渦輪機(jī)外殼及關(guān)聯(lián)的排氣渦輪增壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有兩個(gè)螺旋形排氣通道(3、4)的排氣渦輪增壓器(2)的渦輪機(jī)外殼(1)，兩個(gè)螺旋形排氣通道(3、4)通過隔板(5)彼此分離并且通過渦輪機(jī)外殼(1)在徑向上被限定界限至外側(cè)以及在每種情況下通過一個(gè)螺旋舌(6、7)在徑向上被限定界限至內(nèi)側(cè)，其中兩個(gè)螺旋舌(6、7)在渦輪機(jī)外殼(1)的方向上在相反的方向上從隔板(5)延伸。在此，對(duì)本發(fā)明必要的是：第一螺旋舌(6)在隔板(5)與渦輪機(jī)外殼(1)的排氣管側(cè)區(qū)域(9)之間延伸，而第二螺旋舌在隔板(5)與渦輪機(jī)外殼(1)的軸承外殼側(cè)區(qū)域(8)之間延伸，并且兩個(gè)螺旋舌(6、7)形成為在增加的熱機(jī)負(fù)荷下第一螺旋舌(6)首先失效。
【專利說明】
渦輪機(jī)外殼及關(guān)聯(lián)的排氣渦輪増壓器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]根據(jù)權(quán)利要求1的引言，本發(fā)明涉及一種具有兩個(gè)螺旋形排氣通道的渦輪機(jī)外殼，所述兩個(gè)螺旋形排氣通道通過隔板彼此分離。本發(fā)明還涉及具有所述類型的渦輪外殼的排氣渦輪增壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]在排氣渦輪增壓器中，經(jīng)常使用雙通道渦輪機(jī)外殼(所謂的雙螺旋渦輪機(jī)外殼)，所述雙通道渦輪機(jī)外殼具有在整個(gè)排氣渦輪機(jī)的長度上彼此分離的兩個(gè)螺旋形排氣通道。所述兩個(gè)螺旋形或者排氣通道通過渦輪機(jī)外殼的螺旋外壁在徑向上朝向外側(cè)限定界限，并且通過突出到排氣渦輪機(jī)的排氣進(jìn)口中的兩個(gè)舌狀渦輪機(jī)外殼界限在徑向上朝向內(nèi)側(cè)限定界限。在軸向上，兩個(gè)排氣通道通過所謂的隔板彼此分離。兩個(gè)螺旋舌(spiral tongue)由于運(yùn)轉(zhuǎn)期間的起停循環(huán)、關(guān)聯(lián)的部件的溫度梯度以及在最高排氣溫度處的停頓時(shí)間而經(jīng)受極高的熱機(jī)負(fù)荷，并且這可能具有如下效果:在所述類型的排氣渦輪增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)期間，由于高熱機(jī)負(fù)荷而在相對(duì)早的階段就已經(jīng)在兩個(gè)螺旋舌中產(chǎn)生裂縫。在大多數(shù)應(yīng)用中，所述裂縫在運(yùn)轉(zhuǎn)的進(jìn)一步進(jìn)程期間進(jìn)一步增長，并且在最壞的情況下，能夠?qū)е仑灤┑牧芽p，這最終因隨后發(fā)生的熱氣泄漏而導(dǎo)致排氣渦輪增壓器的徹底失效。在此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這樣的雙螺旋渦輪機(jī)外殼的兩個(gè)螺旋舌關(guān)于最大可允許排氣溫度和最大可允許集流的限制要素中的一個(gè)。
[0003]本發(fā)明因此與如下問題有關(guān):為普通類型的渦輪機(jī)外殼詳細(xì)說明一種改進(jìn)的或者至少是替代的實(shí)施方式，其特征特別在于改進(jìn)的預(yù)期壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]該問題根據(jù)本發(fā)明通過獨(dú)立權(quán)利要求1的主題解決。從屬權(quán)利要求涉及有益的實(shí)施例。
[0005]本發(fā)明基于如下的主要構(gòu)思:在具有兩個(gè)螺旋形的排氣通道的渦輪機(jī)外殼，諸如已知的渦輪機(jī)外殼的情況下，提供一種預(yù)先確定的斷裂點(diǎn)的類型，其在臨界的熱機(jī)負(fù)荷下強(qiáng)迫限定螺旋舌的失效，并因此可靠地防止形成貫穿渦輪機(jī)外殼的裂縫以及關(guān)聯(lián)的熱氣的泄漏。兩個(gè)螺旋形的排氣通道在該情況下通過隔板彼此分離，并且通過渦輪機(jī)外殼在徑向上被限定界限至外側(cè)以及在每種情況下通過一個(gè)螺旋舌在徑向上被限定界限至內(nèi)側(cè)。在此，所述兩個(gè)螺旋舌在渦輪機(jī)外殼的方向上在相反的方向上遠(yuǎn)離隔板而延伸，其中第一螺旋舌在隔板與渦輪機(jī)外殼的排氣管側(cè)區(qū)域之間延伸，而第二螺旋舌在隔板與渦輪機(jī)外殼的軸承外殼側(cè)區(qū)域之間延伸。根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)螺旋舌形成為在增加的熱機(jī)負(fù)荷下，第一螺旋舌首先失效。
[0006]第一螺旋舌因此被設(shè)計(jì)為比第二螺旋舌弱，這具有如下效果:在超臨界的熱機(jī)負(fù)荷的情況下，所述第一螺旋舌首先出現(xiàn)裂縫，并因此能夠精確地限定限定的失效行為。通常，最初只有第二螺旋舌處于出現(xiàn)裂縫的危險(xiǎn)，并且在出現(xiàn)裂縫的情況下還導(dǎo)致裂縫增長而貫穿渦輪機(jī)外殼，并因此還導(dǎo)致待避免的熱氣的泄漏，出于該原因，本發(fā)明建議將第一螺旋舌形成為所謂的犧牲舌并接受其裂縫，以便維持渦輪機(jī)外殼的功能，并且進(jìn)一步維持排氣增壓器為一個(gè)整體。
[0007]由于不處于形成貫穿的裂縫的危險(xiǎn)的第一螺旋舌形成為所謂的“犧牲舌”，能夠緩解處于形成熱機(jī)負(fù)荷的貫穿的裂縫的危險(xiǎn)的第二螺旋舌。這例如通過關(guān)于第二螺旋舌具有顯著減小的壁厚的第一螺旋舌能夠?qū)崿F(xiàn)，從而可想到第一螺旋舌的壁厚CU總計(jì)例如只有第二螺旋舌的壁厚d2的大約50%至90%的量。由于第一螺旋舌以相對(duì)小的壁厚形成，還能夠?qū)崿F(xiàn)材料和重量的節(jié)省，相比于笨重的第二螺旋舌的壁厚的增加是特別有益的。而且，以這種方式能夠減少所需的熱機(jī)優(yōu)化循環(huán)以及關(guān)聯(lián)的模擬和設(shè)計(jì)花費(fèi)。在此，如果渦輪機(jī)外殼本身形成為鑄造部件，例如形成為鑄鐵部件，以相對(duì)小的壁厚形成第一螺旋舌能夠通過鑄造工具的簡單變型而實(shí)現(xiàn)。通過以這種方式形成的渦輪機(jī)外殼，能夠?qū)崿F(xiàn)渦輪機(jī)外殼的更可靠的設(shè)計(jì)，并且特別地，即使在相對(duì)高的排氣溫度下所述類型的渦輪機(jī)外殼也能夠可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的方案的有益改進(jìn)中，渦輪機(jī)外殼、隔板以及螺旋舌形成為一體。如果渦輪機(jī)外殼例如為鑄造金屬部件的形式，例如為鑄造鋼部件的形式，這是可能的。以這種方式，根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)外殼相比于現(xiàn)有技術(shù)中已知的渦輪機(jī)外殼能夠以同樣的花費(fèi)但減小的重量、減少的材料使用以及因此減少的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明還基于如下的主要構(gòu)思:在用于機(jī)動(dòng)車的排氣渦輪增壓器中使用上述的渦輪機(jī)外殼，憑此所述類型的增壓裝置總之能夠是更加耐溫度的設(shè)計(jì)。
[0010]本發(fā)明的進(jìn)一步重要的特征和益處將顯現(xiàn)在從屬權(quán)利要求中，顯現(xiàn)在附圖中，以及在附圖的基礎(chǔ)上顯現(xiàn)在附圖的相關(guān)描述中。
[0011]不言而喻，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，以上提到的特征以及將在下文中討論的特征不僅可分別用于指出的組合，而且可用于其他的組合或者獨(dú)立使用。
【附圖說明】
[0012]本發(fā)明的優(yōu)選示例性實(shí)施例圖示在附圖中并且在以下的說明中進(jìn)行了更詳細(xì)的說明，其中相同的附圖標(biāo)記用于指示相同或者相似或者在功能上等同的部件。
[0013]在附圖中，在每種情況下示意性地:
[0014]圖1為穿過排氣渦輪增壓的根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)外殼的截面圖示，
[0015]圖2為以不同的截面穿過根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)外殼的類似的截面圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0016]對(duì)應(yīng)于圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)外殼I具有排氣渦輪增壓器2(或者未示出)并且具有兩個(gè)螺旋形的排氣通道3、4，所述兩個(gè)螺旋形的排氣通道3、4通過隔板5彼此分離，并且通過渦輪機(jī)外殼I被沿徑向限定界限至外側(cè)以及在每種情況下通過一個(gè)螺旋舌6、7被沿徑向限定界限至內(nèi)側(cè)。在此，在渦輪機(jī)外殼I的方向上兩個(gè)螺旋舌6、7在相反的方向上遠(yuǎn)離隔板5延伸。在此，圖1僅示出了渦輪機(jī)外殼I的上半部，其中排氣通道4鄰近軸承外殼8布置，而排氣通道3鄰近排氣管9布置。在此，在排氣渦輪增壓器2的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，特別是第二螺旋舌7暴露在高熱機(jī)負(fù)荷并且因此處于形成裂縫的危險(xiǎn)，其中，在第二螺旋舌7中形成裂縫的情況下，裂縫蔓延整個(gè)渦輪機(jī)外殼I，這在該位置是相對(duì)細(xì)的，直到發(fā)生蔓延至外側(cè)并且因此導(dǎo)致不期望的熱氣的泄漏。在此，根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)螺旋舌6、7被設(shè)計(jì)為在增加的熱機(jī)負(fù)荷下，第一螺旋舌6首先失效。這可例如通過不同的強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)，其中第一螺旋舌6的強(qiáng)度低于第二螺旋舌7的強(qiáng)度，從而在達(dá)到臨界的熱機(jī)負(fù)荷的情況下，總是第一螺旋舌6首先出現(xiàn)裂縫的情況，并且因此第二螺旋舌能夠被緩解負(fù)荷。
[0017]第一螺旋舌6因此具有預(yù)先確定的斷裂點(diǎn)的類型，或者形成為犧牲舌，并且在達(dá)到臨界溫度負(fù)荷的情況下，防止在第二螺旋舌7中形成貫穿的裂縫以及關(guān)聯(lián)的裂縫蔓延整個(gè)渦輪機(jī)外殼I，這必須明令避免。
[0018]為了以簡單的方式實(shí)現(xiàn)兩個(gè)螺旋舌6、7的不同強(qiáng)度，如能夠從圖2清楚地看到的，兩個(gè)螺旋舌6、7具有不同的壁厚CUd2。例如，第一螺旋舌6具有相當(dāng)于只有第二螺旋舌7的壁厚d2的大約50%至90%的壁厚cU，從而，在達(dá)到臨界的機(jī)械負(fù)荷的情況下，總是第一螺旋舌6首先出現(xiàn)裂縫的情況。不言而喻，也能夠以同樣的方式設(shè)置斷裂點(diǎn)，例如在第一螺旋舌6的區(qū)域中以變窄的截面的形式。
[0019]通常，渦輪機(jī)外殼I和隔板5可以形成為一體，其中而且，不言而喻，也能夠?qū)蓚€(gè)螺旋舌6、7與渦輪機(jī)外殼I形成為一體。為了這個(gè)目的，例如能夠?qū)u輪機(jī)外殼I制造為金屬鑄造部件，例如由鑄鋁制造。兩個(gè)排氣通道3、4在這種情況下關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸10在軸向上處于彼此鄰近的位置。
[0020]通常，在根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)外殼I的情況下，熱氣泄漏的危險(xiǎn)僅存在于第二螺旋舌7出現(xiàn)裂縫的情況下，相比之下，在第一螺旋舌6的情況下，由于在普遍存在的負(fù)荷條件下的雙螺旋的幾何狀態(tài)這樣的熱氣泄漏是不可能的。出于這個(gè)原因，根據(jù)本發(fā)明，第一螺旋舌6被設(shè)計(jì)為比第二螺旋舌7弱，從而第一螺旋舌6能夠被用作犧牲舌并因此用于緩解處于形成熱機(jī)負(fù)荷的貫穿裂縫的危險(xiǎn)的第二螺旋舌7。在第一螺旋舌6中形成表層的裂縫或貫穿的裂縫的情況下，第二螺旋舌7依然遠(yuǎn)沒有達(dá)到其強(qiáng)度極限，其中，在第一螺旋舌6中形成貫穿的裂縫的情況下，第二螺旋舌7同時(shí)機(jī)械地緩解負(fù)荷，并且能夠減小在兩個(gè)螺旋舌6、7的區(qū)域中的熱氣泄漏的危險(xiǎn)。以這種方式，特別能夠?qū)崿F(xiàn)渦輪機(jī)外殼I的更長的使用壽命。
[0021]通過減少材料使用并且同時(shí)相對(duì)低的重量的第一螺旋舌6的實(shí)施例，不僅能夠增加根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)外殼I的期望壽命和熱機(jī)負(fù)荷容量，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)材料和重量的節(jié)省，特別是因?yàn)闉榱朔乐乖诘诙菪?中出現(xiàn)裂縫，不再對(duì)第二螺旋舌7進(jìn)行機(jī)械加強(qiáng)。而且，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱機(jī)優(yōu)化循環(huán)的需要的減少并因此能夠?qū)崿F(xiàn)模擬和設(shè)計(jì)費(fèi)用的減少。同樣能夠減少關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)或者熱氣測(cè)試臺(tái)的部件強(qiáng)度認(rèn)證的測(cè)試的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)外殼I可以在該情況下通過對(duì)應(yīng)的鑄造工具的變型而以簡單的方式實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步的高度優(yōu)勢(shì)是:相比于現(xiàn)有技術(shù)中已知的類似的渦輪機(jī)外殼，根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)外殼I還能夠在更高的氣體溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有兩個(gè)螺旋形排氣通道(3、4)的排氣渦輪增壓器(2)的渦輪機(jī)外殼(I)，所述兩個(gè)螺旋形排氣通道(3、4)通過隔板(5)彼此分離并且通過所述渦輪機(jī)外殼(I)在徑向上被限定界限至外側(cè)以及在每種情況下通過一個(gè)螺旋舌(6、7)在徑向上被限定界限至內(nèi)側(cè)，其中所述兩個(gè)螺旋舌(6、7)在所述渦輪機(jī)外殼(I)的方向上在相反的方向上從隔板(5)延伸，其特征在于 -第一螺旋舌(6)在所述隔板(5)與所述渦輪機(jī)外殼(I)的排氣管側(cè)區(qū)域(9)之間延伸，而第二螺旋舌(7)在所述隔板(5)與所述渦輪機(jī)外殼(I)的軸承外殼側(cè)區(qū)域(8)之間延伸，-所述兩個(gè)螺旋舌(6、7)形成為在增加的熱機(jī)負(fù)荷下所述第一螺旋舌(6)首先失效。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)外殼， 其特征在于 所述第一螺旋舌(6)具有比所述第二螺旋舌(7)小的壁厚(CU)以及因此比所述第二螺旋舌(7)低的強(qiáng)度。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪機(jī)外殼， 其特征在于 所述第一螺旋舌(6)的壁厚(CU)總計(jì)只有所述第二螺旋舌(7)的壁厚(d2)的大約50%至90%。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)外殼， 其特征在于 至少所述渦輪機(jī)外殼(I)與所述隔板(5)形成為一體。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)外殼， 其特征在于 所述渦輪機(jī)外殼(I)、所述隔板(5)以及所述螺旋舌(6、7)形成為一體。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)外殼， 其特征在于 所述渦輪機(jī)外殼(I)為鑄造零件的形式，特別是鑄造鋼部件的形式。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)外殼， 其特征在于 所述兩個(gè)排氣通道(3、4)在軸向上彼此鄰近地布置。8.—種用于機(jī)動(dòng)車的排氣渦輪增壓器，其具有根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)外殼(I)。
【文檔編號(hào)】F02C6/12GK106014502SQ201610153347
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日
【發(fā)明人】弗洛里安·埃爾代
【申請(qǐng)人】博世馬勒渦輪系統(tǒng)有限兩合公司