CN104975883A - 增压装置的转子 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增压装置(2)的转子(1)，特别是废气涡轮增压器的转子(1)，所述转子(1)包括压缩机叶轮(3)和紧固在所述压缩机叶轮(3)上的涡轮机叶轮(4)。本发明的实质是：在所述压缩机叶轮(3)和所述涡轮机叶轮(4)之间设置有密封盘(5)；所述压缩机叶轮(3)和所述涡轮机叶轮(4)分别包括夹持轮廓(13)，且所述密封盘(5)具有辅助夹持轮廓(14)，该辅助夹持轮廓(14)被设计为与该夹持轮廓(13)互补或相反；或者所述密封盘(5)包括中心辅助夹持轮廓(14)和相对定位的中心夹持轮廓(13)，并且所述压缩机叶轮(3)和所述涡轮机叶轮(4)分别具有夹持轮廓(13)或与该夹持轮廓(13)互补设计的辅助夹持轮廓(14)；所述夹持轮廓(13)和所述辅助夹持轮廓(14)以组装状态彼此啮合，从而使所述压缩机叶轮(3)、所述密封盘(5)和所述涡轮机叶轮(4)彼此紧固。

Description

增压装置的转子
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的增压装置的转子，特别是废气涡轮机叶轮增压器的转子。本发明还涉及包括所述转子的增压装置。
背景技术
DE 102012202272A1公开了一种增压装置的普通转子，该增压装置包括压缩机叶轮和紧固在该压缩机叶轮上的涡轮机叶轮。在压缩机叶轮和涡轮机叶轮之间设置有挡热板，该挡热板将压缩机叶轮和涡轮机叶轮之间存在的空腔分隔成两个空腔。在这两个空腔中，提供负压，特别是真空，使得涡轮机叶轮仅仅由于真空而利用挡热板保持在压缩机叶轮上。
DE 102008048135A1公开了一种废气涡轮增压器，该废气涡轮增压器包括特别的转子几何形状，该转子几何形状以转子激发的振动在亚临界频率范围内的方式设计。这用于实现共振不会高至转子的强度极限而变得有问题的。
通常，增压装置的转子，例如废气涡轮增压器的转子通常由压缩机叶轮、轴和涡轮机叶轮构成。这特别适用于以下实施方式，其中转子经由轴被定位于轴承罩中，该轴承罩被定位于涡轮机叶轮罩和相应的压缩机罩之间。压缩机叶轮相应的涡轮机叶轮和轴之间的连接通常利用焊接来实现，这在薄轴的情况下是特别有利的。在较厚的轴的情况下，或者在直接设置在涡轮机叶轮上的压缩机叶轮的情况下，而焊缝是不可能的，或者仅在有限程度上是可能的。由此，涡轮机叶轮利用负压紧固至压缩机叶轮例如在DE 102012202272A1中推荐。然而，该实施方式的缺点在于，由于逐渐缩小负压，存在涡轮机叶轮与压缩机叶轮脱离的风险，从而存在转子断裂的风险，由于转子的高转速，这通常会导致增压装置的整体损坏。
因此，本发明解决了为普通类型的转子提供改善的实施方式或者至少可替代的实施方式的问题，其确保了涡轮机叶轮和压缩机叶轮之间的可靠连接。
根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题解决。有利的实施方式为从属权利要求的主题。
发明内容
本发明基于以下总体思想：经由密封盘将转子的涡轮机叶轮间接地紧固至转子的压缩机叶轮，其中压缩机叶轮和涡轮机叶轮分别具有夹持轮廓和密封盘，与夹持轮廓互补设计的辅助夹持轮廓，或者反之亦然。替代于此，还可提供，密封盘包括中心辅助夹持轮廓和相对定位的中心夹持轮廓，且各种情况下压缩机叶轮和涡轮机叶轮均具有夹持轮廓，或者与夹持轮廓互补设计的辅助夹持轮廓。两种实施方式共同点在于组装状态的夹持轮廓和辅助夹持轮廓彼此啮合，并且另外使压缩机叶轮、密封盘和涡轮机叶轮彼此紧固。此时，夹持轮廓被设计为凹部，而辅助夹持轮廓被设计为与夹持轮廓互补设计的延伸部，或者反之亦然。
实际上，压缩机叶轮和涡轮机叶轮包括彼此面对的中心凹部。密封盘则包括轴向相对定位且中心突出的两个延伸部，使得通过其延伸部，密封盘与压缩机叶轮和涡轮机叶轮的中心凹部啮合，从而使它们彼此紧固。替代于此，相反地也容易想到，压缩机叶轮和涡轮机叶轮分别包括彼此面对的中心延伸部，其中，在此情况下，设置在压缩机叶轮和涡轮机叶轮之间的密封盘具有轴向相对定位的两个中心凹部。利用与密封盘的中心凹部中的中心延伸部啮合的压缩机叶轮和涡轮机叶轮，类似地可实现使这些组件彼此紧固，在该情况下完全相反。在此情况下，中心凹部和相联的中心轴向延伸部不仅提高各个部件彼此间的最优连接的可能，特别是在较厚的轴的情况下，同时还提供了定心的功能。作为第二替代方式描述的实施方式还提供如下主要优点：涡轮机叶轮上的延伸部在废气涡轮增压器运行期间加热，从而膨胀，这导致在密封盘的凹部中的夹紧和额外的固定。
其次，可替代地，能提供密封盘包括中心延伸部和中心凹部，以及压缩机叶轮包括与压缩机叶轮互补设计的凹部或者与压缩机叶轮互补设计的延伸部，且涡轮机叶轮包括与涡轮机叶轮互补设计的凹部或者与涡轮机叶轮互补设计的延伸部，从而彼此紧固。在此情况下，特别优选的是，在涡轮机叶片上形成延伸部，在密封盘上形成相联的凹部，并且在压缩机叶轮上形成凹部，在密封盘上相对定位地形成相联的延伸部，因为涡轮机叶轮上的延伸部在废气涡轮增压器的运行期间加热，并且膨胀，由此会导致密封盘的凹部中的夹紧和另外的固定，并同时将热量转移至所述密封盘和面向所述密封盘的压缩机叶轮上的延伸部，使得所述延伸部可将其自身包围在压缩机叶轮上的凹部中。
根据本发明的方案的另一有利的进展，密封盘的延伸部包括外螺纹，且压缩机叶轮或者涡轮机叶轮中相联的凹部具有与外部螺纹互补设计的内螺纹，使得压缩机叶轮经由密封盘可被拧至涡轮机叶轮。由此，可实现根据本发明的转子的相对简单的组装，其中，通过螺纹连接，即密封盘既与压缩机叶轮螺旋连接，也与涡轮机叶轮螺旋连接，从而可产生可靠且耐久的连接。利用这种类型的连接的优点还在于该连接可例如为了维护的目的而产生的断开。类似地，包括外螺纹的延伸部还可被设置在压缩机叶轮和/或涡轮机叶轮上，并且相联的内螺纹被设置在密封盘上。还容易想到在涡轮机叶轮上，提供具有外螺纹的延伸部，该延伸部可被拧至密封盘上的内螺纹中，其中在面向压缩机叶轮的密封盘一侧，提供延伸部，该延伸部可被拧至压缩机叶轮的内螺纹中。
在根据本发明方案的另一可替代的实施方式中，密封盘的延伸部被设计为冠状的，或者包括球形接合头，从而与压缩机叶轮的凹部，相应地与其互补设计的涡轮机叶轮的凹部啮合。由此，可实现铰链快速连接，其中分别在该涡轮机叶轮和压缩机叶轮上的凹部中，布置对应于延伸部的底切轮廓。在此情况下，组装转子仅通过将相应的延伸部压入相应的压缩机叶轮、涡轮机叶轮上的相联的凹部来实现，直至球形头或者冠状设计的延伸部与涡轮机叶轮，相应的压缩机叶轮上的底切轮廓啮合。以相同的简单方式，转子，即转子的各个部件，还可再彼此脱离。
利用根据本发明方案的另一有利的替代方式，密封盘的延伸部被压入压缩机叶轮，相应的涡轮机叶轮的相联的凹部中，反之亦然。此时，容易想到具有太大尺寸的延伸部被压入相应的凹部中，特别是相应的压缩机叶轮的凹部，涡轮机叶轮的凹部，并且建立了密封盘和压缩机叶轮，涡轮机叶轮之间的固定连接。
显然，前文中各个连接可能性的组合也是容易想到的，使得例如密封盘可被拧至压缩机叶轮，并经由延伸部与涡轮机叶轮压制在一起。
本发明的其它重要特征和优点来自于子权利要求、附图，以及借助于附图的相关附图说明。
应理解的是上文所述的以及下文将要解释的特征不仅能以所述的相应组合使用，也可以其它组合或独自使用，而不背离本发明的范围。
附图说明
本发明的优选示例性实施方式示于附图中，并在以下说明中得到更详细地解释，其中相同的附图标记指代相同或相似或功能相同的组件。
在此，在每种情况下示意性示出了：
图1:根据本发明的转子的截面图；
图2:图1的代表，然而，作为图1的代表图，示出了密封盘和压缩机叶轮，涡轮机叶轮之间的另一种类型的连接。
图3:密封盘与压缩机叶轮，相应的涡轮机叶轮的连接区域中图2中的详细代表图。
图4:图1的代表图，然而具有相反布置的延伸部和凹部。
图5:作为图4的代表图，然而，延伸部和相反的凹部在压缩机侧。
图6:作为图4的代表图，然而，延伸部和相反的凹部在涡轮机侧。
具体实施方式
根据图1至4，仅概括性地示出的增压装置2的根据本发明的转子1，该增压装置2特别可被设计为废气涡轮增压器，该转子包括压缩机叶轮3和与该压缩机叶轮3连接的涡轮机叶轮4，。压缩机叶轮3和涡轮机叶轮4分别包括夹持轮廓13和密封盘5，与夹持轮廓13互补形成的辅助夹持轮廓14，或者反之亦然(参见图4)。在图5和图6所示的实施方式中，密封盘5包括中心辅助夹持轮廓14和相对定位的中心夹持轮廓13，并且压缩机叶轮3和涡轮机叶轮4分别包括各自与其互补形成的夹持轮廓13或辅助夹持轮廓14。在此情况下，所有示出的实施方式的共性是夹持轮廓13和辅助夹持轮廓14以组装状态彼此啮合，并另外使压缩机叶轮3、密封盘5和涡轮机叶轮4彼此紧固。
独立于所选的实施方式，夹持轮廓13被设计为中心凹部7,7',7",7″′，而辅助加持轮廓14被设计为中心突出的延伸部6,6',6",6″′。
根据图1至图3，密封盘5被设置在压缩机叶轮3和涡轮机叶轮4之间，该密封盘5包括轴向相对定位的两个中心突出的延伸部6,6'作为辅助夹持轮廓14。压缩机叶轮3和相反的涡轮机叶轮4分别具有彼此面对的中心凹部7,7'作为夹持轮廓13，其中具有延伸部6,6'的密封盘5与压缩机叶轮3和涡轮机叶轮4的中心凹部7,7'啮合，从而使它们彼此紧固。图4示出了相反的可替代的实施方式，其中压缩机叶轮3和涡轮机叶轮4分别包括彼此面对的中心延伸部6",6″′作为辅助夹持轮廓14。压缩机叶轮3和涡轮机叶轮4之间还设置有密封盘5，然而，该密封盘5在此包括轴向相对定位的两个中心凹部7",7″′，并被设计为夹持轮廓13。压缩机叶轮3和涡轮机叶轮4与密封盘5的中心凹部7",7″′中的中心延伸部6",6″′啮合。由此，图4是相对于图1和图2的反向实施方式，仅与延伸部6",6″′和凹部7",7″′相关。该实施方式提供的主要优点在于，在废气涡轮增压器运行期间，延伸部6″′在涡轮机叶轮4上加热，并有由此膨胀，该膨胀导致密封盘5中凹部7″′中的压入和另外的固定。
参见图5的实施方式，显然，密封盘5包括在涡轮机侧的中心延伸部6'和在压缩机侧的中心凹部7"，且压缩机叶轮3具有与其互补设计的延伸部6"，且涡轮机叶轮4具有与其互补设计的凹部7'，并且彼此紧固。
参见图6的实施方式，该密封盘5与图5相反构建，使得密封盘5包括在压缩机侧的中心延伸部6和在涡轮机侧的中心凹部7″′，且压缩机叶轮3具有与其互补设计的凹部7，且涡轮机叶轮4具有与其互补设计的延伸部6″′，并且由此彼此紧固。该替代方式是特别有利的，因为形成了在涡轮机叶轮4上的延伸部6″′和在密封盘5上的相联的凹部7″′，在压缩机叶轮3上的凹部7和在密封盘上相对定位的相联的延伸部6，使得在废气涡轮增压器运行期间，涡轮机叶轮4上的延伸部6″′加热，并且由此膨胀，这导致在密封盘5的凹部7″′中压入并额外固定，同时将热量传输至密封盘5以及面向压缩机叶轮3的密封盘5的延伸部6，从而所述延伸部可延展，并且将其自身卷在压缩机叶轮3上的凹部7中。
此时，如图1所示，延伸部可6,6',6",6″′包括外螺纹15和相联的凹部7,7',7",7″′，与外螺纹互补设计的内螺纹16，使得压缩机叶轮3可经由密封盘5被拧至涡轮机叶轮4。类似地，这显然还适用于根据图4的相反的实施方式。替代于此，延伸部6,6',6",6″′还可形成为冠状，或者包括球形接合头8,8'，如根据图2和图3所示，啮合在与其互补设计的相联的凹部7,7',7",7″′中。在此情况下，凹部7,7'以接合槽的方式形成。
可替代地，延伸部6,6',6",6″′还可形成具有相对于相联的凹部7,7',7",7″′太大的尺寸，并压入其中。此时，还容易纯理论上地想到，延伸部6,6',6",6″′和相联的凹部7,7',7",7″′不具有旋转对称的外轮廓和相应的内轮廓，但具有纯理论上的成角度的外轮廓或与其互补形成的角度轮廓，由此扭矩传输以特别简单的方式实现，并特别通过正接合的连接部。显然，还容易想到延伸部6,6"具有外螺纹和凹部7，7"，互补相联的内螺纹，然而延伸部6',6″′具有球形接合头8’，由此分别来自图2和图4的相应的图1和图2的连接的组合是可能的。
再参见图1,图2以及图4至图6，密封盘5具有形成曲径密封的环形密封片9。这是要特别防止压缩机叶轮3的方向上从涡轮机叶轮4传输热的废气。此外，图1和图2中明显的是密封盘5以环形密封的方式与一侧上的涡轮机叶轮4连接，并在另一侧具有压缩机叶轮3。为此，密封盘5具有相对定位的两个环形台阶10和10'，其中，在其中一个台阶处，与具有环形边缘11的压缩机叶轮3啮合，具有环形边缘11’的涡轮机叶轮4与另一环形台阶10'啮合。
总体而言，利用根据本发明的转子1，甚至利用相对厚度的轴12，使得可实现涡轮机叶轮4与压缩机叶轮3的连接，特别是假设选择了将轴12固定至一端面。

Claims (12)

1.一种增压装置(2)的转子(1)，特别是废气涡轮增压器的转子，所述转子(1)包括压缩机叶轮(3)和紧固在所述压缩机叶轮(3)上的涡轮机叶轮(4)；其特征在于，
在所述压缩机叶轮(3)和所述涡轮机叶轮(4)之间设置有密封盘(5)；
所述压缩机叶轮(3)和所述涡轮机叶轮(4)分别包括夹持轮廓(13)和所述密封盘(5)，辅助夹持轮廓(14)，该辅助夹持轮廓(14)被设计为与该夹持轮廓(13)互补或相反；或者
所述密封盘(5)包括中心辅助夹持轮廓(14)和相对定位的中心夹持轮廓(13)，并且所述压缩机叶轮(3)和所述涡轮机叶轮(4)分别具有夹持轮廓(13)或与该夹持轮廓(13)互补设计的辅助夹持轮廓(14)；
所述夹持轮廓(13)和所述辅助夹持轮廓(14)以组装状态彼此啮合，从而使所述压缩机叶轮(3)、所述密封盘(5)和所述涡轮机叶轮(4)彼此紧固。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述夹持轮廓(13)被设计为中心凹部(7,7',7",7”')，而所述辅助夹持轮廓(14)被设计为中心突出的延伸部(6,6',6",6”')。
3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述压缩机叶轮(3)和所述涡轮机叶轮(4)分别具有彼此面对的中心凹部(7,7')；
所述密封盘(5)具有轴向相对定位的两个中心突出的延伸部(6，6’)；
具有延伸部(6,6')的所述密封盘(5)啮合在所述压缩机叶轮(3)和所述涡轮机叶轮(4)的中心凹部(7,7')中，从而使它们彼此紧固。
4.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，
所述压缩机叶轮(3)和所述涡轮机叶轮(4)分别包括彼此面对的中心延伸部(6",6”')；
所述密封盘(5)具有轴向相对定位的两个中心凹部(7",7”')；
具有中心延伸部(6",6”')的所述压缩机叶轮(3)和所述涡轮机叶轮(4)啮合在所述密封盘(5)的中心凹部(7",7”')中，从而使它们彼此紧固。
5.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，
所述密封盘(5)具有中心延伸部(6,6')和中心凹部(7",7”')；
所述压缩机叶轮(3)包括与所述压缩机叶轮(3)互补设计的凹部(7)或与所述压缩机叶轮(3)互补设计的延伸部(6")；
所述涡轮机叶轮(4)包括与所述涡轮机叶轮(4)互补设计的凹部(7')或延伸部(6”')，并且由此彼此紧固。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的转子，其特征在于，所述密封盘(5)包括环形密封片(9)，所述环形密封片(9)形成曲径密封。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的转子，其特征在于，所述延伸部(6,6',6",6”')具有外螺纹(15)，且相联的凹部(7,7',7",7”')具有互补的内螺纹(16)，使得所述压缩机叶轮(3)能经由所述密封盘(5)拧至所述涡轮机叶轮(4)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，所述延伸部(6,6',6",6”')被设计为冠状，或者具有球形接合头(8,8')，并与相联的互补设计的凹部(7,7',7",7”')啮合。
9.根据前述权利要求中任一项所述的转子，其特征在于，所述延伸部(6,6',6",6”')被压入相联的所述凹部(7,7',7",7”')中。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的转子，其特征在于，所述密封盘(5)与所述涡轮机叶轮(4)和所述压缩机叶轮(3)环形密封地连接。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的转子，其特征在于，所述密封盘(5)具有相对定位的两个环形台阶(10,10')，其中具有环形边缘(11)的压缩机叶轮(3)与所述两个环形台阶(10,10')中的一个啮合，其中具有环形边缘(11')的涡轮机叶轮(4)与所述两个环形台阶(10,10')中的另一个啮合。
12.一种增压装置(2)，特别是废气涡轮增压器，包括根据权利要求1至11中任一项所述的转子(1)。
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