CN212774438U - 涡轮壳体和排气涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种涡轮壳体，具体涉及一种用于内燃机内的涡轮增压组件(2)的涡轮壳体，其中，涡轮壳体(10)容纳具有涡轮叶轮(6)的轴(8)，涡轮叶轮适配成用于将来自作为流体进口的蜗壳(26)的流体通过入口通道递送至流体出口(24)，其中，蜗壳(26)以及流体出口(24)沿着轴向方向(12)被中空区域(30)分开，中空区域(30)形成在围绕流体出口(24)的内壁部分(32)与外壁部分(34)之间并且位于覆盖涡轮壳体(10)内邻近涡轮叶轮(6)的入口通道的盖板(36)的轴向方向(12)上。本实用新型还涉及一种排气涡轮增压器，其包括上述涡轮壳体。

Description

涡轮壳体和排气涡轮增压器

技术领域

本实用新型涉及一种涡轮壳体，具体涉及一种用于内燃机内的涡轮增压组件的涡轮壳体。本实用新型还涉及一种排气涡轮增压器，其包括上述涡轮壳体。

背景技术

涡轮增压装置通常是已知的，其旨在用作内燃机中的排气涡轮增压器。这种装置通常设计成向发动机进气口供应空气。为此目的，提供了一种涡轮壳体，其布置在内燃机的排气歧管处。压缩机壳体布置在内燃机的进气歧管中，轴承壳体连接到涡轮壳体和压缩机壳体。在轴承壳体中可旋转地安装有轴，该轴将涡轮叶轮与压缩机叶轮相连接。

为了在排气涡轮增压器中形成可变涡轮几何形状(VTG)，提供了一种翼片组件，其包括在涡轮壳体中的多个枢转翼片以改变排气进入涡轮叶轮的通路。叶片的协调枢转通常通过连接到协调板并设计成同时控制所有叶片的角度对准的致动器来实现。然而，也有可能通过轴向滑动壁选择性地阻塞进口的轴向宽度而不是旋转叶片以改变其轴向宽度。供给到涡轮壳体的排气通常是螺旋形的，供给通道也称为蜗壳。

当发动机起动时，例如从冷环境温度起动时，来自内燃机的热排气将被引向排气涡轮增压器，并将通过涡轮壳体和涡轮叶轮。因此，涡轮壳体将开始加热，但是该过程将导致在涡轮壳体内的不同位置处热膨胀率不同。特别地，涡轮壳体内的温度可以在大约20秒内升高到1000℃。最关键的一点与涡轮叶轮的热膨胀有关。不同的热膨胀率由涡轮叶轮与涡轮壳体之间的所谓的叶轮间隙来调节，以便确保涡轮叶轮不会在涡轮壳体处开始缠绕。然而，叶轮间隙降低了涡轮增压器的总体性能并且因此应保持在较低的水平。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是提供一种涡轮壳体，特别是用于内燃机内的涡轮增压组件的涡轮壳体，其由于更紧密的叶轮间隙而提供增强的性能。

该目的通过本实用新型的涡轮壳体和排气涡轮增压器的实施例来实现。这些实施例可以以技术上有意义的方式组合。本说明书，特别是结合附图，附加地表征和规定了本实用新型。

根据本实用新型，描述了一种涡轮壳体，特别是用于内燃机内的涡轮增压组件的涡轮壳体，其中涡轮壳体容纳具有涡轮叶轮的轴，涡轮叶轮适配成用于将来自作为流体进口的蜗壳的流体通过入口通道递送至流体出口，其中蜗壳以及流体出口沿着轴向方向被中空区域分开，中空区域形成在围绕流体出口的内壁部分与外壁部分之间并且位于覆盖涡轮壳体内邻近涡轮叶轮的入口通道的盖板的轴向方向上。

本实用新型提供沿轴向方向包围流体出口的中空区域。因此，涡轮壳体的靠近涡轮叶轮的叶片的特定区域相对于它们的热膨胀而改变，以便允许更小的叶轮间隙。

特别地，已经发现在靠近流体出口的涡轮叶轮处的锥形模式形式的热膨胀是至关重要的。

此外，中空区域的设置减小了涡轮壳体的总体热负荷。

此外，中空区域还可以导致更硬的涡轮壳体，从而可以实现重量减轻或者可以将更便宜的材料用于涡轮壳体。

通过将中空区域引入涡轮壳体中，可以实现受控的变形，从而实现上述目的。中空区域形成为口袋，其开始于邻近围绕涡轮叶轮的流体入口的平面中。通常，该区域容纳翼片以实现可变涡轮几何形状。为了将中空区域与流体入口分开，设置盖板，使得排气不进入中空区域。可以在该区域中提供类似护罩等的另一种装置来代替翼片。

根据本实用新型的实施例，内壁部分和外壁部分聚合布置，以封闭与盖板相对的中空区域。

当内壁部分和外壁部分靠近被盖板覆盖的流体入口通道时，壁部分可沿轴向方向形成，使得壁部分彼此相遇。因此，不需要另外的盖来封闭与盖板相对的中空区域。

根据本实用新型的另一实施例，内壁部分形成有随着沿轴向方向到涡轮叶轮的距离增加而增加的直径。外壁部分可以形成有随着沿着轴向方向到涡轮叶轮的距离增加而减小的直径。特别地，中空区域可以形成为使得涡轮壳体可以铸造。

这种装置允许在铸造涡轮壳体中实现，这大大降低了制造这种壳体的成本。不但减轻了重量，本实用新型还允许涡轮壳体的总成本显著降低。可以使用钢铸件或砂型铸件。

根据本实用新型的另一实施例，涡轮壳体与中空区域一起形成为单件。

涡轮壳体内的中空区域和其它部件形成为使得涡轮壳体可形成为单件。

根据本实用新型的另一实施例，盖板属于覆盖可旋转翼片的可变涡轮几何形状布置。

盖板可以是可变涡轮几何形状布置安排的一部分并且具体地还可以覆盖可变涡轮几何形状布置的可旋转翼片。

根据本实用新型的另一实施例，流体出口形成为沿着轴向方向至少部分地具有管状形状。

围绕涡轮叶轮的叶片的流体出口可以至少在由中空区域覆盖的这个区域中沿着轴向方向形成为管，其中管具有随着到涡轮叶轮的距离增加而增加的直径。流体出口可以围绕轴向方向对称地形成，尽管也可以想到流体出口沿着轴向方向稍微弯曲。

根据本实用新型的另一实施例，选择中空区域的尺寸以使内燃机加热期间的热变形最小化。

关于热变形，中空区域的尺寸是至关重要的。通常使用适当的软件工具来研究加热期间的总体方面，以便判断热膨胀和变化的条件。中空区域的各种尺寸可以包括在这些模拟中，以便在内燃机的加热过程中使涡轮壳体的热变形最小化。

根据本实用新型的另一个实施例，中空区域在轴向方向上延伸超过涡轮叶轮。

已经发现，中空区域应当沿着轴向方向形成明显的部分，尽管其延伸超过涡轮叶轮。换言之，由中空区域形成的深口袋影响涡轮壳体的热性能。

根据本实用新型的另一实施例，中空区域至少部分地围绕轴向方向对称地形成。

上述模拟揭示了中空区域的对称布置对根据本实用新型的涡轮壳体的热性能产生积极的影响。小的非对称区域仍然被认为不会破坏整体对称性，其将有利地被选择为围绕轴向方向的旋转对称性。

最后，描述了具有上述涡轮的排气涡轮增压器。

附图说明

在下文中，使用附图更详细地解释本实用新型的一些实例，其中：

图1示出了具有根据本实用新型的涡轮装置的截面视图的排气涡轮增压器的截面视图，并且

图2是根据图1的涡轮装置的细节的截面视图。

在附图中，相同或功能相同的部件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了本实用新型的实施例，其中涡轮增压组件2以截面视图示出。涡轮增压组件2包括涡轮装置4，其包括位于涡轮壳体10内的轴8上的涡轮叶轮6。轴8沿着限定轴向方向12的纵向轴线布置。在轴8的相对侧上，压缩机叶轮14布置在压缩机壳体16内。轴8由布置在轴承壳体20 内的多个轴承18引导。涡轮叶轮6包括多个叶片22，使得来自流体入口的排气旋转涡轮叶轮6并且因此也旋转压缩机叶轮14。

排气在围绕轴向方向12布置的流体出口24处离开涡轮装置4。流体入口通常形成为蜗壳26，其围绕轴向方向12缠绕，使得排气被径向向内朝向涡轮叶轮6引导。在蜗壳26与涡轮叶轮6之间的圆周区域中布置了多个翼片28以便形成可变涡轮几何形状。翼片28可以以协调的方式围绕平行于轴向方向12的轴线旋转，使得可以改变蜗壳26与涡轮叶轮6之间的排气的截面。

当内燃机起动时，排气将在大约20秒内将涡轮壳体10和涡轮增压组件2的所有其它相关部件从环境温度加热到1000℃。可以选择承受高达 1200℃温度的用于涡轮壳体10的材料。因此，热膨胀将发生在涡轮增压组件2的各个部件处，这在涡轮叶轮6的叶片22与涡轮壳体10非常窄地间隔开的区域中是特别关键的。为了避免涡轮叶轮6在不同状态下的摩擦，在涡轮叶轮6与涡轮壳体10之间引入了一定的叶轮间隙。

为了优化涡轮壳体10，在涡轮壳体10内形成中空区域30。中空区域 30形成在内壁部分32和外壁部分34之间。中空区域形成为围绕轴向方向 12的周向通道。中空区域由盖板36覆盖，其布置在可变涡轮几何形状的翼片28附近。因此，来自蜗壳26的排气不能进入中空区域30。内壁部分 32和外壁部分34聚合布置，以便封闭与盖板36相对的中空区域30。沿着轴向方向12，中空区域30延伸超过涡轮叶轮6。盖板36通常用作可变涡轮几何形状的一部分。

中空区域30因此在涡轮壳体10内形成深口袋，这些深口袋可以被布置成使得在内燃机的加热过程中的热变形最小化。此外，涡轮壳体10可以以更小的重量，改进的刚度来生产，或者由更便宜的材料来制造。较低的热负荷连同涡轮壳体10的受控变形还可以通过提供在涡轮叶轮6与涡轮壳体10之间使用更紧密的叶轮间隙的可能性来增加涡轮增压组件2的总体性能。

不参考图2，更详细地描绘了涡轮壳体10，其中为了简单起见，已经移除了涡轮增压组件2的所有其他部件。

从图2中可以看出，涡轮壳体10可以被制造成单件，优选地在钢铸或砂铸制造过程中。流体出口24成形为沿着轴向方向12具有增大的直径，使得涡轮壳体10至少在被中空区域30覆盖的那些部分中呈现管状形状。中空区域30形成为从通常由可变涡轮几何形状布置覆盖的区域开始的深口袋。该区域在图2中由附图标记38表示。内壁部分32和外壁部分34可以形成为朝向流体出口24具有略微不同的直径，使得这两个表面彼此相遇，以便封闭与区域38相对的中空区域30。

中空区域30可以形成为使得其完全包围轴向方向12。中空区域30的尺寸，特别是内壁部分32和外壁部分34之间的距离将被选择成使得热负荷被重新用于涡轮壳体10。应当注意，中空区域30的存在是至少在被中空区域30覆盖的区域中允许涡轮壳体10的管状形状的先决条件。

上述特征和在权利要求中指出的特征以及可以从图示中获得的那些特征可以有利地单独地和以各种组合来实现。本实用新型不限于所描述的示例性实施例，而是可以在本领域技术人员的知识框架内以多种方式进行修改。

标记列表：

2 涡轮增压组件

4 涡轮装置

6 涡轮叶轮

8 轴

10 涡轮壳体

12 轴向方向

14 压缩机叶轮

16 压缩机壳体

18 轴承

20 轴承壳体

22 叶片

24 流体出口

26 蜗壳

28 翼片

30 中空区域

32 内壁部分

34 外壁部分

36 盖板

38 区域。

Claims (15)

1.一种涡轮壳体，其用于内燃机内的涡轮增压组件(2)，其特征在于，所述涡轮壳体(10)容纳具有涡轮叶轮(6)的轴(8)，所述涡轮叶轮(6)适配成用于将来自作为流体进口的蜗壳(26)的流体通过入口通道递送至流体出口(24)，其中，所述蜗壳(26)以及所述流体出口(24)沿着轴向方向(12)被中空区域(30)分开，所述中空区域(30)形成在围绕所述流体出口(24)的内壁部分(32)与外壁部分(34)之间并且位于覆盖所述涡轮壳体(10)内邻近所述涡轮叶轮(6)的所述入口通道的盖板(36)的所述轴向方向(12)上。

2.根据权利要求1所述的涡轮壳体，其特征在于，所述内壁部分(32)和所述外壁部分(34)聚合布置以便封闭与所述盖板(36)相对的所述中空区域(30)。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，所述内壁部分(32)形成有随着沿所述轴向方向(12)到所述涡轮叶轮(6)的距离增大而增大的直径。

4.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，所述外壁部分(34)形成有随着沿所述轴向方向(12)到所述涡轮叶轮(6)的距离增大而减小的直径。

5.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，所述中空区域(30)形成为管状。

6.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，所述流体出口(24)至少在被所述中空区域(30)覆盖的地方形成为管状。

7.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，所述中空区域(30)能够形成为使得所述涡轮壳体(10)内的所述中空区域(30)能够铸造。

8.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，所述中空区域(30)的尺寸被选择成使得在所述内燃机的加热过程中的热变形最小化。

9.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，所述中空区域(30)在所述轴向方向上延伸超过所述涡轮叶轮(6)。

10.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，包括所述中空区域(30)的所述涡轮壳体(10)形成为单件。

11.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，所述盖板(36)属于覆盖可变翼片的可变涡轮装置。

12.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，所述中空区域(30)至少部分地围绕所述轴向方向(12)对称地形成。

13.根据权利要求12所述的涡轮壳体，其特征在于，所述中空区域(30)以旋转对称的形式设置。

14.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，所述涡轮壳体能够经受升高至1200℃的温度。

15.一种排气涡轮增压器，其特征在于，所述排气涡轮增压器具有根据权利要求1至14中任一项所述的涡轮壳体(10)。

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