CN104350236A - 用于废气涡轮增压器的涡轮机壳体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于废气涡轮增压器的涡轮机壳体(1),其具有多个彼此相连的壳体件。中心的一体的被设计为铸造件或锻造件的轮廓部件(6)在涡轮机壳体(1)内设置在螺旋通道(5)的背离轴承壳体连接法兰(4a)的那一侧,并且具有螺旋通道(5)的壁区域、废气进入间隙(5a)的限制壁和密封轮廓区(9)。所述轮廓部件与其相邻的至少部分被设计为板-成型件的壳体件连接成涡轮机壳体。
Description
本发明涉及一种用于废气涡轮增压器的涡轮机壳体。
废气涡轮增压器日益用于增大汽车内燃机的功率。这种事日益频繁,其目的是要在功率相同或者甚至增大的情况下减小内燃机的结构尺寸和重量,同时按照日益严格的相关法律规定降低消耗,进而减少CO2排放。工作原理在于,利用废气流中含有的能量来提高内燃机进气道中的压力,从而实现改善给燃烧室充注空气-氧气,进而能为每个燃烧过程转换更多的动力燃料即汽油或柴油,亦即提高内燃机的功率。
为此,如图1所示,常规的废气涡轮增压器具有设置在内燃机废气道上的废气涡轮机101和设置在进气道上的新鲜空气压缩机102,所述废气涡轮机带有用废气流驱动的布置在涡轮机壳体1内的涡轮机叶轮11,所述新鲜空气压缩机带有建立压力的布置在压缩机壳体15内的压缩机叶轮16。涡轮机叶轮11和压缩机叶轮16抗扭地固定在转子轴17的对置的端部上,由此形成废气涡轮增压器的在此被称为涡轮转子的转子单元。转子轴17可转动地支撑在设置于废气涡轮机101与新鲜空气压缩机102之间的位于轴承壳体100内的轴承单元内。由此借助废气物质流AM(用箭头表示)驱动涡轮机叶轮11,并通过转子轴17又驱动压缩机叶轮16,从而将废气能量用于在进气道中建立压力,在那里增大新鲜空气物质流FM(同样用箭头表示)的压力。
通过涡轮机壳体1将热的废气物质流AM引导到涡轮机叶轮11上。因此在工作中,涡轮机壳体1和涡轮机叶轮11直接与热的废气物质流AM接触,从而会遭受非常大的温度波动,其中峰值温度高达1000℃以上。同时,涡轮转子以高达300000 U/min的非常高的转速转动,由此,特别是涡轮机叶轮11和涡轮机壳体1要承受非常高的机械负荷和热负荷。
在常规结构的废气涡轮增压器中,如图1所示,涡轮机壳体1借助于轴承壳体连接法兰4与废气涡轮增压器的布置在中心的轴承壳体100相连接。此外,涡轮机壳体1具有形成废气进入通道2的废气进入管2b,该废气进入管具有用于将废气涡轮增压器连接到内燃机的排气歧管(未示出)上的废气进入法兰2a。如借助于用箭头示出的废气物质流AM所表明的那样,热的废气经由废气进入通道2进入到涡轮机壳体1内。涡轮机壳体1还具有连接到废气进入通道2上的螺旋通道5,该螺旋通道逐渐变窄地围绕着同心地环绕涡轮机叶轮布置的废气进入间隙5a延伸,并朝向该废气进入间隙开口,从而使得废气物质流AM经由螺旋通道5沿着至少部分径向/切向的方向通过废气进入间隙5a引至涡轮机叶轮11。通过涡轮机叶轮11使得废气流AM沿着轴向方向转向到废气排出接管7内,经由该废气排出接管将废气物质流AM排放到废气排出管3b内,并进一步排放到后续的连接在废气排出法兰3a上的排气系统内。在废气进入间隙5a和废气排出接管7之间的过渡(区),涡轮机壳体的内轮廓与涡轮机叶轮11的叶片10的外轮廓相适配。为了确保废气物质流有尽可能多的份额流过涡轮机叶轮11的叶片10并进而驱动涡轮机叶轮11,必须使在涡轮机壳体的内轮廓和涡轮机叶轮11的叶片10的外轮廓之间的轮廓间隙12保持尽可能小。所述轮廓间隙明显地影响着废气涡轮机的流体技术特性和热力特性。因此,涡轮机壳体的内轮廓的该区域在一定程度上在周边将涡轮机叶轮的叶片10密封,因此在下文中将涡轮机壳体的内轮廓的该区域称为密封轮廓区9或简称为密封轮廓9。
由于轮廓间隙12按上述要设计得尽可能小,密封轮廓9的形状稳定性和位置稳定性非常重要,因为在工作时快速转动的涡轮机叶轮11与密封轮廓9的接触不可避免地会导致废气涡轮机损毁。
现代设计的废气涡轮机还具有所谓的废气门-装置13,在各种不同的工作条件下,所述废气门-装置可以实现更好地控制涡轮机功率。这种废气门-装置由连接通道、废气门通道8以及与其相关的阀瓣14组成,所述废气门通道在废气进入通道2或螺旋通道5与废气排出通道3之间,使用所述阀瓣可以按照需要关闭或打开所述废气门通道8。为了使得潜在的损失保持尽可能小,在此还必须保证:在必要情况下,使得阀瓣14尽可能密封地关闭,且阀座8a位于废气门通道8上或中。
为了在热负荷和机械负荷同时都高的情况下能够满足对形状和位置精度的高要求,也由于涡轮机壳体的内部和外部几何结构复杂,因此,常规的涡轮机壳体被设计并制造为十分庞大的铸件。涡轮机壳体的这种设计方案除了导致重量大和热容量大之外,还会使得材料成本和制造成本高昂,这对该种废气涡轮增压器的使用、运行和成本有不利影响。因此力求构造由较薄的、轻的成型-板件(Form-Blechteil)制成的涡轮机壳体。
就用在废气涡轮增压器中的、由板件组成的涡轮机壳体而言,由于上述苛刻的使用条件,在工作中容易使得同样由板材组成的密封轮廓区产生不希望的变形。涡轮机壳体的密封轮廓区的不希望的变形会导致热力学效率降低,或者在最坏的情况下还会导致在工作中高速转动的涡轮机叶轮刮擦到在涡轮机壳体的密封轮廓区内的板件。
可以通过沿着径向和轴向方向增大轮廓间隙来防止涡轮机叶轮跟板件的这种刮擦。然而,增大轮廓间隙的这种做法会对涡轮机的热力学效率产生负面影响。此外,由于制造方法,密封轮廓相对于涡轮机叶轮的尺寸稳定性是不利的,因为各彼此相连的板件的误差有时不利地增大,为安全起见,这又要求增大轮廓间隙的结构尺寸,随之而来地就会对热力学效率产生负面影响。
还可以通过下述方式抑制涡轮机叶轮跟在密封轮廓区内的板件刮擦,在涡轮机壳体的所述区域内将板件相应地设计成厚壁结构。虽然这会抑制轮廓区域的变形,但是也会增加涡轮机壳体的制造成本。
此外,为了减小形成密封轮廓区的板件的变形已经公知的是:制造带有滑动座的的双壁涡轮机壳体,这些滑动座承受着产生的负荷。这种做法也增加了涡轮机壳体的制造成本。
DE 100 22 052 C2已经公开了一种用于废气涡轮增压器的涡轮机壳体。该涡轮机壳体包括进气轧管(Einlasstrichter)、叶轮壳体、法兰和中间的排出管,所述叶轮壳体带有从进气轧管开始螺旋状变窄的气体通道,所述法兰用于同废气涡轮增压器的轴承壳体相连接。涡轮机叶轮在叶轮壳体内转动。螺旋状的气体通道在进气轧管区终止在密封边缘上。进气轧管、叶轮壳体和排出管由非切削地变形的例如冲压或深冲的板材构成。叶轮壳体由两个半壳组成,并与排出管焊接在一起。进气轧管和叶轮壳体被由板材构成的附加的外壳体包围。在叶轮壳体和附加的外壳体之间有空气间隙。
因此本发明的目的在于,提出一种用于废气涡轮增压器的涡轮机壳体,在涡轮机壳体制造成本相对较小的情况下,该涡轮机壳体保证废气涡轮机具有较高的热力学效率。
该目的通过具有下述特征的涡轮机壳体来实现。本发明的有利的设计方案和改进方案在从属权利要求中给出。
根据本发明的用于废气涡轮增压器的涡轮机壳体尤其具有轴承壳体连接法兰、废气进入通道、螺旋通道、废气进入间隙、密封轮廓区和废气排出接管,并且由多个彼此相连接的壳体件构成。在此,涡轮机壳体的特征在于,中心的一体的轮廓部件在涡轮机壳体内设置在螺旋通道(5)的背离轴承壳体连接法兰的那一侧,该轮廓部件具有螺旋通道的壁区域、废气进入间隙的连接到所述壁区域上的限制壁和连接到所述壁区域上的密封轮廓区,所述壁区域位于背离轴承壳体连接法兰(4a)的那一侧,其中,轮廓部件设计为铸造件或设计为锻造件,该轮廓部件与其相邻的至少部分被设计为板-成型件的壳体件相连接。
本发明的优点尤其在于,根据使用情况来选择轮廓部件的几何形状、材料、材料厚度和/或材料分布,这样就可以有针对性地对壳体轮廓的形状稳定性和准确性产生影响,进而可以有针对性地提高涡轮机的热力学效率。尽管如此仍然使得涡轮机壳体的材料成本保持较低,进而使得涡轮机壳体的制造成本保持较低,因为其他壳体件可以根据负荷和要求被设计得比较薄弱,局部地被设计成板件。因此,可以实现根据需要将或厚或薄地设计的壳体部件相混合,而不会对废气涡轮机的效率产生负面的影响。本发明的其它优点在于,在组装好各壳体件之后,可以通过对构成轮廓区的部件和涡轮机壳体的轴承壳体座的再加工在夹紧中相对于涡轮机叶轮准确地预制轮廓区。这有助于进一步提高热力学效率。此外,可以利用同一部件通过对该部件进行高精度的机械再加工而产生形成功能面的各种不同的壳体轮廓,例如密封轮廓区、阀座或者用于废气门瓣的传动连杆的支座容纳部。这具有显著降低组件成本和减小所需组件多样性的优点。此外可以实现减轻重量并节省材料。
在根据本发明的涡轮机壳体的改进方案中,轮廓部件还具有废气排出接管,该废气排出接管以废气物质流为参照在下游直接连接到密封轮廓区上,并限定了涡轮机的出口横截面。出口横截面是除了废气进入间隙和轮廓间隙之外的另一影响涡轮机的热力学效率的参数。可以通过将废气排出接管整合到形状稳定的轮廓部件中以简单的方式保证精确地限定的出口横截面,例如可以在对轮廓部件的其它轮廓面和功能面的再加工过程中产生所述出口横截面。这同样有助于进一步提高热力学效率。
根据本发明的涡轮机壳体的另一设计方案的特征在于,轮廓部件还具有通入到螺旋通道内的废气进入通道的壁的至少一部分。换而言之,将废气进入管的至少一部分整合地设计在轮廓部件上。废气进入管借助于废气进入法兰与内燃机的排气歧管相连接,从而保证废气涡轮增压器相对于内燃机的定位。在该功能中,作用到废气涡轮增压器上的惯性力的至少一部分通过废气进入管传递到内燃机上。换句话说,所述连接是废气涡轮增压器在内燃机上的固定的至少一部分,由于废气涡轮增压器的重力和工作时产生的振动,所述连接要承受较高的机械载荷。将废气进入管至少部分地设计为形状稳定的轮廓部件的一体的部分,所述轮廓部件被设计为铸造件或设计为锻造件,这提高了在内燃机的排气歧管和废气涡轮增压器之间的连接的稳定性和承载能力。根据本发明的涡轮机壳体的另一设计方案的特征在于,轮廓部件还具有带有阀瓣座的废气门-装置的布置在螺旋通道(5)的壁区域内的废气门通道。废气门通道特别是阀瓣座的准确度和形状保持性影响涡轮机的效率,在工作时将封闭的废气门-阀瓣密封地放置在所述阀瓣座上。将废气门通道和阀瓣座整合到轮廓部件内有助于在废气门-阀瓣关闭的情况下,使得对效率产生负面影响的泄漏-废气流保持在较低水平,从而保证较高的效率。
在涡轮机壳体的上述设计的改进方案中,轮廓部件还具有用于废气门-阀门装置的传动连杆的支座容纳部。在工作时,借助于所述传动连杆由布置在涡轮机壳体外面的促动器来操纵布置在涡轮机壳体内的废气门-阀瓣。这需要传动连杆穿过壳体壁并且将传动连杆支撑在涡轮机壳体的壳体壁内。将用于上述传动连杆的支座容纳部整合在轮廓部件内可以实现对支撑部进而对传动连杆和固定在其上的废气门-阀瓣进行准确限定地定位,从而同样有助于在废气门-阀瓣关闭的情况下使得对效率产生负面影响的泄漏-废气流保持在较低水平,从而保证较高的效率。此外,采用这种方式可以使得涡轮机壳体的制造成本保持在较低水平,却可以进一步提高涡轮机壳体的尺寸稳定性。
在根据本发明设计涡轮机壳体时已表明有利的是:轮廓部件的壁厚比被设计为板-成型件的相邻的壳体件的壁厚大,特别地,是相邻的板-成型件-壳体件的壁厚的至少两倍。这确保了轮廓部件的设计足够稳定并且与优选的生产方法相匹配。
此外,轮廓部件的上述设计方案可以实现对重要的轮廓面和功能面例如密封轮廓、涡轮机的出口横截面、废气门通道的阀瓣座或者用于废气门-阀瓣的传动连杆的支座容纳部的再加工。
根据本发明的涡轮机壳体的另一实施方式,将轮廓部件与其相邻的壳体件焊接在一起。这种连接方式可以使得在各个不同材料强度的壳体件之间的连接可承受高负载且可靠,并且适合于沿着在各个壳体件之间产生的缝线通过材料配合连接产生气密的壳体层。
在另一设计方案中,涡轮机壳体的特征在于,轮廓部件与其相邻的壳体件构成单层的涡轮机壳体。轮廓部件使得单层的结构具有所需的稳定性,从而因除了轮廓部件外还使用相对薄壁的壳体部件可以实现涡轮机壳体的非常轻的结构。
在另一设计方案中,涡轮机壳体的特征在于,借助于相邻的板-成型件在轮廓部件上构造或者至少展宽废气门通道。按照上述设计方案,整个废气门通道连同阀瓣座都与轮廓部件一体整合地设计,因此在此替代于上述设计方案,并非整个废气门通道都由轮廓部件形成。因此例如可以在轮廓部件内仅仅设置一个相应的开口,于是就将由一个板-成型件或多个固定在轮廓部件上的板-成型件制成的废气门通道连接到所述开口上。该结构可以实现进一步减小根据本发明的具有废气门装置的涡轮机壳体的重量。
在根据本发明的涡轮机壳体的设计方案中,涡轮机壳体的至少一个下述壳体件至少部分地由板-成型件构成:
- 形成废气进入通道的废气进入管;
- 连接在废气进入管上的废气进入法兰,使用该废气进入法兰将涡轮机壳体与内燃机的排气管连接在一起;
- 废气排气管,该废气排气管包括废气排出接管并形成废气排出管道,经由该废气排出管道对废气在废气涡轮机的下游沿着内燃机的排气系统进行引导;
- 连接在废气排出管上的废气排出法兰,使用该废气排出法兰可以在涡轮机壳体的废气排出管和内燃机的排气系统之间建立起连接;
- 形成螺旋通道的螺旋壳体的面向轴承壳体连接法兰的部件,该部件例如设计为半壳体件并且与轮廓部件一起构成螺旋壳体;和
- 轴承壳体连接法兰,通过该轴承壳体连接法兰将涡轮机壳体与废气涡轮增压器的轴承壳体连接在一起。在该种情况下,上述壳体件本身也可以由多个独立组件构成,所有这些独立组件或者仅有部分独立组件被设计为板-成型件。相比于常规设计的涡轮机壳体,这些独立的被设计为薄壁的板-成型件的壳体件越多,减少的质量就越大。
根据本发明主题的上述设计的特征还可以部分使用,或者也可以在整体上组合地使用,或相互补充地使用,只要这些特征不可以替代地使用甚或相互矛盾。
以下借助于附图对本发明的特别有利的实施例进行详述,虽然本发明的主题并不限于这些例子。在附图中:
图1为根据现有技术的废气涡轮增压器的简化剖视图;
图2为根据本发明的一个实施例的涡轮机壳体的立体剖视图;
图3为根据本发明的另一个实施例的涡轮机壳体的立体剖视图。
功能相同和名称相同的组件在这些附图中统一地标有相同的附图标记。
已经在引言中对图1所示的根据现有技术的废气涡轮增压器进行了说明,其示出了各个组件即废气涡轮机101、新鲜空气压缩机102和轴承壳体100的原理结构和设置方式。那里特别地还介绍了废气涡轮增压器的对本发明重要的部件,即具有涡轮机壳体1和涡轮机叶轮11的废气涡轮机101,该涡轮机叶轮具有叶片10。所示出的通常被设计为铸件的用于废气涡轮增压器的涡轮机壳体1尤其具有废气进入通道2、螺旋通道5、废气进入间隙5a、密封轮廓区9和废气排出接管7。在图1中还示出了废气门通道8和具有传动连杆14a的废气门-阀瓣14的布置情况。
图2示出了根据本发明的涡轮机壳体,为清楚起见,将所述涡轮机壳体与废气涡轮增压器的其余的组件分开,并采用立体剖视图示出。涡轮机壳体具有多个彼此相连接的壳体件,其中,涡轮机壳体1的具有密封轮廓区9的轮廓部件6被设计为铸造件或锻造件,该轮廓部件与其相邻的被设计为板-成型件的壳体件相连接,特别地焊接在一起。这些壳体件与轮廓部件6一起构成单层的壳体。
优选地,轮廓部件6的壁厚比其相邻的壳体件的壁厚大。这些措施有助于提高废气涡轮增压器的涡轮机壳体1的形状稳定性,进而在废气涡轮增压器的工作中改善涡轮机的热力学特性。相比于现有技术,减小了涡轮机壳体1的特别是在密封轮廓9的区域内的在废气涡轮增压器的工作中产生的变形,其中,同时使得涡轮机壳体1的制造成本保持较低且其重量保持较小。此外,通过对密封轮廓、涡轮机的出口横截面和废气门通道的阀瓣座的重要轮廓面和功能面进行再加工确保了良好的尺寸精度。
所示出的涡轮机壳体1具有废气进入法兰2a、废气排出法兰3a和轴承壳体连接法兰4a,所述废气进入法兰例如用于连接到内燃机的排气歧管上,所述废气排出法兰用于跟内燃机的排气系统连接,所述轴承壳体连接法兰用于将涡轮机壳体1连接到废气涡轮增压器的轴承壳体100上。轴承壳体连接法兰4a和废气排出法兰3a均设计为板-成型件,而废气进入法兰2a却设计为实心铸造件、锻造件或者切削制得的成型件。图2还在螺旋壳体的面向轴承壳体连接法兰4a的那一侧示出了被构造为板-成型件的螺旋壳体件4,而在螺旋壳体的背离轴承壳体连接法兰4a的那一侧则示出了根据本发明被设计为实心铸造件或锻造件的轮廓部件6,其中,螺旋壳体各有一半分别由螺旋壳体件4和被设计为实心铸造件或锻造件的轮廓部件6构成。螺旋壳体的两个分别构成螺旋壳体半壳的壳体件例如沿着其接触线用连续的焊缝彼此气密地焊接在一起。此外,在图2中示出的涡轮机壳体1还具有废气门通道8,该废气门通道由固定在优选地焊接在轮廓部件6上的并且彼此焊接为板-成型件的废气门壳体件8b构成。在轮廓部件6和废气排出法兰3a之间布置着废气排出管3b,在该实施例中,所述废气排出管由至少两个板-成型件组成。废气排出管3b安装在轮廓部件6的外部区域中的凸肩上,并且与轮廓部件6在整个周边上沿着接触线不间断地气密地连接例如焊接在一起。在废气排出管3b的对置的端部上,废气排出法兰3a同样在整个周边上沿着接触线与废气排出管3b不间断地气密地连接例如焊接在一起。在废气进入法兰2a和轮廓部件6之间布置着废气进入管2b。废气进入管2b同样由至少两个壳形的板-成型件组成,并且一方面与废气排出法兰2a另一方面与轮廓部件6例如通过焊缝气密地连接在一起。此外,在图2中示出的涡轮机壳体1还具有废气门通道8,该废气门通道由固定在优选地焊接在轮廓部件6上的并且彼此焊接为板-成型件的废气门壳体件8b构成。
除了螺旋通道5的轮廓外,构成涡轮机壳体1的稳定核芯的轮廓部件6还具有废气进入间隙5a的与该螺旋通道连接的壁和又连接在该壁上的密封轮廓区9,该密封轮廓区过渡到废气排出接管7内。无论废气进入间隙5a,还是限定轮廓间隙12(参见图1)的密封轮廓区9、还是废气排出接管7的直径,都会对涡轮机壳体的流体技术特性或热力学效率产生显著的影响。轮廓间隙12等同于密封轮廓相距在废气涡轮增压器工作时转动的涡轮机叶轮11的叶片10的外轮廓的间距。在废气涡轮增压器工作时,必须尽可能在所有的运行时刻均尽可能精确地保持该间距,以便一方面防止涡轮机叶轮刮擦涡轮机壳体,另一方面防止因涡轮机壳体的变形而使得密封轮廓9相距涡轮机叶轮的间距过大,进而防止轮廓间隙过大,这相当于不期望地恶化了涡轮机的热力学特性。
为了避免在废气涡轮增压器工作时涡轮机壳体1发生这种不期望的变形,在根据本发明的涡轮机壳体中,将构成涡轮机壳体1的密封轮廓区9的轮廓部件6设计为铸造件或设计为锻造件,该轮廓部件与其相邻的壳体部件例如焊接在一起,并且与这些壳体部件一起构成单层的涡轮机壳体。为了使得涡轮机壳体的重量保持尽可能小,进而使得整个废气涡轮增压器的重量保持尽可能小,将与轮廓部件6相邻的壳体件实现成板件的形式。优选地,在该实施例中除了轮廓部件6和废气进入法兰2a之外,将涡轮机壳体的所有部件都设计成板-成型件的形式,而将轮廓部件6-如上所述-设计为铸造件或设计为锻造件。因此,所有上面已经提到的对于功能和效率重要的轮廓范围和尺寸范围通过轮廓部件来限定,并且可以通过仅仅对一个部件的高精度加工来成本低廉地制造,而且可以在废气涡轮增压器的整个工作范围内确保稳定。
优选地,将耐高温材料如GGV-材料、E5S-材料、铸钢或钢铁锻造件用作轮廓部件6 的材料。优选地,轮廓部件6 的壁比其相邻的被设计为板-成型件的壳体件的壁更厚,特别地,该轮廓部件具有至少两倍的壁厚。这些措施有助于确保废气涡轮增压器的涡轮机壳体1的形状稳定性,进而在废气涡轮增压器工作时提高涡轮机的热力学效率。相比于现有技术,减小了在废气涡轮增压器工作时涡轮机壳体特别是在轮廓部件的密封轮廓区产生的变形,其中,同时使得涡轮机壳体1的制造成本保持较低且其重量保持较小。
因此,在图2所示的第一实施例中涉及一种单层的涡轮机壳体1,其中,废气进入管2b、废气排出法兰3a和废气排出管3b、轴承壳体连接法兰4a和螺旋壳体件4以及废气门壳体件8b设计为板-成型件,而废气进入法兰2a尤其是轮廓部件6则设计为实心的铸造件或设计为锻造件。
图3为根据本发明的另一实施例的涡轮机壳体的立体剖视草图。图3所示的涡轮机壳体1与图2实施例的主要部件相一致,在此不再对这些部件予以赘述。
在所述另一实施例中,轮廓部件6也设计为铸造件或设计为锻造件,该轮廓部件构成涡轮机壳体1的稳定核芯,并主要限定废气进入间隙5a以及密封轮廓9,所述轮廓部件与其相邻的被设计为板-成型件的其它壳体件连接优选地焊接在一起。
该另一实施例与图2所示的第一实施例的不同之处主要在于,废气门通道8,包括阀瓣座8a在内,还有用于废气门-阀瓣14的传动连杆14a的支座容纳部8c,都一体地整合到被设计为铸造件或锻造件的轮廓部件6内。作为另一不同之处,在图3中还将废气进入管至少部分一体地整合到轮廓部件6内。例如,在图3中示出的上面的部件2b'被设计为轮廓部件6的一体的组成部分,与此相反,在图3中废气进入管2b的下面的部分被设计为具有更小壁厚的板-成型件,并与上面的部件2b'相连接例如焊接在一起。在涡轮机壳体的该设计方案中,废气排出法兰3a也被设计为实心的铸造件或锻造件或切削制得的成型件。
就根据另一实施例的涡轮机壳体而言,相比于第一实施例进一步提高了功能重要的轮廓、表面、尺寸和组件的整合度。由此可以进一步降低制造成本、进一步提高涡轮机壳体的尺寸稳定性,并由此进一步提高效率和功能可靠性。
Claims (11)
1. 一种用于废气涡轮增压器的涡轮机壳体(1),具有轴承壳体连接法兰(4a)、废气进入通道(2)、螺旋通道(5)、废气进入间隙(5a)、密封轮廓区(9)和废气排出接管(7),该涡轮机壳体具有多个彼此相连的壳体件,
其特征在于,中心的一体的轮廓部件(6)在涡轮机壳体(1)内设置在螺旋通道(5)的背离轴承壳体连接法兰(4a)的那一侧,该轮廓部件具有所述螺旋通道(5)的壁区域、所述废气进入间隙(5a)的连接到所述壁区域上的限制壁和连接到所述壁区域上的密封轮廓区(9),所述壁区域位于背离轴承壳体连接法兰(4a)的那一侧,并且所述轮廓部件设计为铸造件或设计为锻造件,该轮廓部件与其相邻的至少部分被设计为板-成型件的壳体件相连接。
2. 按照权利要求1所述的涡轮机壳体,其特征在于,所述轮廓部件(6)还具有直接连接到所述密封轮廓区上的废气排出接管(7)。
3. 按照权利要求1~4之一所述的涡轮机壳体,其特征在于,所述轮廓部件(6)还具有通入到所述螺旋通道(5)内的废气进入通道(2b')的壁的至少一部分。
4. 按照权利要求1或2所述的涡轮机壳体,其特征在于,所述轮廓部件(6)还具有布置在所述螺旋通道(5)的壁区域内的带有阀瓣座(8a)的废气门通道(8)。
5. 按照权利要求4所述的涡轮机壳体,其特征在于,所述轮廓部件(6)还具有用于废气门-阀门装置(14)的传动连杆(14a)的支座容纳部(8c)。
6. 按照上述权利要求之一所述的涡轮机壳体,其特征在于,所述轮廓部件(6)的壁厚比相邻的被设计为板-成型件的壳体件的壁厚大,特别地,是相邻的被设计为板-成型件的壳体件的壁厚的至少两倍。
7. 按照权利要求6所述的涡轮机壳体,其特征在于,它具有再加工的轮廓面和功能面。
8. 按照权利要求1所述的涡轮机壳体,其特征在于,所述轮廓部件(6)与其相邻的壳体件焊接在一起。
9. 按照权利要求1所述的涡轮机壳体,其特征在于,所述轮廓部件(6)与其相邻的壳体件一起构成单层的涡轮机壳体。
10. 按照权利要求1~3之一所述的涡轮机壳体,其特征在于,借助于相邻的板-成型件(8b)在所述轮廓部件(6)上构造或者至少展宽废气门通道(8)。
11. 按照上述权利要求之一所述的涡轮机壳体,其特征在于,所述涡轮机壳体的至少一个下述壳体件至少部分由板-成型件构成:废气进入管(2b)、废气进入法兰(2a)、废气排出管(3b)、废气排出法兰(3a)、形成螺旋通道的螺旋壳体(4a)的面向轴承壳体连接法兰(4)的部件和轴承壳体连接法兰(4a)。
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DE102013226665A1 (de) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg | Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader |
DE102014209666A1 (de) * | 2013-12-19 | 2015-06-25 | Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg | Turbinengehäuse für einen Abgasturbolader |
DE102015006188A1 (de) * | 2014-11-14 | 2016-05-19 | Audi Ag | Ladereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, entsprechende Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
DE102017103980A1 (de) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | Man Diesel & Turbo Se | Turbolader |
EP3857035A1 (en) * | 2018-09-28 | 2021-08-04 | FB Design S.r.l. | Improved turbocharger assembly |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201246213Y (zh) * | 2008-06-24 | 2009-05-27 | 吴疆富 | 同轴式机械增压器 |
WO2011045521A1 (fr) * | 2009-10-15 | 2011-04-21 | Faurecia Systemes D'echappement | Elément de reprise d'effort pour un turbocompresseur d'une ligne d'échappement. |
WO2011104596A2 (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Turbocharger and wheel housing thereof |
CN102221016A (zh) * | 2010-04-19 | 2011-10-19 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 压缩机气流偏转器以及结合该偏转器的压缩机 |
US20120047887A1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Dominique Petitjean | Turbine Housing Assembly with Wastegate |
EP2441924A1 (en) * | 2009-12-21 | 2012-04-18 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbine housing |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29909018U1 (de) | 1999-05-26 | 2000-09-28 | Heinrich Gillet GmbH & Co. KG, 67480 Edenkoben | Turbinengehäuse für Abgasturbolader |
DE10061846B4 (de) * | 2000-12-12 | 2004-09-09 | Daimlerchrysler Ag | Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine |
CN102203390A (zh) * | 2008-09-22 | 2011-09-28 | 柔性金属有限公司 | 装配式涡轮壳体 |
DE102009042260B4 (de) * | 2009-09-22 | 2015-12-10 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Abgasturbolader |
DE102010005761A1 (de) * | 2010-01-25 | 2011-07-28 | Benteler Automobiltechnik GmbH, 33102 | Abgasbaugruppe |
DE102011009634B4 (de) * | 2011-01-27 | 2017-03-09 | Tenneco Gmbh | Abgasturbolader |
WO2012105004A1 (ja) * | 2011-02-02 | 2012-08-09 | 三菱重工業株式会社 | 板金タービンハウジング |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN201246213Y (zh) * | 2008-06-24 | 2009-05-27 | 吴疆富 | 同轴式机械增压器 |
WO2011045521A1 (fr) * | 2009-10-15 | 2011-04-21 | Faurecia Systemes D'echappement | Elément de reprise d'effort pour un turbocompresseur d'une ligne d'échappement. |
EP2441924A1 (en) * | 2009-12-21 | 2012-04-18 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Turbine housing |
WO2011104596A2 (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Turbocharger and wheel housing thereof |
CN102221016A (zh) * | 2010-04-19 | 2011-10-19 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 压缩机气流偏转器以及结合该偏转器的压缩机 |
US20120047887A1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Dominique Petitjean | Turbine Housing Assembly with Wastegate |
CN102400720A (zh) * | 2010-08-26 | 2012-04-04 | 霍尼韦尔国际公司 | 带废气门的涡轮机壳体组件 |
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