CN100363595C - 压缩机壳体 - Google Patents

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Abstract

除了常规的外凸缘(22)之外，进气壳(1)和压缩机壳体(2)具有支撑凸缘(23)形式的第二支撑件，支撑凸缘(23)设置在一个小于主凸缘的半径上。压缩机壳体的支撑凸缘偏斜地伸向外侧，且在一个尽可能大的半径上紧固到壳体(2)。在压缩机转轮爆裂时，这阻止轴向冲击从飞脱的压缩机转轮部分直接地传递到进气壳。双重支撑导致进气壳的固有频率增加。

Description

压缩机壳体
技术领域
本发明涉及废气涡轮增压机领域。
其涉及在压缩机壳体上紧固进气壳的装置，以及涉及废气涡轮增压机压缩机壳体。
背景技术
以很高的周向速度旋转的离心式压缩机使用于废气涡轮增压机中。因此，在构件中储存有很高的动能。在压缩机转轮爆裂时，为了使人员或者设备都不会处于危险中，要求碎片不穿透封装转轮的壳体。通过用可以吸收储存在转轮中能量的壳体部件(安全壳)来包围压缩机转轮而达到该目的。为了使得在耗散能量时作用力不会增大到不能接受的程度，所述结构的某些部分必须可以弹性和塑性地变形(可垮陷区(collapsiblezone))。
废气涡轮增压机直接地或者通过特殊的底脚紧固到发动机托架上。在大多数情况下，底脚与紧固于压缩机进气侧的进气壳之间的距离很大。进气壳可以设计成过滤式消音器或者进气连接件。发动机的振动可能会在进气壳中激起大到不能接受的振动。这在进气壳的固有频率只是略高于涡轮增压机紧固件的固有频率的情况下尤其如此。在此情况下，在进气壳中的振动可能会增大到不能接受的程度。为了避免这样的振动问题，涡轮增压机需要具有一个高的固有频率。这是通过一个尽可能刚性的壳体而达到的。
如EP1 186 781 A1所描述和显示的，过滤式消音器连接于压缩机的上游，或者在没有过滤式消音器的情况下，一个相应的进气连接件轴向地凸缘安装于压缩机壳体上。凸缘连接于尽可能大的直径上形成。进气壳紧固于大直径上保证了刚性连接。但是，此构件在许多情况下决定了整个增压机的固有频率。
减小振动和安全壳的不同设计目标导致了相互矛盾的要求：一方面要求很高的刚度以增加固有频率；另一方面要求减小刚度从而部件不会变形。
发明内容
因此，本方面的目的在于提供一种把进气壳紧固在压缩机壳体上的装置，以及一种用于废气涡轮增压机压缩机壳体的相应结构，由此可以获得很高的固有频率以及改善了的安全壳性能。
依据本发明，通过一种将进气壳紧固于废气涡轮增压机的压缩机壳体上的装置而达到了此目的，其中所述压缩机壳体包围着一个绕一轴线可旋转地安装的压缩机转轮。所述压缩机壳体包括位于径向内侧的内壳体部件以及位于径向外侧的外壳体部件。在压缩机转轮万一爆裂时，所述内壳体部件用于吸收以及至少部分地耗散动能，且所述进气壳在一个第一连接区域中刚性地紧固至外壳体部件。所述进气壳在一个第二连接区域靠在压缩机壳体的一个支撑凸缘上，且支撑凸缘紧固至位于内壳体部件径向外侧的外壳体部件。
依据本发明，进一步通过一种废气涡轮增压机用于容纳压缩机转轮的压缩机壳体而达到了此目的，所述压缩机壳体包括一个流通通道，内壳体部件以及外壳体部件。所述内壳体部件包围流通通道，且在压缩机转轮万一爆裂时用于吸收以及至少部分地耗散动能。所述外壳体部件位于内壳体部件的径向外侧。所述压缩机壳体具有两个用于将进气壳连接到压缩机壳体的环形凸缘，所述两个凸缘径向地隔开一个距离。所述径向外凸缘是外壳体部件的一个组成部分，而径向内凸缘连接到位于内壳体部件径向外侧的径向外凸缘。
除了常规的外凸缘之外，进气壳和压缩机壳体具有支撑凸缘形式的第二支撑件，该支撑凸缘设置在一个小于主凸缘的半径上。支撑凸缘具有一个摩擦粘着力，有利地，通过轴向地压进气壳和压缩机壳体来获得此摩擦粘着力。双支撑导致了进气壳固有频率的增加。依据本发明，压缩机壳体的支撑凸缘从接触区域偏斜地指向外侧，且形成支撑凸缘的那部分压缩机壳体在一个尽可能大的半径上紧固到压缩机壳体的其余部分。在压缩机转轮爆裂时，此时，位于更内部的壳体部分阻止轴向冲击从飞脱的压缩机转轮部分直接地传递到进气壳。由此，进气壳被轴向地敲破的危险性减小了。压缩机壳体位于外侧的部分与进气壳的内支撑一起形成壳体的刚性部分，此刚性部分是获得高的固有频率所需的。
根据这个设计，在支撑凸缘和压缩机转轮之间的区域内形成了用于安装刚性较低壳体部分的空间，该刚性较低壳体部分是耗散飞脱的压缩机转轮部分的能量所需的。
偏斜地伸向外侧的支撑凸缘可以设计成一个圆锥壁，其还可以轴向地增强。通过把支撑凸缘设计成一个具有在周向上交变的径向倾斜的壁，获得了内支撑的一个更加有利的构造。通过此沿着周向的锯齿形构造，获得了一个特别刚性的造型。
支撑凸缘和外凸缘可以是成多件式的，或者可以制造成，例如铸造成一个整件。
附图说明
在下文中，参照附图更加详细地示意性示出和解释依据本发明的紧固方式。在所有的附图中，具有相同功能的元件具有相同的标号。在所述附图中：
图1显示了通过废气涡轮增压机的压缩机壳体的一个截面，该压缩机壳体依据本发明连接到一个进气壳，以及
图2显示了依据图1的压缩机壳体的一部分。
具体实施方式
图1显示了通过废气涡轮增压机的进气侧的一个截面，其中压缩机壳体2和进气壳1设置在压缩机的进气口处。并没有显示绕着以长点划线表示的轴线可旋转地安装的压缩机转轮，也没有显示废气涡轮增压机的涡轮侧。箭头表示待压缩介质(通常为空气)的流动方向。
进气壳可以例如设计成一个消音器或者进气连接件。
进气壳通过多个沿着周向分布的螺丝或者其它合适的紧固装置紧固于压缩机壳体上。螺丝把进气壳相对于压缩机壳体的外部轴向和径向地固定。在图1中，仅仅以短点划线表示螺丝。
为了通过螺丝紧固，进气壳在朝向压缩机壳体的壳壁的径向外部区域中具有一个紧固凸缘12。同样地，压缩机壳体在径向外部区域中具有一个相应的外紧固凸缘22。在所显示的实施方式中，外紧固凸缘通过一个壳体外壁21朝外地径向增强。如果为了安装原因而不需要两件式结构，壳体外壁和紧固凸缘也可以设计成单件式。
在进气壳所述壳壁的径向内部区域中设置有一个支撑凸缘13。通过这个支撑凸缘，进气壳轴向地支撑于一个相应的位于压缩机壳体上的支撑凸缘23上。
依据本发明，支撑凸缘23从与进气壳的支撑凸缘13的接触点处开始偏斜地伸向外侧，且在外侧紧固于壳体。如图2所示，支撑凸缘23有利地与外壁部22制造成(例如铸造成)一个整件。
本发明的实质以及改善的安全壳功能的决定性因素在于偏斜地指向外侧的支撑凸缘在支撑凸缘23以及压缩机壳体内壁部分之间所产生的距离。在压缩机转轮爆裂时，此距离允许内壁部分、中间壁24以及插入壁25沿轴向变形以及移位而不损伤进气壳和压缩机壳体之间的连接。由于在空腔26区域处的插入壁25以及中间壁24的变形，以及由于移位，高速压缩机转轮的大部分动能被耗散掉了。
剩下的能量然后可以通过压缩机壳体和进气壳之间于内和外凸缘处的固定、刚性连接而耗散。结果仍然作用在这些连接处的力仅仅对应于由飞脱的压缩机转轮部分的直接轴向冲击传递所产生的最初力的一小部分。
由于内压缩机壳体和外压缩机壳体部件的功能性分开，不需要对单个部件的可变形性和刚性进行折衷。从而，支撑凸缘23可以设计为具有所需要的刚性。支撑凸缘偏斜地伸向外侧的壁可以附加地增强，例如用轴向延伸的肋。作为以平滑圆锥的形式延伸的一个可选方案，壁也可以具有在周向上交变的径向倾斜。这个波浪形的构造在图1中以三个清楚描绘的肋表示，当从正面看时，其依次地向左摆、向右摆以及再向左摆；且图2也显示了此支撑凸缘的实施方式。所有的这些方法导致了支撑凸缘的进一步加强。
有利地，进气壳的支撑凸缘13相对于紧固凸缘12而被轴向预加应力。当进气壳沿轴向置于压缩机壳体上时，进气壳与压缩机壳体的接触首先发生在支撑凸缘13和23的区域处。在紧固凸缘12和22的接触区域处，沿轴向存在一个间隙，此间隙直到后来螺丝拧紧时才会闭合。通过间隙的闭合，进气壳的壳体在紧固凸缘和支撑凸缘之间轻微地变形，从而，进气壳受到预应力的作用。
标号明细
1     进气壳
12    紧固凸缘
13    支撑凸缘
2     压缩机壳体
21    壳体外壁
22    紧固凸缘
23    带支撑表面的支撑凸缘
24    中间壁
25    插入壁
26    空腔(可垮陷区)

Claims (9)

1.一种将进气壳(1)紧固于废气涡轮增压机的压缩机壳体(2)上的装置，所述压缩机壳体包围着一个绕一轴线可旋转地安装的压缩机转轮，且包括位于径向内侧的内壳体部件(24、25)以及位于径向外侧的外壳体部件(21、22)，
在压缩机转轮万一爆裂时，所述内壳体部件(24、25)用于吸收以及至少部分地耗散动能，以及
进气壳在一个第一连接区域中刚性地紧固至外壳体部件(22)，
所述装置的特征在于：
进气壳在一个第二连接区域靠在压缩机壳体的一个支撑凸缘(23)上；且
支撑凸缘(23)紧固至位于内壳体部件(24、25)径向外侧的外壳体部件(22)。
2.如权利要求1所述的紧固装置，其特征在于：
在第一连接区域处，进气壳具有一个紧固凸缘(12)，进气壳通过该紧固凸缘(12)紧固至压缩机壳体(22)，且
在第二连接区域处，进气壳具有一个支撑凸缘(13)，进气壳通过该支撑凸缘(13)靠在压缩机壳体(2、23)上，且在紧固的状态下，进气壳的支撑凸缘相对于紧固凸缘受到轴向预应力。
3.如权利要求1或2所述的紧固装置，其特征在于：
内壳体部件包括一个插入壁(25)，该插入壁为待引导到压缩机转轮进行压缩的介质确定流通通道，且
在插入壁(25)的径向外侧，压缩机壳体的支撑凸缘(23)紧固至外壳体部件(22)。
4.如权利要求3所述的紧固装置，其特征在于：
内壳体部件包括一个插入壁(25)以及至少一个中间壁(24)，该插入壁为待引导到压缩机转轮进行压缩的介质确定流通通道，且至少一个空腔(26)形成于该中间壁和插入壁之间，且压缩机壳体的支撑凸缘(23)在中间壁(24)的径向外侧紧固至外壳体部件(22)。
5.如权利要求1或2所述的紧固装置，其特征在于：
压缩机壳体的支撑凸缘设计成一个从第二连接区域径向地朝外延伸的圆锥壁。
6.如权利要求1或2所述的紧固装置，其特征在于：
压缩机壳体的支撑凸缘设计成一个从第二连接区域径向地朝外延伸且具有在周向上交变的径向倾斜的壁。
7.一种废气涡轮增压机用于容纳压缩机转轮的压缩机壳体，其包括一个流通通道，内壳体部件(24、25)以及外壳体部件(21、22)，
内壳体部件包围流通通道，且在压缩机转轮万一爆裂时用于吸收以及至少部分地耗散动能，且
外壳体部件位于内壳体部件的径向外侧，
其特征在于：
压缩机壳体具有两个用于将进气壳(1)连接到压缩机壳体(2)的环形凸缘(22、23)，所述两个凸缘径向地隔开一个距离，且
径向外凸缘(22)是外壳体部件的一个组成部分，而径向内凸缘(23)连接到位于内壳体部件径向外侧的径向外凸缘。
8.如权利要求7所述的压缩机壳体，其特征在于：
径向内凸缘设计成一个从在进气壳处的接触点径向地朝外延伸的圆锥壁。
9.如权利要求7所述的压缩机壳体，其特征在于：
径向内凸缘设计成一个从在进气壳处的接触点径向地朝外延伸且具有在周向上交变的径向倾斜的壁。
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