排氣渦輪增壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種排氣渦輪增壓器，其外部的殼體罩包括渦輪殼體以及外支承殼體，渦輪殼體帶有氣體進(jìn)入殼體和氣體排出殼體。布置在外部的殼體罩之內(nèi)的轉(zhuǎn)子組件包括：內(nèi)支承殼體；支承在內(nèi)支承殼體中的軸；與軸相連接的、布置在內(nèi)支承殼體壓縮機(jī)側(cè)的壓縮機(jī)葉輪；與軸相連接的、布置在內(nèi)支承殼體渦輪側(cè)的渦輪葉輪。轉(zhuǎn)子組件可作為一個(gè)單元在軸向方向上朝壓縮機(jī)側(cè)從外部的殼體罩中拉出。在內(nèi)支承殼體中布置有流道，其沿徑向向外通到氣體排出殼體中的環(huán)形流道中。在兩個(gè)流道的過渡區(qū)域中在內(nèi)支承殼體與氣體排出殼體之間存在沿著周緣伸延的徑向間隙。為了密封徑向間隙，在內(nèi)支承殼體中設(shè)置有阻隔空氣通道，其發(fā)源于內(nèi)支承殼體的壓縮機(jī)側(cè)且通到徑向間隙中。
【專利說明】排氣渦輪增壓器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及增壓的內(nèi)燃機(jī)的排氣渦輪增壓器的領(lǐng)域。
[0002]本發(fā)明涉及一種排氣渦輪增壓器，其帶有可作為一個(gè)單元從外部的殼體罩中拉出的轉(zhuǎn)子組件(Rotorblock)。
【背景技術(shù)】
[0003]排氣渦輪增壓器用來對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行功率提升。在此，排氣渦輪增壓器的排氣渦輪利用內(nèi)燃機(jī)的排氣來加載，并且其動(dòng)能使用來抽吸和壓縮內(nèi)燃機(jī)的空氣。
[0004]在帶有沿軸向流經(jīng)的排氣渦輪(在該文件中之后簡(jiǎn)稱為軸流式渦輪)的排氣渦輪增壓器中，渦輪擴(kuò)壓器在機(jī)械方面例如通過固定的螺栓連接部與渦輪的氣體排出殼體相聯(lián)結(jié)。為了拆卸渦輪擴(kuò)壓器，在此必須首先將轉(zhuǎn)子組件從殼體中拆除，并且接下來必須將渦輪擴(kuò)壓器從氣體排出殼體中松開，這尤其在緊固器件生銹或以別的方式卡住時(shí)或僅僅由于通過在支承殼體中的開口接近待松開的緊固器件而可為辛苦的和耗費(fèi)時(shí)間的工作。為了在維修時(shí)簡(jiǎn)化排氣渦輪增壓器的暴露于排氣流的所有部件的拆除，致力于如此優(yōu)化排氣渦輪增壓器的設(shè)計(jì)使得整個(gè)轉(zhuǎn)子組件一即所有回轉(zhuǎn)的部件和所屬的支承區(qū)域一連同導(dǎo)引裝置可在排氣渦輪上游一起作為一個(gè)單元從外部的殼體罩中取出。
[0005]對(duì)于這樣建造的排氣渦輪增壓器，在氣體排出殼體(其為外部的殼體罩的部件)與在渦輪葉輪下游限制流道的殼體件一徑向外部的擴(kuò)壓器以及沿徑向處在內(nèi)部的罩蓋一之間在任何運(yùn)行時(shí)刻存在徑向間隙。這由于去耦在轉(zhuǎn)子組件中的殼體件相對(duì)于氣體排出殼體的力是必需的。熱氣可通過該間隙侵入到在外部的殼體罩與轉(zhuǎn)子組件之間的分界縫中。此外，由于侵入到分界縫中和可能存在于該區(qū)域中的空腔中的熱氣而引入更高的構(gòu)件溫度。由此提高在轉(zhuǎn)子組件的支承件中的材料溫度，因此必需附加的冷卻花費(fèi)。
[0006]在帶有軸流式渦輪的排氣渦輪增壓器中在渦輪側(cè)上經(jīng)常使用阻隔空氣(Sperrluft)，以便保護(hù)支承區(qū)域不受侵入的熱氣的影響，或者以便冷卻渦輪葉輪輪轂。阻隔空氣在大多情況下為壓縮機(jī)葉輪推力卸載的副產(chǎn)品，在壓縮機(jī)葉輪推力卸載時(shí)通過以下方式降低在壓縮機(jī)葉輪的背部空腔(RUckraum)中的氣壓，即，導(dǎo)出從壓縮機(jī)葉輪的流道中侵入到該區(qū)域中的空氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于在上面提到的結(jié)構(gòu)類型的排氣渦輪增壓器中密封在轉(zhuǎn)子組件與外部的殼體罩之間的過渡部(Obergang)以防熱氣進(jìn)入。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，這由此來實(shí)現(xiàn)，S卩，為了密封在轉(zhuǎn)子組件與外部的殼體罩之間延伸的徑向間隙，在轉(zhuǎn)子組件的內(nèi)部中設(shè)置有阻隔空氣通道，其發(fā)源于包含在轉(zhuǎn)子組件中的內(nèi)支承殼體的壓縮機(jī)側(cè)并且通到徑向間隙中。
[0009]有利地，阻隔空氣通道發(fā)源于在壓縮機(jī)葉輪的背部中的空腔。因此所提取的阻隔空氣通過以下方式促進(jìn)壓縮機(jī)葉輪推力卸載，即，減小在壓縮機(jī)葉輪的背部空腔中的壓力并且由此降低朝壓縮機(jī)側(cè)的方向上起作用的力。
[0010]如果沿著徑向間隙設(shè)置有沿著轉(zhuǎn)子組件的周緣延伸的空腔，則得到阻隔空氣沿著環(huán)形間隙的經(jīng)改善的分布。
[0011]同樣，針對(duì)阻隔空氣的更好的、更均勻的分布，分布地布置在周向方向上的多個(gè)阻隔空氣通道可為有幫助的。
[0012]可選地可在阻隔空氣通道中設(shè)置有閥以控制導(dǎo)引到徑向間隙中的阻隔空氣。
[0013]從從屬的權(quán)利要求中得出其他的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面借助附圖闡述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的排氣渦輪增壓器。其中:
圖1顯示了帶有插入在外部的殼體罩中的轉(zhuǎn)子組件的排氣渦輪增壓器的示意性的截面圖圖示，
圖2顯示了根據(jù)圖1的排氣渦輪增壓器，其中，轉(zhuǎn)子組件部分地從外部的殼體罩中拉出。
[0015]參考標(biāo)號(hào)列表
I壓縮機(jī)葉輪 11壓縮機(jī)葉輪的輪轂 12壓縮機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)子葉片 2渦輪葉輪 21渦輪葉輪的輪轂 22渦輪葉輪的轉(zhuǎn)子葉片 3軸
30內(nèi)支承殼體
31撐架
32擴(kuò)壓器壁
33導(dǎo)引裝置(噴嘴環(huán))
34在壓縮機(jī)葉輪的背側(cè)上的空腔
35阻隔空氣通道
39用于軸的支承
4壓縮機(jī)殼體
5渦輪殼體
51氣體進(jìn)入殼體
52氣體排出殼體
53，53’帽狀罩
54撐架
6外支承殼體
7氣體供應(yīng)部
81在渦輪的氣體進(jìn)入部處的流道 82在渦輪的擴(kuò)壓器中的流道 83在氣體排出殼體中的流道
85在內(nèi)部的轉(zhuǎn)子組件與氣體排出殼體之間的徑向間隙 851空腔。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖1在示意性的截面圖圖示中顯示了排氣渦輪增壓器，其帶有插入在外部的殼體罩中的轉(zhuǎn)子組件。排氣渦輪增壓器包括帶有渦輪葉輪2的排氣渦輪以及通過軸3與渦輪葉輪相連接的壓縮機(jī)葉輪I。所示出的渦輪為軸流式渦輪的型式，在其中，熱的排氣在沿軸向取向的流道81中碰到渦輪葉輪上。渦輪葉輪2包括多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22，其布置在輪轂21的徑向外部的邊緣處。軸3形狀配合、力配合或材料配合地與渦輪葉輪的輪轂21相連接。為了支承軸3，設(shè)置有在附圖中示意性地表示的支承39。典型地，軸借助于兩個(gè)徑向支承和至少一個(gè)軸向支承可旋轉(zhuǎn)地支承在支承殼體中。在軸3的另一端部處布置有壓縮機(jī)葉輪。壓縮機(jī)葉輪典型地?cái)Q到自由的軸端部上。如渦輪葉輪一樣，壓縮機(jī)葉輪I具有多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片12，其沿著周緣分布地布置在輪轂11上。所示出的壓縮機(jī)為徑流式壓縮機(jī)的型式，在其中，在軸向方向上抽吸待壓縮的空氣，并且將待壓縮的空氣在壓縮機(jī)葉輪的區(qū)域中轉(zhuǎn)向到徑向方向上。
[0017]在所示出的排氣渦輪增壓器中，內(nèi)部的轉(zhuǎn)子組件可作為一個(gè)單元從外部的殼體罩中拉出，亦即在軸向方向上(關(guān)于排氣渦輪增壓器的軸的軸線)朝壓縮機(jī)側(cè)一即向左一拉出。圖2顯示了排氣渦輪增壓器，其中，已摘下壓縮機(jī)殼體4，并且轉(zhuǎn)子組件部分地從殼體罩中拉出。在該示意性的圖示中未示出緊固器件，利用緊固器件將單個(gè)的殼體件集合在一起。
[0018]除了回轉(zhuǎn)的構(gòu)件一即渦輪葉輪2、壓縮機(jī)葉輪I和處在渦輪葉輪與壓縮機(jī)葉輪之間的軸3 —之外，轉(zhuǎn)子組件還包括支承件39以及內(nèi)支承殼體30。在附圖中未進(jìn)一步詳細(xì)示出內(nèi)支承殼體30的內(nèi)部區(qū)域，例如用于支承的潤(rùn)滑油供給管路。轉(zhuǎn)子組件在渦輪區(qū)域中還進(jìn)一步包括擴(kuò)壓器壁32以及從支承側(cè)來看布置在渦輪葉輪2之后的導(dǎo)引裝置(噴嘴環(huán))33。導(dǎo)引裝置用于使流取向到渦輪葉輪的轉(zhuǎn)子葉片22上。擴(kuò)壓器壁32通過撐架31與內(nèi)支承殼體相連接，其中，撐架引導(dǎo)穿過流道82。流道82 (其在渦輪的擴(kuò)壓器區(qū)域中將熱的排氣從渦輪葉輪引導(dǎo)到直至轉(zhuǎn)子組件的徑向外部的周緣處)在面向軸的徑向內(nèi)部的側(cè)部上由內(nèi)支承殼體30的殼體壁(罩蓋)來限制。在相對(duì)而置的側(cè)部上，即在徑向外部的側(cè)部上，流道82由擴(kuò)壓器壁32來限制。擴(kuò)壓器壁在渦輪側(cè)延長(zhǎng)直至超過渦輪葉輪2的轉(zhuǎn)子葉片22，并且承載布置在渦輪葉輪2的轉(zhuǎn)子葉片22上游的導(dǎo)引裝置33。該結(jié)構(gòu)類型允許同時(shí)移開排氣渦輪的所有構(gòu)件，構(gòu)件暴露于流中并且在保養(yǎng)情況下必須對(duì)其維護(hù)或者必要時(shí)進(jìn)行替換。如上面所提及的那樣，轉(zhuǎn)子組件可作為一個(gè)單元從外部的殼體罩中拉出。
[0019]外部的殼體罩包括潤(rùn)輪殼體5和外支承殼體6。兩個(gè)殼體件典型地形成排氣潤(rùn)輪增壓器關(guān)于馬達(dá)托架或通常底座(排氣渦輪增壓器緊固在該底座上)的連接部。渦輪殼體5可劃分成氣體進(jìn)入殼體51和氣體排出殼體52。氣體進(jìn)入殼體通常包括在徑向內(nèi)部的區(qū)域中的罩蓋狀的帽狀罩53，其使帶有圓形截面的管狀的流入?yún)^(qū)域轉(zhuǎn)變到帶有圓環(huán)形截面的流動(dòng)區(qū)域中。帽狀罩53或者可作為渦輪殼體的部件通過撐架54緊固在氣體進(jìn)入殼體51處，或者如在圖2中利用參考標(biāo)號(hào)53’標(biāo)明的那樣作為轉(zhuǎn)子組件的部件與噴嘴環(huán)33以承載的方式相連接。在后者的情況下取消在氣體進(jìn)入殼體的流動(dòng)區(qū)域中的撐架54。渦輪增壓器殼體在壓縮機(jī)側(cè)包括壓縮機(jī)殼體4。
[0020]在外部的殼體罩與轉(zhuǎn)子組件之間的過渡區(qū)域中存在分界縫，沿著該分界縫可將轉(zhuǎn)子組件從外部的殼體罩中拉出。理想地，分界縫如在附圖中示出的那樣具有至少一個(gè)軸向止擋。在該軸向止擋的區(qū)域中，轉(zhuǎn)子組件最終貼靠在外支承殼體6處，由此可保證一定的氣密性。
[0021]在分界縫中，在氣體排出殼體52與在渦輪葉輪下游限制流道的殼體件一徑向外部的擴(kuò)壓器壁32以及沿徑向處在內(nèi)部的罩蓋一之間在任何運(yùn)行時(shí)刻且與運(yùn)行溫度無關(guān)地存在徑向間隙。這對(duì)于去耦相對(duì)于氣體排出殼體作用到轉(zhuǎn)子組件中的殼體件上的力是必需的。但為了防止熱氣通過該徑向間隙侵入到在外部的殼體罩與轉(zhuǎn)子組件之間的過渡部中的分界縫中，根據(jù)本發(fā)明將阻隔空氣吹入到徑向間隙的區(qū)域中。阻隔空氣在此從壓縮機(jī)側(cè)提取并且通過內(nèi)支承殼體30引導(dǎo)到分界縫中。對(duì)此，阻隔空氣通道35在所示出的實(shí)施方式中從壓縮機(jī)葉輪I的背部中的空腔34延伸直至分界縫中的環(huán)繞的、環(huán)形的空腔851?？涨?51直接鄰接到在氣體排出殼體52與內(nèi)支承殼體的罩蓋的區(qū)域之間的環(huán)形的間隙85處并且以相對(duì)于徑向間隙擴(kuò)大的截面負(fù)責(zé)阻隔空氣沿著周緣的更好的分布?？蛇x地，可存在多個(gè)阻隔空氣通道，其在周向方向上分布地布置在內(nèi)支承殼體中，并且因此負(fù)責(zé)阻隔空氣沿著分界縫的均勻的分布。
[0022]由于引入到空腔85中的阻隔空氣而可防止熱氣侵入到分界縫和可能存在于分界縫的區(qū)域中的其他空腔中。由此可防止由于受污染的排氣引起的沉積物，并且同時(shí)可保護(hù)支承件不受由于侵入的排氣引起的加熱。
[0023]可選地可在至少一個(gè)阻隔空氣通道中設(shè)置有閥以控制導(dǎo)引到徑向間隙中的阻隔空氣。由此可動(dòng)態(tài)地影響從壓縮機(jī)背部空腔中導(dǎo)出的阻隔空氣的量。
[0024]可選地可將來自外部的源(壓縮空氣源)的阻隔空氣引入到阻隔空氣通道中。
【權(quán)利要求】
1.一種排氣潤(rùn)輪增壓器,包括 外部的殼體罩，其帶有潤(rùn)輪殼體(5)和外支承殼體(6),其中，所述潤(rùn)輪殼體包括氣體進(jìn)入殼體(51)和氣體排出殼體(52);以及 布置在所述殼體罩的內(nèi)部中的轉(zhuǎn)子組件，其帶有:內(nèi)支承殼體(30);可旋轉(zhuǎn)地支承在所述內(nèi)支承殼體中的軸(3);與所述軸相連接的、布置在所述內(nèi)支承殼體的壓縮機(jī)側(cè)的壓縮機(jī)葉輪(I);以及同樣與所述軸相連接的、布置在所述內(nèi)支承殼體的渦輪側(cè)的渦輪葉輪(2)，其中，所述轉(zhuǎn)子組件可作為一個(gè)單元在軸向方向上朝所述壓縮機(jī)側(cè)從所述外部的殼體罩中拉出； 其中，在所述轉(zhuǎn)子組件中布置有沿著所述轉(zhuǎn)子組件的周緣朝徑向外部打開的、從所述渦輪葉輪延伸直至所述轉(zhuǎn)子組件的外周緣處的流道(82);該流道(82)在面向所述軸的側(cè)部上由所述內(nèi)支承殼體30限制，而在相對(duì)而置的側(cè)部上由經(jīng)由撐架31與所述內(nèi)支承殼體相連接的擴(kuò)壓器壁32限制，并且該流道(82)沿徑向向外通到在所述氣體排出殼體(52)中的環(huán)形的流道(83)中，其中，在所述內(nèi)支承殼體(30)與所述氣體排出殼體(52)之間的兩個(gè)流道(82，83)的過渡區(qū)域中存在沿著周緣伸延的徑向間隙(85)， 其中，為了密封所述徑向間隙(85)，在所述轉(zhuǎn)子組件的內(nèi)支承殼體中設(shè)置有阻隔空氣通道(35)，其發(fā)源于所述內(nèi)支承殼體的壓縮機(jī)側(cè)并且通到所述徑向間隙(85)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于，所述阻隔空氣通道(35)發(fā)源于在所述壓縮機(jī)葉輪(I)的后壁與所述內(nèi)支承殼體(30)之間延伸的空腔(34)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于，所述阻隔空氣通道(35)通到沿著所述徑向間隙(85)伸延的空腔(851)中。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于，在所述阻隔空氣通道中設(shè)置有控制閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于，所述阻隔空氣通道與外部的阻隔空氣供給部相連接。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的排氣渦輪增壓器，其特征在于，在周向方向上分布地布置有多個(gè)阻隔空氣通道(35)，其相應(yīng)地連接所述內(nèi)支承殼體的壓縮機(jī)側(cè)與所述徑向間隙(85)。
【文檔編號(hào)】F02B39/00GK103807006SQ201310549982
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月8日
【發(fā)明者】A.瓦卡, D.奧伊施格, T.雷欽 申請(qǐng)人:Abb渦輪系統(tǒng)有限公司