèi)燃機進氣道中的壓力，從而實現(xiàn)改善給燃燒室充注空氣-氧氣，進而能為每個燃燒過程轉換更多的動力燃料即汽油或柴油，亦即提高內(nèi)燃機的功率。
[0003]為此，如圖1所示，常規(guī)的廢氣渦輪增壓器具有設置在內(nèi)燃機廢氣道上的廢氣渦輪機101和設置在進氣道上的新鮮空氣壓縮機102，所述廢氣渦輪機帶有用廢氣流驅動的布置在渦輪機殼體I內(nèi)的渦輪機葉輪11，所述新鮮空氣壓縮機帶有建立壓力的布置在壓縮機殼體15內(nèi)的壓縮機葉輪16。渦輪機葉輪11和壓縮機葉輪16抗扭地固定在轉子軸17的對置的端部上，由此形成廢氣渦輪增壓器的在此被稱為渦輪轉子的轉子單元。轉子軸17可轉動地支撐在設置于廢氣渦輪機101與新鮮空氣壓縮機102之間的位于軸承殼體100內(nèi)的軸承單元內(nèi)。由此借助廢氣物質(zhì)流AM (用箭頭表示)驅動渦輪機葉輪11，并通過轉子軸17又驅動壓縮機葉輪16，從而將廢氣能量用于在進氣道中建立壓力，在那里增大新鮮空氣物質(zhì)流FM (同樣用箭頭表示)的壓力。
[0004]通過渦輪機殼體I將熱的廢氣物質(zhì)流AM弓丨導到渦輪機葉輪11上。因此在工作中，渦輪機殼體I和渦輪機葉輪11直接與熱的廢氣物質(zhì)流AM接觸，從而會遭受非常大的溫度波動，其中峰值溫度高達1000°C以上。同時，渦輪轉子以高達300000 U/min的非常高的轉速轉動，由此，特別是渦輪機葉輪11和渦輪機殼體I要承受非常高的機械負荷和熱負荷。
[0005]在常規(guī)結構的廢氣渦輪增壓器中，如圖1所示，渦輪機殼體I借助于軸承殼體連接法蘭4與廢氣渦輪增壓器的布置在中心的軸承殼體100相連接。此外，渦輪機殼體I具有形成廢氣進入通道2的廢氣進入管2b，該廢氣進入管具有用于將廢氣渦輪增壓器連接到內(nèi)燃機的排氣歧管(未示出)上的廢氣進入法蘭2a。如借助于用箭頭示出的廢氣物質(zhì)流AM所表明的那樣，熱的廢氣經(jīng)由廢氣進入通道2進入到渦輪機殼體I內(nèi)。渦輪機殼體I還具有連接到廢氣進入通道2上的螺旋通道5，該螺旋通道逐漸變窄地圍繞著同心地環(huán)繞渦輪機葉輪布置的廢氣進入間隙5a延伸，并朝向該廢氣進入間隙開口，從而使得廢氣物質(zhì)流AM經(jīng)由螺旋通道5沿著至少部分徑向/切向的方向通過廢氣進入間隙5a引至渦輪機葉輪11。通過渦輪機葉輪11使得廢氣流AM沿著軸向方向轉向到廢氣排出接管7內(nèi)，經(jīng)由該廢氣排出接管將廢氣物質(zhì)流AM排放到廢氣排出管3b內(nèi)，并進一步排放到后續(xù)的連接在廢氣排出法蘭3a上的排氣系統(tǒng)內(nèi)。在廢氣進入間隙5a和廢氣排出接管7之間的過渡(區(qū))，渦輪機殼體的內(nèi)輪廓與渦輪機葉輪11的葉片10的外輪廓相適配。為了確保廢氣物質(zhì)流有盡可能多的份額流過渦輪機葉輪11的葉片10并進而驅動渦輪機葉輪11，必須使在渦輪機殼體的內(nèi)輪廓和渦輪機葉輪11的葉片10的外輪廓之間的輪廓間隙12保持盡可能小。所述輪廓間隙明顯地影響著廢氣渦輪機的流體技術特性和熱力特性。因此，渦輪機殼體的內(nèi)輪廓的該區(qū)域在一定程度上在周邊將渦輪機葉輪的葉片10密封，因此在下文中將渦輪機殼體的內(nèi)輪廓的該區(qū)域稱為密封輪廓區(qū)9或簡稱為密封輪廓9。
[0006]由于輪廓間隙12按上述要設計得盡可能小，密封輪廓9的形狀穩(wěn)定性和位置穩(wěn)定性非常重要，因為在工作時快速轉動的渦輪機葉輪11與密封輪廓9的接觸不可避免地會導致廢氣渦輪機損毀。
[0007]現(xiàn)代設計的廢氣渦輪機還具有所謂的廢氣門一裝置13，在各種不同的工作條件下，所述廢氣門一裝置可以實現(xiàn)更好地控制渦輪機功率。這種廢氣門一裝置由連接通道、廢氣門通道8以及與其相關的閥瓣14組成，所述廢氣門通道在廢氣進入通道2或螺旋通道5與廢氣排出通道3之間，使用所述閥瓣可以按照需要關閉或打開所述廢氣門通道8。為了使得潛在的損失保持盡可能小，在此還必須保證:在必要情況下，使得閥瓣14盡可能密封地關閉，且閥座8a位于廢氣門通道8上或中。
[0008]為了在熱負荷和機械負荷同時都高的情況下能夠滿足對形狀和位置精度的高要求，也由于渦輪機殼體的內(nèi)部和外部幾何結構復雜，因此，常規(guī)的渦輪機殼體被設計并制造為十分龐大的鑄件。渦輪機殼體的這種設計方案除了導致重量大和熱容量大之外，還會使得材料成本和制造成本高昂，這對該種廢氣渦輪增壓器的使用、運行和成本有不利影響。因此力求構造由較薄的、輕的成型一板件(Form-Blechteil)制成的潤輪機殼體。
[0009]就用在廢氣渦輪增壓器中的、由板件組成的渦輪機殼體而言，由于上述苛刻的使用條件，在工作中容易使得同樣由板材組成的密封輪廓區(qū)產(chǎn)生不希望的變形。渦輪機殼體的密封輪廓區(qū)的不希望的變形會導致熱力學效率降低，或者在最壞的情況下還會導致在工作中高速轉動的渦輪機葉輪刮擦到在渦輪機殼體的密封輪廓區(qū)內(nèi)的板件。
[0010]可以通過沿著徑向和軸向方向增大輪廓間隙來防止渦輪機葉輪跟板件的這種刮擦。然而，增大輪廓間隙的這種做法會對渦輪機的熱力學效率產(chǎn)生負面影響。此外，由于制造方法，密封輪廓相對于渦輪機葉輪的尺寸穩(wěn)定性是不利的，因為各彼此相連的板件的誤差有時不利地增大，為安全起見，這又要求增大輪廓間隙的結構尺寸，隨之而來地就會對熱力學效率產(chǎn)生負面影響。
[0011]還可以通過下述方式抑制渦輪機葉輪跟在密封輪廓區(qū)內(nèi)的板件刮擦，在渦輪機殼體的所述區(qū)域內(nèi)將板件相應地設計成厚壁結構。雖然這會抑制輪廓區(qū)域的變形，但是也會增加渦輪機殼體的制造成本。
[0012]此外，為了減小形成密封輪廓區(qū)的板件的變形已經(jīng)公知的是:制造帶有滑動座的的雙壁渦輪機殼體，這些滑動座承受著產(chǎn)生的負荷。這種做法也增加了渦輪機殼體的制造成本。
[0013]DE 100 22 052 C2已經(jīng)公開了一種用于廢氣渦輪增壓器的渦輪機殼體。該渦輪機殼體包括進氣軋管(Einlasstrichter)、葉輪殼體、法蘭和中間的排出管,所述葉輪殼體帶有從進氣軋管開始螺旋狀變窄的氣體通道，所述法蘭用于同廢氣渦輪增壓器的軸承殼體相連接。渦輪機葉輪在葉輪殼體內(nèi)轉動。螺旋狀的氣體通道在進氣軋管區(qū)終止在密封邊緣上。進氣軋管、葉輪殼體和排出管由非切削地變形的例如沖壓或深沖的板材構成。葉輪殼體由兩個半殼組成，并與排出管焊接在一起。進氣軋管和葉輪殼體被由板材構成的附加的外殼體包圍。在葉輪殼體和附加的外殼體之間有空氣間隙。
[0014]因此本發(fā)明的目的在于，提出一種用于廢氣渦輪增壓器的渦輪機殼體，在渦輪機殼體制造成本相對較小的情況下，該渦輪機殼體保證廢氣渦輪機具有較高的熱力學效率。
[0015]該目的通過具有下述特征的渦輪機殼體來實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的設計方案和改進方案在從屬權利要求中給出。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的用于廢氣渦輪增壓器的渦輪機殼體尤其具有軸承殼體連接法蘭、廢氣進入通道、螺旋通道、廢氣進入間隙、密封輪廓區(qū)和廢氣排出接管，并且由多個彼此相連接的殼體件構成。在此，渦輪機殼體的特征在于，中心的一體的輪廓部件在渦輪機殼體內(nèi)設置在螺旋通道(5)的背離軸承殼體連接法蘭的那一側，該輪廓部件具有螺旋通道的壁區(qū)域、廢氣進入間隙的連接到所述壁區(qū)域上的限制壁和連接到所述壁區(qū)域上的密封輪廓區(qū)，所述壁區(qū)域位于背離軸承殼體連接法蘭(4a)的那一側，其中，輪廓部件設計為鑄造件或設計為鍛造件，該輪廓部件與其相鄰的至少部分被設計為板一成型件的殼體件相連接。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點尤其在于，根據(jù)使用情況來選擇輪廓部件的幾何形狀、材料、材料厚度和/或材料分布，這樣就可以有針對性地對殼體輪廓的形狀穩(wěn)定性和準確性產(chǎn)生影響，進而可以有針對性地提高渦輪機的熱力學效率。盡管如此仍然使得渦輪機殼體的材料成本保持較低，進而使得渦輪機殼體的制造成本保持較低，因為其他殼體件可以根據(jù)負荷和要求被設計得比較薄弱，局部地被設計成板件。因此，可以實現(xiàn)根據(jù)需要將或厚或薄地設計的殼體部件相混合，而不會對廢氣渦輪機的效率產(chǎn)生負面的影響。本發(fā)明的其它優(yōu)點在于，在組裝好各殼體件之后，可以通過對構成輪廓區(qū)的部件和渦輪機殼體的軸承殼體座的再加工在夾緊中相對于渦輪機葉輪準確地預制輪廓區(qū)。這有助于進一步提高熱力學效率。此外，可以利用同一部件通過對該部件進行高精度的機械再加工而產(chǎn)生形成功能面的各種不同的殼體輪廓，例如密封輪廓區(qū)、閥座或者用于廢氣門瓣的傳動連桿的支座容納部。這具有顯著降低組件成本和減小所需組件多樣性的優(yōu)點。此外可以實現(xiàn)減輕重量并節(jié)省材料。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的渦輪機殼體的改進方案中，輪廓部件還具有廢氣排出接管，該廢氣排出接管以廢氣物質(zhì)流為參照在下游直接連接到密封輪廓區(qū)上，并限定了渦輪機的出口橫截面。出口橫截面是除了廢氣進入間隙和輪廓間隙之外的另一影響渦輪機的熱力學效率的參數(shù)?？梢酝ㄟ^將廢氣排出接管整合到形狀穩(wěn)定的輪廓部件中以簡單的方式保證精確地限定的出口橫截面，例如可以在對輪廓部件的其它輪廓面和功能面的再加工過程中產(chǎn)生所述出口橫截面。這同樣有助于進一步提高熱力學效率。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的渦輪機殼體的另一設計方案的特征在于，輪廓部件還具有通入到螺旋通道內(nèi)的廢氣進入通道的壁的至少一部分。換而言之，將廢氣進入管的至少一部分整合地設計在輪廓部件上。廢氣進入管借助于廢氣進入法蘭與內(nèi)燃機的排氣歧管相連接，從而保證廢氣渦輪增壓器相對于內(nèi)燃機的定位。在該功能中，作用到廢氣渦輪增壓器上的慣性力的至少一部分通過廢氣進入管傳遞到內(nèi)燃機上。換句話說，所述連接是廢氣渦輪增壓器在內(nèi)燃機上的固定的至少一部分，由于廢氣渦輪增壓器的重力和工作時產(chǎn)生的振動，所述連接要承受較高的機械載荷。將廢氣進入管至少部分地設計為形狀穩(wěn)定的輪廓部件的一體的部分，所述輪廓部件被設計為鑄造件或設計為鍛造件，這提高了在內(nèi)燃機的排氣歧管和廢氣渦輪增壓器之間的連接的穩(wěn)定性和承載能力。根據(jù)本發(fā)明的渦輪機殼體的另一設計方案的特征在于，輪廓部件還具有帶有閥瓣座的廢氣門一裝置的布置在螺旋通道(5)的壁區(qū)域內(nèi)的廢氣門通道。廢氣門通道特別是閥瓣座的準確度和形狀保持性影響渦輪機的效率，在工作時將封閉的廢氣門一閥瓣密封地放置在所述閥瓣座上。將廢氣門通道和閥瓣座整合到輪廓部件內(nèi)有助于在廢氣門一閥瓣關閉的情況下，使得對效率產(chǎn)生負面影響的泄漏-廢氣流保持在較低水平，從而保證較高的效率。
[0020]在渦輪機殼體的上述設計的改進方案中，輪廓部件還具有用于廢氣門一閥門裝置的傳動連桿的支座容納部。在工作時，借助于所述傳動連桿由布置在渦輪機殼體外面的促動器來操縱布置在渦輪機殼體內(nèi)的廢氣門一閥瓣。這需要傳動連桿穿過殼體壁并且將傳動連桿支撐在渦輪機殼體的殼體壁內(nèi)。將用于上述傳動連桿的支座容納部整合在輪廓部件內(nèi)可以實現(xiàn)對支撐部進而對傳動連桿和固定在其上的廢氣門一閥瓣進行準確限定地定位，從而同樣有助于在廢氣門一閥瓣關閉的情況下使得對效率產(chǎn)生負面影響的泄漏一廢氣流保持在較低水平，從而保證較高的效率。此外，采用這種方式可以使得渦輪機殼體的制造成本保持在較低水平，卻可以進一步提高渦輪機殼體的尺寸穩(wěn)定性。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明設計渦輪機殼體時已表明有利的是:輪廓部件的壁厚比被設計為板一成型件的相鄰的殼體件的壁厚大，特別地，是相鄰的板一成型件一殼體件的壁厚的至少兩倍。這確保了輪廓部件的設計足夠穩(wěn)定并且與優(yōu)選的生產(chǎn)方法相匹配。
[0022]此外，輪廓部件的上述設計方案可以實現(xiàn)對重要的輪廓面和功能面例如密封輪廓、渦輪機的出口橫截面、廢氣門通道的閥瓣座或者用于廢氣門一閥瓣的傳動連桿的支座容納部的再加工。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的渦輪機殼體的另一實施方式，將輪廓部件與其相鄰的殼體件焊接在一起。這種連接方式可以使得在各個不同材料強度的殼體件之間的連接可承受高負載且可靠，并且適合于沿著在各個殼體件之間產(chǎn)生的縫線通過材料配合連接產(chǎn)生氣密的殼體層。
[0024]在另一設計方案中，渦輪機殼體的特征在于，輪廓部件與其相鄰的殼體件構成單層的渦輪機殼體。輪廓部件使得單層的結構具有所需的穩(wěn)定性，從而因除了輪廓部件外還使用相對薄壁的殼體部件可以實現(xiàn)渦輪機殼體的非常輕的結構。
[0025]在另一設計方案中，渦輪機殼體的特征在于，借助于相鄰的板一成型件在輪廓部件上構造或者至少展寬廢氣門通道。按照上述設計方案，整個廢氣門通道連同閥瓣座都與輪廓部件一體整合地設計，因此在此替代于上述設計方案，并非整個廢氣門通道都由輪廓部件形成。因此例如可以在輪廓部件內(nèi)僅僅設置一個相應的開口，于是就將由一個板一成型件或多個固定在輪廓部件上的板一成型件制成的廢氣門通道連接到所述開口上。該結構可以實現(xiàn)進一步減小根據(jù)本發(fā)明的具有廢氣門裝置的渦輪機殼體的重量。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明的渦輪機殼體的設計方案中，渦輪機殼體的至少一個下述殼體件至少部分地由板一成型件構成:
-形成廢氣進入通道的廢氣進入管；
-連接在廢氣進入管上的廢氣進入法蘭，使用該廢氣進入法蘭將渦輪機殼體與內(nèi)燃機的排氣管連接在一起；
-廢氣排氣管，該廢氣排氣管包括廢氣排出接管并形成廢氣排出管道，經(jīng)由該廢氣排出管道對廢氣在廢氣渦輪機的下游沿著內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)進行引導；
-連接在廢氣排出管上的廢氣排出法蘭，使用該廢氣排出法蘭可以在渦輪機殼體的廢氣排出管和內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)之間建立起連接；
-形成螺旋通道的螺旋殼體的面向軸承殼體連接法蘭的部件，該部件例如設計為半殼體件并且與輪廓部件一起構成螺旋殼體；和
-軸承殼體連接法蘭，通過該軸承殼體連接法蘭將渦輪機殼體與廢氣渦輪增壓器的軸承殼體連接在一起。在該種情況下，上述殼體件本身也可以由多個獨立組件構成，所有這些獨立組件或者僅有部分獨立組件被設計為板一成型件。相比于常規(guī)設計的渦輪機殼體，這些獨立的被設計為薄壁的板一成型件的殼體件越多，減少的質(zhì)量就越大。
[0027]根據(jù)本發(fā)明主題的上述設計的特征還可以部分使用，或者也可以在整體上組合地使用，或相互補充地使用，只要這些特征不可以替代地使用甚或相互矛盾。
[0028]以下借助于附圖對本發(fā)明的特別有利的實施例進行詳述，雖然本發(fā)明的主題并不限于這些例子。在附圖中:
圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術的廢氣渦輪增壓器的簡化剖視圖；
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的渦輪機殼體的立體剖視圖；
圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的渦輪機殼體的立體剖視圖。
[0029]功能相同和名稱相同的組件在這些附圖中統(tǒng)一地標有相同的附圖標記。
[0030]已經(jīng)在引言中對圖1所示的根據(jù)現(xiàn)有技術的廢氣渦輪增壓器進行了說明，其示出了各個組件即廢氣渦輪機101、新鮮空氣壓縮機102和軸承殼體100的原理結構和設置方式。那里特別地還介紹了廢氣渦輪增壓器的對本發(fā)明重要的部件，即具有渦輪機殼體I和渦輪機葉輪11的廢氣渦輪機101，該渦輪機葉輪具有葉片10。所示出的通常被設計為鑄件的用于廢氣渦輪增壓器的渦輪機殼體I尤其具有廢氣進入通道2、螺旋通道5、廢氣進入間隙5a、密封輪廓區(qū)9和廢氣排出接管7。在圖1中還示出了廢氣門通道8和具有傳動連桿14a的廢氣門一閥瓣14的布置情況。
[0031]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的渦輪機殼體，為清楚起見，將所述渦輪機殼體與廢氣渦輪增壓器的其余的組件分開，并采用立體剖視圖示出。渦輪機殼體具有多個彼此相連接的殼體件，其中，渦輪機殼體I的具有密封輪廓區(qū)9的輪廓部件6被設計為鑄造件或鍛造件，該輪廓部件與其相鄰的被設計為板一成型件的殼體件相連接，特別地焊接在一起。這些殼體件與輪廓部件6 —起構成單層的殼體。
[0032]優(yōu)選地，輪廓部件6的壁厚比其相鄰的殼體件的壁厚大。這些措施有助于提高廢氣渦輪增壓器的渦輪機殼體I的形狀穩(wěn)定性，進而在廢氣渦輪增壓器的工作中改善渦輪機的熱力學特性。相比于現(xiàn)有技術，減小了渦輪機殼體I的特別是在密封輪廓9的區(qū)域內(nèi)的在廢氣渦輪增壓器的工作中產(chǎn)生的變形，其中，同時使得渦輪機殼體I的制造成本保持較低且其重量保持較小。此外，通過對密封輪廓、渦輪機的出口橫截面和廢氣門通道的閥瓣座的重要輪廓面和功能面進行再加工確保了良好的尺寸精度。
[0033]所示出的渦輪機殼體I具有廢氣進入法蘭2a、廢氣排出法蘭3a和軸承殼體連接法蘭4a，所述廢氣進入法蘭例如用于連接到內(nèi)燃機的排氣歧管上，所述廢氣排出法蘭用于跟內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)連接，所述軸承殼體連接法蘭用于將渦輪機殼體I連接到廢氣渦輪增壓器的軸承殼體100上。軸承殼體連接法蘭4a和廢氣排出法蘭3a均設計為板一成型件，而廢氣進入法蘭2a卻設計為實心鑄造件、鍛造件或者切削制得的成型件。圖2還在螺旋殼體的面向軸承殼體連接法蘭4a的那一側示出了被構造為板一成型件的螺旋殼體件4，而在螺旋殼體的背離軸承殼體連接法蘭4a的那一側則示出了根據(jù)本發(fā)明被設計為實心鑄造件或鍛造件的輪廓部件6，其中，螺旋殼體各有一半分別由螺旋殼體件4和被設計為實心鑄造件或鍛造件的輪廓部件6構成。螺旋殼體的兩個分別構成螺旋殼體半殼的殼體件例如沿著其接觸線用連續(xù)的焊縫彼此氣密地焊接在一起。此外，在圖2中示出的渦輪機殼體I還具有廢氣門通道8，該廢氣門通道由固定在優(yōu)選地焊接在輪廓部件6上的并且彼此焊接為板一成型件的廢氣門殼體件8b構成。在輪廓部件6和廢氣排出法蘭3a之間布置著廢氣排出管3b，在該實施例中，所述廢氣排出管由至少兩個板一成型件組成。廢氣排出管3b安裝在輪廓部件6的外部區(qū)域中的凸肩上，并且與輪廓部件6在整個周邊上沿著接觸線不間斷地氣密地連接例如焊接在一起。在廢氣排出管3b的對置的端部上，廢氣排出法蘭3a同樣在整個周邊上沿著接觸線與廢氣排出管3b不間斷地氣密地連接例如焊接在一起。在廢氣進入法蘭2a和輪廓部件6之間布置著廢氣進入管2b。廢氣進入管2b同樣由至少兩個殼形的板一成型件組成，并且一方面與廢氣排出法蘭2a另一方面與輪廓部件6例如通過焊縫氣密地連接在一起。此外，在圖2中示出的渦輪機殼體I還具有廢氣門通道8，該廢氣門通道由固定在優(yōu)選地焊接在輪廓部件6上的并且彼此焊接為板一成型件的廢氣門殼體件Sb構成。
[0034]除了螺旋通道5的輪廓外，構成渦輪機殼體I的穩(wěn)定核芯的輪廓部件6還具有廢氣進入間隙5a的與該螺旋通道連接的壁和又連接在該壁上的密封輪廓區(qū)9，該密封輪廓區(qū)過渡到廢氣排出接管7內(nèi)。無論廢氣進入間隙5a，還是限定輪廓間隙12 (參見圖1)的密封輪廓區(qū)9、還是廢氣排出接管7的直徑，都會對渦輪機殼體的流體技術特性或熱力學效率產(chǎn)生顯著的影響。輪廓間隙12等同于密封輪廓相距在廢氣渦輪增壓器工作時轉動的渦輪機葉輪11的葉片10的外輪廓的間距。在廢氣渦輪增壓器工作時，必須盡可能在所有的運行時刻均盡可能精確地保持該間距，以便一方面防止渦輪機葉輪刮擦渦輪機殼體，另一方面防止因渦輪機殼體的變形而使得密封輪廓9相距渦輪機葉輪的間距過大，進而防止輪廓間隙過大，這相當于不期望地惡化了渦輪機的熱力學特性。
[0035]為了避免在廢氣渦輪增壓器工作時渦輪機殼體I發(fā)生這種不期望的變形，在根據(jù)本發(fā)明的渦輪機殼體中，將構成渦輪機殼體I的密封輪廓區(qū)9的輪廓部件6設計為鑄造件或設計為鍛造件，該輪廓部件與其相鄰的殼體部件例如焊接在一起，并且與這些殼體部件一起構成單層的渦輪機殼體。為了使得渦輪機殼體的重量保持盡可能小，進而使得整個廢氣渦輪增壓器的重量保持盡可能小，將與輪廓部件6相鄰的殼體件實現(xiàn)成板件的形式。優(yōu)選地，在該實施例中除了輪廓部件6和廢氣進入法蘭2a之外，將渦輪機殼體的所有部件都設計成板一成型件的形式，而將輪廓部件6 —如上所述一設計為鑄造件或設計為鍛造件。因此，所有上面已經(jīng)提到的對于功能和效率重要的輪廓范圍和尺寸范圍通過輪廓部件來限定，并且可以通過僅僅對一個部件的高精度加工來成本低廉地制造，而且可以在廢氣渦輪增壓器的整個工作范圍內(nèi)確保穩(wěn)定。
[0036]優(yōu)選地，將耐高溫材料如GGV —材料、E5S 一材料、鑄鋼或鋼鐵鍛造件用作輪廓部件6的材料。優(yōu)選地，輪廓部件6的壁比其相鄰的被設計為板一成型件的殼體件的壁更厚，特別地，該輪廓部件具有至少兩倍的壁厚。這些措施有助于確保廢氣渦輪增壓器的渦輪機殼體I的形狀穩(wěn)定性，進而在廢氣渦輪增壓器工作時提高渦輪機的熱力學效率。相比于現(xiàn)有技術，減小了在廢氣渦輪增壓器工作時渦輪機殼體特別是在輪廓部件的密封輪廓區(qū)產(chǎn)生的變形，其中，同時使得渦輪機殼體I的制造成本保持較低且其重量保持較小。
[0037]因此，在圖2所示的第一實施例中涉及一種單層的渦輪機殼體1，其中，廢氣進入管2b、廢氣排出法蘭3a和廢氣排出管3b、軸承殼體連接法蘭4a和螺旋殼體件4以及廢氣門殼體件8b設計為板一成型件，而廢氣進入法蘭2a尤其是輪廓部件6則設計為實心的鑄造件或設計為鍛造件。
[0038]圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的渦輪機殼體的立體剖視草圖。圖3所示的渦輪機殼體I與圖2實施例的主要部件相一致，在此不再對這些部件予以贅述。
[0039]在所述另一實施例中，輪廓部件6也設計為鑄造件或設計為鍛造件，該輪廓部件構成渦輪機殼體I的穩(wěn)定核芯，并主要限定廢氣進入間隙5a以及密封輪廓9，所述輪廓部件與其相鄰的被設計為板一成型件的其它殼體件連接優(yōu)選地焊接在一起。
[0040]該另一實施例與圖2所示的第一實施例的不同之處主要在于，廢氣門通道8，包括閥瓣座8a在內(nèi)，還有用于廢氣門一閥瓣14的傳動連桿14a的支座容納部8c，都一體地整合到被設計為鑄造件或鍛造件的輪廓部件6內(nèi)。作為另一不同之處，在圖3中還將廢氣進入管至少部分一體地整合到輪廓部件6內(nèi)。例如，在圖3中示出的上面的部件2b’被設計為輪廓部件6的一體的組成部分，與此相反，在圖3中廢氣進入管2b的下面的部分被設計為具有更小壁厚的板一成型件，并與上面的部件2b’相連接例如焊接在一起。在渦輪機殼體的該設計方案中，廢氣排出法蘭3a也被設計為實心的鑄造件或鍛造件或切削制得的成型件。
[0041]就根據(jù)另一實施例的渦輪機殼體而言，相比于第一實施例進一步提高了功能重要的輪廓、表面、尺寸和組件的整合度。由此可以進一步降低制造成本、進一步提高渦輪機殼體的尺寸穩(wěn)定性，并由此進一步提高效率和功能可靠性。
【權利要求】
1.一種用于廢氣渦輪增壓器的渦輪機殼體(1)，具有軸承殼體連接法蘭(4a)、廢氣進入通道(2)、螺旋通道(5)、廢氣進入間隙(5a)、密封輪廓區(qū)(9)和廢氣排出接管(7)，該渦輪機殼體具有多個彼此相連的殼體件， 其特征在于，中心的一體的輪廓部件(6)在渦輪機殼體(I)內(nèi)設置在螺旋通道(5)的背離軸承殼體連接法蘭(4a)的那一側，該輪廓部件具有所述螺旋通道(5)的壁區(qū)域、所述廢氣進入間隙(5a)的連接到所述壁區(qū)域上的限制壁和連接到所述壁區(qū)域上的密封輪廓區(qū)(9)，所述壁區(qū)域位于背離軸承殼體連接法蘭(4a)的那一側，并且所述輪廓部件設計為鑄造件或設計為鍛造件，該輪廓部件與其相鄰的至少部分被設計為板一成型件的殼體件相連接。
2.按照權利要求1所述的渦輪機殼體，其特征在于，所述輪廓部件(6)還具有直接連接到所述密封輪廓區(qū)上的廢氣排出接管(7)。
3.按照權利要求f4之一所述的渦輪機殼體，其特征在于，所述輪廓部件(6)還具有通入到所述螺旋通道(5)內(nèi)的廢氣進入通道(2b’ )的壁的至少一部分。
4.按照權利要求1或2所述的渦輪機殼體，其特征在于，所述輪廓部件(6)還具有布置在所述螺旋通道(5)的壁區(qū)域內(nèi)的帶有閥瓣座(8a)的廢氣門通道(8)。
5.按照權利要求4所述的渦輪機殼體，其特征在于，所述輪廓部件(6)還具有用于廢氣門一閥門裝置(14)的傳動連桿(14a)的支座容納部(8c)。
6.按照上述權利要求之一所述的渦輪機殼體，其特征在于，所述輪廓部件(6)的壁厚比相鄰的被設計為板一成型件的殼體件的壁厚大，特別地，是相鄰的被設計為板一成型件的殼體件的壁厚的至少兩倍。
7.按照權利要求6所述的渦輪機殼體，其特征在于，它具有再加工的輪廓面和功能面。
8.按照權利要求1所述的渦輪機殼體，其特征在于，所述輪廓部件(6)與其相鄰的殼體件焊接在一起。
9.按照權利要求1所述的渦輪機殼體，其特征在于，所述輪廓部件(6)與其相鄰的殼體件一起構成單層的潤輪機殼體。
10.按照權利要求f3之一所述的渦輪機殼體，其特征在于，借助于相鄰的板一成型件(Sb)在所述輪廓部件(6)上構造或者至少展寬廢氣門通道(8)。
11.按照上述權利要求之一所述的渦輪機殼體，其特征在于，所述渦輪機殼體的至少一個下述殼體件至少部分由板一成型件構成:廢氣進入管(2b)、廢氣進入法蘭(2a)、廢氣排出管(3b)、廢氣排出法蘭(3a)、形成螺旋通道的螺旋殼體(4a)的面向軸承殼體連接法蘭(4)的部件和軸承殼體連接法蘭(4a)。
【文檔編號】F01D25/30GK104350236SQ201380029642
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權日:2012年6月6日
【發(fā)明者】M.希勒, C.尤利希, H.費特 申請人:大陸汽車有限公司