CN102308061A - 用于驱动设备的排气涡轮增压器的涡轮机壳体和用于制造涡轮机壳体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动设备的排气涡轮增压器的涡轮机壳体(10)，包括：至少一个螺旋通道(12，16)，所述螺旋通道能与所述驱动设备的排气系联接。在所述至少一个螺旋通道(12，16)下游设有用于能被排气加载的涡轮(18)的接纳室，所述涡轮以能围绕旋转轴线(A)旋转的方式接纳在所述涡轮机壳体(10)中。在所述至少一个螺旋通道(12，16)和所述接纳室之间的过渡区域中固定地在涡轮机壳体中设有导向格栅(20)，其中，所述导向格栅(20)与所述涡轮机壳体(10)至少局部地材料结合地连接。此外，本发明涉及一种用于制造这样的涡轮机壳体(10)的方法。

Description

用于驱动设备的排气涡轮增压器的涡轮机壳体和用于制造涡轮机壳体的方法

技术领域

本发明涉及一种用于驱动设备/动力设备的排气涡轮增压器的涡轮机壳体，包括：至少一个螺旋通道，所述螺旋通道能与所述驱动设备的排气系联接；接纳室，用于能设置在所述至少一个螺旋通道下游的、能被排气加载的涡轮，所述涡轮以能围绕旋转轴线旋转的方式接纳在所述涡轮机壳体中；以及在所述至少一个螺旋通道和所述接纳室之间的过渡区域中固定设置在涡轮机壳体上的导向格栅。本发明还涉及一种用于制造涡轮机壳体的方法。

背景技术

这种涡轮机壳体由DE 10 2005 027 080 A1已知。用于内燃机的排气涡轮增压器的涡轮机壳体在此具有螺旋通道，该螺旋通道能和内燃机的排气系联接。在螺旋通道的下游布置有涡轮，该涡轮以能围绕旋转轴线旋转的方式接纳在涡轮机壳体中。在螺旋通道和涡轮之间的过渡区域中在涡轮机壳体中固定地设有导向格栅。涡轮机壳体还具有能沿旋转轴线的方向移动的轴向滑阀，借助该轴向滑阀能不同程度地遮盖导向格栅。也就是通过移动轴向滑阀能改变过渡区域中的可通流横截面。因此，根据轴向滑阀的轴向位置能调节出不同大小的涡轮机入口横截面。为了在涡轮机壳体上固定地设置导向格栅而规定，将涡轮机壳体与支承壳体相紧固，在该支承壳体中支承有以不能相对转动的方式与涡轮连接的轴。

由于对排放限值、特别是针对氮氧化物和炭黑的排放限值日益严格，对于排气涡轮增压器或者说对于增压发动机的要求提高。因此例如对于在内燃机的中、高负荷需求的范围内提供增压压力存在日益增长的要求，由此排气涡轮增压器必须在几何结构方面进一步减小。换句话说，所要求的排气涡轮增压器的高涡轮机功率通过提高积聚能力/滞留能力(Aufstaufaehigkeit)或者通过降低排气涡轮增压器的吸收能力与相应的内燃机相互作用来实现。在此，证明有利于阻止涡轮机效率降低的是，在至少一个螺旋通道和涡轮之间的过渡区域中设置导向格栅。

在排气系中布置在涡轮机下游的排气后处理装置会进一步影响排气涡轮增压器的有效功率，该排气后处理装置可以包括颗粒过滤器、催化(转化)器和/或SCR系统(SCR＝selective catalytic reduction，选择性催化还原)。这种排气后处理装置使涡轮机壳体或排气涡轮增压器的出口侧上的压力升高。为了获得足以使排气涡轮增压器提供令人满意的功率的涡轮机压降，还必须提高涡轮机上游的压力。在此，可检测涡轮机前压力与涡轮机后压力的比例作为涡轮机压降。

将涡轮机大小设计成特别小的值虽然可以满足排气涡轮增压器的压缩机侧的功率要求，但同时涡轮机的效率变低。在此，特别是针对具有排气再循环系统的内燃机，由现有技术已知的排气涡轮增压器提供了一定的改进，该排气涡轮增压器的涡轮机壳体包括两个能彼此独立地被排气穿流的并且通常设计为不对称的螺旋通道。螺旋通道分别和内燃机的排气系的不同的排气管路联接。然而，这种涡轮机壳体的螺旋通道同时也处于由于与壁的摩擦并且由于尺寸较小而导致非常高的流动损失的螺旋尺寸。此外，在与内燃机所需燃烧空气相关的排气再循环能力方面，特别是在中、低转速范围内存在一定问题。

发明内容

本发明的目的是：提出一种开头所述类型的涡轮机壳体，其中导向格栅特别是密闭地坐置在涡轮机壳体上。

该目的通过一种具有根据权利要求1所述特征的涡轮机壳体实现。此外，该目的还通过一种具有根据权利要求20所述特征的用于制造涡轮机壳体的方法实现。具有本发明的合理改进设计的有利方案在从属权利要求中给出。

根据本发明的用于驱动设备的排气涡轮增压器的涡轮机壳体具有至少一个螺旋通道，所述螺旋通道能与驱动设备的排气系联接。在所述至少一个螺旋通道下游设有用于能被排气加载的涡轮的接纳室。所述涡轮以能围绕旋转轴线旋转的方式接纳在所述涡轮机壳体中。在所述至少一个螺旋通道和所述接纳室之间的过渡区域中固定地在涡轮机壳体上设有导向格栅，其中，所述导向格栅与所述涡轮机壳体至少局部地材料结合地连接。通过所述材料结合的连接使导向格栅特别是密闭地坐置在涡轮机壳体上。

本发明基于这样的认识：在安装在涡轮机壳体中的导向格栅中，制造公差会导致泄露，该泄露会伴随涡轮机的显著效率损失。附加地或替代地，在涡轮机壳体的不同于导向格栅的部件与导向格栅之间由运行点/运行工况决定的温差会导致围绕导向格栅的、损害涡轮机效率的泄露。如果导向格栅至少局部地与涡轮机壳体材料结合地连接，则导向格栅和涡轮机壳体之间的材料结合的连接具有特别低的泄露可能性。换句话说，因此能实现特别高的密封性，特别是气密性。作为驱动设备也能使用不同于内燃机的系统、例如燃料电池系统。

根据本发明的一个有利的设计方案，导向格栅在至少一个端面上至少局部地与所述涡轮机壳体——特别是气密地——焊接在一起。通过焊接能实现将导向格栅特别可靠地在端面侧固定在涡轮机壳体上。

在此可以特别是在更接近涡轮机壳体的排出通道的端面上在一侧焊接导向格栅。补充地或替代地可以在接近一可固定在涡轮机壳体上的支承壳体的端面上进行与涡轮机壳体的焊接连接。

补充地或替代地，导向格栅可以在至少一个端面上至少局部地，特别是气密地，浇注到涡轮机壳体中。通过浇注同样可以实现将导向格栅气密地固定在涡轮机壳体上。在此也可以将导向格栅在一侧或在两侧固定在涡轮机壳体上。

这样，便通过焊接和/或浇注将根据驱动设备的运行条件适合相应的涡轮机壳体的导向格栅耐久地、在不会出现由于运行引起的泄露的情况下固定在涡轮机壳体上。

在浇注方法中，导向格栅可以作为预制的部件存在，并通过浇注而在至少一个螺旋通道和用于涡轮的接纳区域之间的过渡区域中固定地设置在涡轮机壳体上。但也可以设想，不仅将待与导向格栅连接的、具有所述至少一个螺旋通道的涡轮机壳体部件制备为成品件，而且将导向格栅制备为成品件。该成品件随后能通过部分熔化而借助于浇注方法连接。也可以仅将具有所述至少一个螺旋通道的涡轮机壳体部件制备为成品件，并借助于浇注方法将导向格栅与涡轮机壳体部件相连接。

还证明为有利的是，导向格栅的与涡轮机壳体连接的表面至少在局部设计成具有一定廓形。由此除了导向格栅与涡轮机壳体的材料结合的连接外还提供了形锁合结构(Formschluss)，该形锁合结构用于将导向格栅特别可靠地固定在涡轮机壳体上。此外，这样便使导向格栅具有增大的能连接的表面，其在借助于焊接和浇注方法来连接表面时用于使连接具有特别高的坚固性和密封性。

在本发明的另一个有利的设计方案中，涡轮机壳体至少设计为两件式，其中，在涡轮机壳体的包括所述至少一个螺旋通道的第一分壳体上能固定包括排出通道的第二分壳体。由于第二分壳体能独立于第一分壳体地安装在该第一分壳体上，所以特别是为导向格栅与第二分壳体的焊接以有利的方式实现了良好的可到达性。

如果第二分壳体能在事后固定在第一分壳体上，则这对于借助于浇注方法将导向格栅与涡轮机壳体相连接来说也是有利的。特别是在此可以实现，在安装第二分壳体之前对导向格栅和/或第一分壳体进行精加工/修整，从而使过渡区域和/或导向格栅保持在规定的、由于热力学条件而必须遵守的公差内。在这种精加工中，特别是可以使用切削方法。通过这种精密的精加工能实现涡轮机的特别高的效率。

如果涡轮机壳体的包括排出通道的第二分壳体还没有固定在包括所述至少一个螺旋通道的第一分壳体上，则对于特别是自动的焊接法、例如激光束焊接法或电子束焊接法来说就存在较大的空间用以将导向格栅与第一分壳体焊接在一起。首先从第一分壳体的接近支承壳体的侧面起，将导向格栅装入第一分壳体中。

另外有利的是，涡轮机壳体具有能与所述驱动设备的排气系联接的第二螺旋通道，借助一间隔壁确定所述第二螺旋通道与所述至少一个螺旋通道的界限，其中导向格栅与所述间隔壁至少局部地连接。因此，借助导向格栅使所述至少两个螺旋通道之一具有积聚能力，而不需要为了实现积聚能力而将螺旋通道设计得很小、进而带有较大的流动损失。在一替代实施方式中，也可以在涡轮机壳体中形成多于两个螺旋通道。

因此，通过导向格栅能实现涡轮机壳体的不对称性能。在此特别是可以提出，为排气再循环装置分配一设计用于更强烈积聚的排气流的螺旋通道。通过在具有与间隔壁连接的导向格栅的螺旋通道中较强烈地积聚排气，能够使该螺旋通道与排气系的将排气输送到增压空气中的管路相联接。

如果间隔壁与导向格栅形锁合地连接，则可以通过使间隔壁在支承区域中滑动而降低间隔壁中的机械应力。

而通过导向格栅与间隔壁的、例如可通过焊接或浇注实现的连接可实现相对于第二螺旋通道的气密分隔。出于空间原因合理的是，在与第二螺旋通道相比距支承壳体更近的螺旋通道的过渡区域中设有导向格栅。

在此有利的是，间隔壁至少局部地与导向格栅一体形成。因此，螺旋通道的分隔可以借助一与导向格栅一体地预制而成的部件实现、因而可特别精确地实现。当间隔壁与导向格栅一体形成时，导向格栅和间隔壁可以设计为铸件、特别是精密铸件或高精度铸件并且制成为整体部件。

在此，间隔壁可以从一将排气从螺旋通道转移到涡轮上的舌形区域一直到涡轮机壳体的入口法兰都与导向格栅一体形成。在涡轮机壳体的入口法兰上，排气系的与相应螺旋通道对应的管路可以与相应的螺旋通道联接。

替代地可以提出，间隔壁局部地与涡轮机壳体的包括螺旋通道的分壳体一体形成。然而在此，特别是间隔壁的待与舌形区域连接的部段应有利地与导向格栅一体形成，并且应当例如通过浇注而与包括螺旋通道的分壳体连接。

以更有利的方式，间隔壁包括埋入涡轮机壳体中的锚定部件。借助锚定部件可实现间隔壁与涡轮机壳体之间的形锁合，由此可实现将间隔壁特别可靠地固定在涡轮机壳体上。锚定部件可以设计成具有间隔壁的加宽的横截面的区域，该区域以铸造过程形锁合地埋入涡轮机壳体中。锚定部件的钩形的设计方案或T廓形的设计方案也是可行的。

根据本发明的另一个有利的设计方案，间隔壁具有至少一个补偿区域，借助于所述补偿区域能至少部分地补偿所述螺旋通道和导向格栅的不同的热膨胀。作为该补偿区域可以在间隔壁中设有一个弯曲部或依次设有多个弯曲部。由此，便可以在不引起较大的应力升高的情况下对由于螺旋通道与导向格栅的不同热膨胀造成的温度差别进行补偿。补偿区域可以特别是具有波浪形的外形。由此，还能特别好地控制在螺旋通道、导向格栅和间隔壁自身之间的不同的相对膨胀。

另外证明有利的是，间隔壁至少局部地由板材构成，所述板材与导向格栅——特别是气密地——焊接在一起。在焊接由板材构成的间隔壁时，可以使用自动式焊接法，例如基于激光束焊接法或电子束焊接法。这种包括间隔壁和导向格栅的整体部件随后可以特别是通过浇注而固定在涡轮机壳体上。替代地，间隔壁可以与导向格栅形锁合地连接。间隔壁在涡轮机壳体上的连接也可以以形锁合的方式进行。

这种整体部件的制造公差特别低、也就是说能特别精确地制造。通过板材的平滑的表面还实现了，排气在穿流过螺旋通道时的流动损失特别低。

而对于设计为一体铸件、特别是精密铸件或高精度铸件的、包括导向格栅和间隔壁的整体部件，可以省去事后的、将间隔壁与导向格栅连接在一起的步骤。

根据本发明的另一有利的设计方案，在第二螺旋通道与用于涡轮的接纳室之间的过渡区域中可以设有导流元件，借助于所述导流元件能在过渡区域中调节出至少两个彼此不同的流动状态。这种导流元件可以作为可变装置(Vario-Einrichtung)而包括可轴向移动的导向格栅、用于不同程度地遮盖导向格栅的轴向滑阀(Axialschieber)或类似的可变装置。借助于这样一种用于调节涡轮几何结构的可变装置特别能调节与涡轮机的多个运行条件相协调的流动状态。特别地，可以通过这种导流元件提供涡轮制动功能(涡轮制动)。通过借助于导流元件减小在第二螺旋通道与涡轮之间的过渡区域中的可通流横截面，可以在利用用于涡轮制动功能的导流元件的情况下调节出对内燃机的输出轴起制动作用的排气背压。

在此以有利的方式，将流动元件集成到涡轮机壳体的包括排出通道的第二壳体部分中。即在排出通道这一侧有利地存在与涡轮机壳体的接近支承壳体的那一侧相比不那么严格的空间条件以用于设置可变装置。

因此，特别是可以与具有与间隔壁连接的导向格栅的螺旋通道无关地使用第二螺旋通道，以使得涡轮机适应驱动设备、例如内燃机的要求。因此，设置在第二螺旋通道与用于涡轮的接纳室之间的过渡区域中的导流元件用于涡轮几何结构的可变性和用于提供涡轮制动功能。而在过渡区域中设有与间隔壁连接的导向格栅的那个螺旋通道用于提供积聚能力，所述积聚能力能够在内燃机的很宽的转速范围内、特别是在中、低转速范围内实现排气再循环。

有利地，第二螺旋通道的可通流横截面与所述至少一个螺旋通道的可通流横截面至少基本上相同。在这样的、例如双流式的对称涡轮机中，有利地即使在用于排气再循环的、即具有与间隔壁连接的导向格栅的螺旋通道中最多也仅显示出很低的流动损失。通过设置与间隔壁连接的导向格栅仍然能实现不对称涡轮机的性能。在这样的设计得相对较大的、具有与间隔壁连接的导向格栅的螺旋通道中，在驱动设备、特别是内燃机运行时排气的流动损失特别低。借助于导向格栅，在特别短的路程上实现用于使排气特别好地流入涡轮机的排气加速。

在本发明的另一个有利的设计方案中，涡轮机壳体和特别是设计为精密铸件或高精度铸件的导向格栅至少局部地具有相同的材料、特别是铸钢材料。通过选择相同的材料，能特别好地通过焊接和/或浇注方式来连接导向格栅和涡轮机壳体。作为铸钢材料例如可以使用材料1.4849。这种铸钢材料的突出之处还在于特别高的抗裂强度/无裂纹性(Rissfreiheit)。

如果涡轮机壳体和导向格栅都由铸钢材料构成，则铸件的气密连接更容易。如果将导向格栅设计为精密铸件或高精度铸件，则能实现热力学方面特别好的效果。这种精密铸件或高精度铸件也就具有特别高的精度。而涡轮机壳体可以设计为制造精度要求不那么高的铸件、例如设计为砂型铸件/砂铸铸件。

这种利用不同精度的铸造方法制成的、至少在连接部位处具有相同材料的铸件可借助浇注方法和/或通过焊接特别好地彼此气密连接。

在另外的证明有利的涡轮机壳体实施方式中，所述至少一个螺旋通道具有能被排气穿流的、特别是由板材构成的内部部件，其中在所述至少一个螺旋通道的外壳和所述内部部件之间至少局部地形成一隔热的间隙。所述至少一个螺旋通道的这种内衬里特别是当希望将涡轮机壳体用在可能出现特别高的排气温度的内燃机中时是有利的。例如可以考虑在具有较高的功率密度和相应较低的Lambda值的汽油发动机或柴油发动机中的应用。

在此，对排气的导流受到内部部件的几何结构的影响，该内部部件例如通过两个彼此气密连接的、板材制成的内壳部分构成。而螺旋通道的外壳用作该用于导流的内部部件的支撑件(Stuetzkorsett)。由于外壳不用于对排气进行导流，所以其可以特别经济地制造，例如制成为灰铸铁件或铸铁件。作为另外的经济的替换方案，也可以为外壳使用铝合金。此外，所述至少一个螺旋通道的外壳用于在涡轮机入口法兰、支承壳体和涡轮机出口法兰之间进行力传递。

内部部件可以借助浇注方法与用作支撑体的外壳连接。替代地可以使外壳与内部部件形锁合地连接。内部部件在所述至少一个螺旋通道上的定位和固定也就可以在借助于浇注方法进行连接时在浇注部位处进行。为此在外壳中设置至少一个与间隙连通的通孔，通过该通孔可以移除无用的(verlorene)型芯以制造隔热的间隙。

如果内部部件由借助深拉方法形成的板材构成，那么其具有对于损失特别小的导流特别有利的平滑表面。如果内部部件由粗糙度较低的板材构成且该板材的壁厚小于例如设计为型砂铸件的螺旋通道的外壳，则伴随流过涡轮机壳体的排气热损失相对较低。由此便可以在相对较短的时间内使布置在涡轮机壳体下游的排气后处理装置达到有效的排气后处理所必需的运行温度。

除了作为支撑体的功能以及力传递功能之外，螺旋通道的围绕内部部件的外壳也用作针对涡轮出现损坏、例如叶片破裂的情况的安全装置。

在此有利地可以将特别是与导向格栅和/或与确定两个螺旋通道的界限的间隔壁焊接在一起的内部部件设计成气密的。在这种情况下，为了移除型芯而设置在外壳中的通孔可以保留成不被密封，这是因为不需要将外壳用于密封涡轮机壳体。内部部件与导向格栅和/或间隔壁的连接可以按可形锁合方式进行。

特别地，对于借助浇注方法将内部部件与螺旋通道连接在一起有利的是，通过焊接或在形成形锁合结构的情况下将内部部件预先与导向格栅连接在一起。

如果涡轮机设计为双流式的，那么可以为了将内部部件与确定两个螺旋通道彼此的界限的间隔壁相连接而使用自动焊接法，特别是激光束焊接法或电子束焊接法。在此，导向格栅也可以与间隔壁一体形成，并且随后将该整体部件与内部部件气密地焊接。随后可以以通过浇注使导向格栅和内部部件二者或者仅使导向格栅至少局部地与螺旋通道连接的方式，将与导向格栅以及在其上形成的间隔壁相连接的内部部件浇注到涡轮机壳体中。间隔壁可以与螺旋通道形锁合地连接。

在本发明的另一个有利的实施方式中，外壳设计为两件式，其中在与导向格栅连接的第一外壳部分上固定——特别是气密地焊接——第二外壳部分。内部部件因此能至少通过导向格栅固定在第二外壳部分上，其中可以在装入内部部件之后使第一外壳部分与第二外壳部分例如通过焊接方式气密地连接。替代地，外壳部分可以形锁合地彼此固定。对于两件式构造的外壳的情况，可以省去在外壳部分之一中的通孔，这是因为不需要从隔热的间隙中移除型芯。

如果两个外壳部分彼此气密地连接，则对内部部件的气密性要求便很低。因此，用于该内部部件的制造投入便相对较低。如果内部部件与两个外壳部分气密地连接，则在内部部件和外壳部分之间形成的隔热间隙设计成沿径向的封闭的空腔。为了将内部部件与两个外壳部分之一连接或者与这两个外壳部分连接，可以使用焊接法。替代地可以使内部部件与至少一个外壳部分形锁合地连接。

在本发明的另一个有利的设计方案中，导向格栅在沿所述旋转轴线的方向——特别是朝向能固定在涡轮机壳体上的支承壳体——存在间隙的情况下与所述涡轮机壳体连接。由此实现了在导向格栅和涡轮机壳体的热交变应力下沿旋转轴线方向、特别是导向格栅的朝向支承壳体自由运动的可能性。

涡轮机壳体可以包括密封元件，借助于该密封元件能使涡轮机壳体相对于排气涡轮增压器的支承壳体密封。密封元件在此可以设置在导向格栅相对于能固定在涡轮机壳体上的支承壳体具有间隙的区域中。如果设有这种密封元件、例如热补偿环，则能实现涡轮机壳体的特别有效的气密性，由此能实现涡轮机的特别高的效率。

最后证明有利的是，导向格栅具有多个固定的导向叶片。这种导向格栅较为坚固、运行更可靠并且制造经济。

另一个优点在于涡轮机壳体的各部件能经济地制造。

根据本发明的另一个方面，上述目的通过一种用于制造用于驱动设备的排气涡轮增压器的涡轮机壳体的方法来实现，该方法具有以下步骤：

a)制备涡轮机壳体部分，该涡轮机壳体部分具有至少一个螺旋通道，所述螺旋通道能与所述驱动设备的排气系联接，

b)制备导向格栅，所述导向格栅能设置在所述至少一个螺旋通道与用于涡轮的接纳室之间的过渡区域中，所述涡轮能设置在所述至少一个螺旋通道的下游并且能被排气加载，所述涡轮能以能围绕旋转轴线旋转的方式接纳在所述涡轮机壳体中，

c)在涡轮机壳上固定地设置所述导向格栅，其中，在根据步骤c)在涡轮机壳体上固定地布置所述导向格栅时使该导向格栅与所述涡轮机壳体至少局部地材料结合地连接。

针对根据本发明的涡轮机壳体所描述的优选实施方式和优点也同样适合于根据本发明的用于制造涡轮机壳体的方法。

附图说明

本发明的有利的优点、特征和细节从下面的对优选实施方式的描述中以及参照附图得出，在附图中，相同的或功能相同的元件以同样的附图标记标注。图中示出：

图1示出用于增压发动机的排气涡轮增压器的双流式涡轮机壳体的剖视图，其中导向格栅在一端面上与形成在两个螺旋通道之间的间隔壁焊接在一起；

图2示出根据图1的双流式涡轮机壳体的在间隔壁和导向格栅之间形成的焊缝的区域中的局部放大图；

图3以剖视图示出双流式涡轮机壳体的另一实施方式，其中导向格栅通过浇注而与涡轮机壳体相连接；

图4以剖视图示出双流式涡轮机壳体的另一实施方式，其中与导向格栅一体形成的间隔壁通过浇注而与涡轮机壳体相连接；

图5以剖视图示出双流式涡轮机壳体的另一实施方式，其中间隔壁由板材形成并且与导向格栅焊接在一起，其中通过浇注使导向格栅以及间隔壁与涡轮机壳体相连接；

图6以剖视图示出双流式涡轮机壳体的另一实施方式，其中在由板材构成的内部部件与螺旋通道的外壳之间形成有隔热的间隙；

图7以剖视图示出双流式涡轮机壳体的另一实施方式，其中围绕由板材构成的内部部件的外壳通过两个彼此气密焊接的外壳部分构成；和

图8示出用于根据图1至7的涡轮机壳体之一的导向格栅的径向剖视图。

具体实施方式

在图1的剖面中示出的双流式涡轮机壳体10用于增压发动机的排气涡轮增压器，该涡轮机壳体包括第一螺旋通道12，该第一螺旋通道借助一间隔壁14而与第二螺旋通道16间隔开。在第一螺旋通道12和用于涡轮18的接纳室之间的过渡区域中设有导向格栅20。涡轮18以能围绕旋转轴线A旋转的方式被接纳在涡轮机壳体10中并且能被离开螺旋通道12，16的内燃机排气加载。

在图1中示出的涡轮机壳体10的实施方式中，导向格栅在端面上与间隔壁14焊接在一起。相应的焊缝22在图2中放大示出。在导向格栅20的面对焊缝22设置的端面上，涡轮机壳体10具有热补偿环24，借助于该热补偿环能使得涡轮机壳体10相对于排气涡轮增压器的接纳轴26的支承壳体28密封。因此，导向格栅20在沿旋转轴线A的方向距固定在涡轮机壳体10上的支承壳体28存在间隙的情况下与涡轮机壳体10焊接在一起。在此，补偿环24用于对导向格栅20和排气涡轮增压器的其它部件的由温度决定的不同膨胀进行补偿。第一螺旋通道12布置在支承壳体侧。

涡轮机壳体10根据图1设计为两件式，其中在包括螺旋通道12，16的第一分壳体32上能固定一包括排出通道30的第二分壳体34。在取下第二壳体部分34的情况下，能从支承壳体28一侧装入涡轮机壳体10中的导向格栅20可良好地适用于焊接法、例如激光束焊接法或电子束焊接法。

第二分壳体34具有凹容部(Matrize)36，在该凹容部中可引入一用作导流元件的或与导流元件联接的轴向滑阀。轴向滑阀可以设计为导向格栅。借助于这种例如包括导向叶片的导流元件(在此未示出)，能在第二螺旋通道16和用于涡轮18的接纳室之间的过渡区域中调节出彼此不同的流动状态。由此能实现涡轮机的可变性。因此可以根据内燃机的功率要求，在第二螺旋通道16和用于涡轮18的接纳室之间的过渡区域中调节出不同大小的可通流横截面，从而能在非常宽的、特别是包括中、低转速的转速范围中满足对内燃机增压空气提供的要求。

能引入第二分壳体34的凹容部36中的、能在第二螺旋通道16和涡轮18之间的过渡区域中调节出不同的流动状态的轴向滑阀能够提供用于内燃机制动的涡轮制动功能(涡轮制动)。

在图2中放大示出的、在端侧与间隔壁14焊接在一起的导向格栅20在此具有固定的导向叶片38。借助于该固定的导向叶片38使得穿流过第一螺旋通道12的排气在螺旋通道12和涡轮18之间的过渡区域中在很短的路径上剧烈加速。由此能实现对涡轮18的非常高效的入流。

第一螺旋通道12和第二螺旋通道16的可通流横截面在此大小相同，因此，与不对称的双流式涡轮机相比，由于排气的(与)壁的磨擦引起的流动损失相对较低。然而通过导向格栅20使得第一螺旋通道12具有积聚能力，其能实现将排气系的能连接在第一螺旋通道12上的排气管路用于有效的排气再循环。通过导向格栅20和间隔壁14的材料结合的连接在此确保了，涡轮机壳体10和导向格栅20的构成螺旋通道12，16的构件的由温度决定的不同膨胀不会导致影响涡轮机效率的泄露。

因此，在此设计为对称的双流式涡轮机壳体10具有不对称的涡轮机壳体的性能，而又不必具有使螺旋通道具有高流动损失的不对称性。

导向格栅20在此设计为由铸钢材料制成的精密铸件，例如由材料1.4849构成。涡轮机壳体10的包括螺旋通道12，16和间隔壁14的第一分壳体32由相同的铸钢材料制成，然而利用精度较低的铸造方法制成，例如为砂型铸件。特别是由于为导向格栅20和间隔壁14使用相同类型的材料，可借助焊接法实施导向格栅20与间隔壁14的连接以实现特别是气密的连接。

在图3所示的涡轮机壳体10的实施方式中，导向格栅20通过浇注而与第一螺旋通道12材料结合地连接并且与间隔壁14材料结合地连接。在此，导向格栅20在其接近用于连接未示出的支承壳体的连接法兰40的端面上并且在接近于间隔壁14之一的端面上气密地和第一分壳体32连接。

类似于图1所示的涡轮机壳体10的实施方式，包括排出通道30的第二分壳体34固定在具有螺旋通道12，16的第一分壳体32上。此外，该第二分壳体34具有凹容部36，该凹容部用于作为可变装置的实例的、能可变调节的轴向滑阀。用于向增压空气中再循环排气的排气积聚在排气涡轮增压器运行时通过导向格栅20进行，该导向格栅设置在第一螺旋通道12和用于涡轮18的接纳室之间的过渡区域中。导向格栅20的与螺旋通道12以及间隔壁14连接的表面42在此设计为波浪形，以实现导向格栅20的特别良好的锚定。在替代实施方式中可以使导向格栅20具有不同的、增大表面42的廓形。

导向格栅20设计为由铸钢材料制成的高精度铸件，例如由材料1.4849构成。而包括双流式涡轮机的螺旋通道12，16的第一分壳体32设计成由相同的铸钢材料制成的砂型铸件。这种方案借助于浇注方法确保了特别良好地连接导向格栅20和分壳体32。

在图4所示的涡轮机壳体10的实施方式中，将导向格栅20和间隔壁14一体地预制成由铸钢材料构成的精密铸件。该精密铸件在制造涡轮机壳体10时通过浇注而与具有螺旋通道12，14的第一分壳体32相连接。在此，附加于导向格栅20的波浪形的表面42，间隔壁14的、可具有例如在此所示的T廓形的锚定部件44也用于将整体的精密铸件和分壳体32特别可靠地、材料结合地连接在一起。

在此，分壳体32可以设计成类似于单流式涡轮机的壳体，使得仅仅是与导向格栅20一体形成的间隔壁14用于确定螺旋通道12，16彼此的界线。替代地可以考虑，从分壳体32中的涡轮机入口法兰出发设置一间隔壁，当浇注整体部件时在该间隔壁上连接设计成精密铸件的间隔壁14。在排气穿流过螺旋通道12，16的流动方向上，与导向格栅20一体形成的间隔壁14设计成一直延伸到舌形区域，在该舌形区域上排气从螺旋通道12，16中排出。

在根据图5的涡轮机壳体10的实施方式中，间隔壁14和导向格栅20同样构成一整体部件，该整体部件通过浇注来与分壳体32形锁合地连接。间隔壁14同样具有在此设计为钩形的锚定部件44。然而，间隔壁14也可以与图4所示实施方式不同地由薄板材构成，该薄板材为了制造整体部件而与导向格栅20气密地焊接在一起。在此可以使用自动的激光束焊接法或电子束焊接法。

此外，间隔壁14在图5中示出的涡轮机壳体10实施方式中具有在此设计为波浪形的补偿区域46。借助于该补偿区域46能对螺旋通道12，16、导向格栅20和间隔壁14的不同热膨胀进行补偿。在替代实施方式中，补偿区域46可以具有与在此示出的波浪形状不同的造型。同样如同在图1至图4中示出的实施方式一样，包括排出通道30的分壳体34具有凹容部36，该凹容部设计用于接纳可变元件。借助于可变元件可以在(第二)螺旋通道16和用于涡轮18的接纳室之间的过渡区域中改变可通流横截面，以实现涡轮机的涡轮制动功能性。

在图6所示的涡轮机壳体10实施方式中，分壳体32仅根据单流式涡轮机壳体的形式提供一个螺旋通道12。然而螺旋通道12具有能被排气穿流的、由板材构成的内部部件48。在该内部部件48中通过与导向格栅20一体形成的间隔壁14确定两个彼此独立的流路50，52的界限。

在内部部件48和螺旋通道12的外壳54之间形成一隔热的间隙56。由于内部部件48由薄壁形式的、热容低的板材构成，该板材又附加地通过间隙56隔热，所以在排气涡轮增压器运行时，离开排出通道30的排气相对较热。由此，设置在排出通道30下游的排气处理装置特别迅速地达到为有效后处理设定的温度。

内部部件48在此通过焊接、例如借助于激光束焊接法或电子束焊接法与包括间隔壁14以及导向格栅20的整体部件相连接。该整体部件设计为精密铸件，其中导向格栅20通过浇注到分壳体32中而与之材料结合地连接。为了实现借助于浇注法将与整体部件焊接在一起的内部部件48以确定的方式固定在分壳体32上，该内部部件48具有三个锚定部件58。通过这些作为浇注部位起作用的锚定部件58实现了内部部件48在浇注期间在分壳体32上的定位。

为了从间隙56移除无用的型芯，外壳54具有两个与间隙56连通的通孔60。内部部件48在根据图6的实施方式中设计成气密的。通过深拉方法由板材制成的内部部件48具有特别平滑的表面，由此，通过内部部件48和间隔壁14共同作用而形成的流路50，52能在损失特别少的情况下被排气穿流过。

在图6所示的涡轮机壳体10实施方式中，内部部件48设计为两件式，其中第一内壳部分62和间隔壁14共同作用而确定流路50的界限。在流路50和用于涡轮18的接纳室之间的过渡区域中设有导向格栅20。内部部件48的第二内壳部分64和间隔壁14共同作用而确定流路52的界限并且和第一内壳部分62焊接在一起。在替代实施方式中，内部部件48也可以设计成一体的，特别是设计为能与间隔壁14或导向格栅20或包括间隔壁14和导向格栅20的整体部件相连接的一体板件。

分壳体32在根据图6的涡轮机壳体10实施方式中承担对导流部件进行支撑的功能。而这些导流部件用于实现气密性。此外，分壳体32用于在涡轮机入口法兰、支承壳体28(见图1)以及在排出通道30上提供的涡轮机出口法兰之间传力。在涡轮18的叶片被破坏的情况下，分壳体32还用于保护由涡轮机壳体10包围的构件不受损害。

根据图7的涡轮机壳体10实施方式在装配状态中很大程度上与图6所示的实施方式相当。然而在此外壳设计为两件式并且包括与导向格栅20连接的第一外壳部分66。该第一外壳部分通过焊接与第二外壳部分68相连接。在两个外壳部分66，68之间，在居中分开流路50，52的间隔壁14的延长部分中设有相应的焊缝70。

在根据图6的实施方式中包括两个彼此焊接的内壳部分62，64的内部部件48通过浇注与内部部件48连接的、包括间隔壁14和导向格栅20的整体部件而和第一外壳部分66材料结合地相连接。内部部件48与第二外壳部分68的连接随后例如通过焊接在将两个外壳部分66，68彼此焊接时实现。

通过将外壳部分66，68与内部部件48连接在一起，使得隔热的间隙56沿径向方向闭合。与根据图6的涡轮机壳体10实施方式不同，外壳部分66，68不具有通孔。由于通过外壳部分66，68确保了间隙56对外的气密性，所以内部部件48自身可以设计成满足更低的气密性要求。

图8以经导向叶片38的径向剖面示出用于在图1至图7中示出的涡轮机壳体10之一的导向格栅20。在此可以看出，导向格栅20包括具有端面的支撑环72，在该支撑环上设有在轮廓截面中为液滴状的导向叶片38。

Claims (20)

1.一种用于驱动设备的排气涡轮增压器的涡轮机壳体，包括：至少一个螺旋通道(12，16)，所述至少一个螺旋通道能与所述驱动设备的排气系联接；接纳室，该接纳室用于能设置在所述至少一个螺旋通道(12，16)下游的、能被排气加载的涡轮(18)，所述涡轮以能围绕旋转轴线(A)旋转的方式接纳在所述涡轮机壳体(10)中；以及在所述至少一个螺旋通道(12，16)和所述接纳室之间的过渡区域中固定设置在涡轮机壳体上的导向格栅(20)，其特征在于，所述导向格栅(20)与所述涡轮机壳体(10)至少局部地材料结合地连接。

2.根据权利要求1所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述导向格栅(20)在至少一个端面上至少局部地与所述涡轮机壳体(10)——特别是气密地——焊接在一起。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述导向格栅(20)在至少一个端面上至少局部地——特别是气密地——浇注到所述涡轮机壳体(10)中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述导向格栅(20)的与所述涡轮机壳体(10)连接的表面(42)至少在局部设计成具有一定廓形。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述涡轮机壳体(10)至少设计为两件式，其中，在所述涡轮机壳体(10)的包括所述至少一个螺旋通道(12，16)的第一分壳体(32)上能固定包括排出通道(30)的第二分壳体(34)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述涡轮机壳体(10)具有能与所述驱动设备的排气系联接的第二螺旋通道(16)，借助一间隔壁(14)确定所述第二螺旋通道与所述至少一个螺旋通道(12)的界限，其中所述导向格栅(20)与所述间隔壁(14)至少局部地连接。

7.根据权利要求6所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述间隔壁(14)至少局部地与所述导向格栅(20)一体形成。

8.根据权利要求6或7所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述间隔壁(14)包括埋入所述涡轮机壳体(10)中的锚定部件(44)。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述间隔壁(14)具有至少一个补偿区域(46)，借助于所述补偿区域能至少部分地补偿所述螺旋通道(12，16)和所述导向格栅(20)的不同的热膨胀。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述间隔壁(14)至少局部地由板材构成，所述板材与所述导向格栅(20)——特别是气密地——焊接在一起。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，在所述第二螺旋通道(16)与用于所述涡轮(18)的所述接纳室之间的过渡区域中能设有导流元件，借助于所述导流元件能在所述过渡区域中调节出至少两个彼此不同的流动状态。

12.根据权利要求6至11中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述第二螺旋通道(16)的可通流横截面与所述至少一个螺旋通道(12)的可通流横截面至少基本上相同。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述涡轮机壳体(10)和特别是设计为精密铸件或高精度铸件的所述导向格栅(20)至少局部地具有相同的材料、特别是铸钢材料。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述至少一个螺旋通道(12)具有能被排气穿流的、特别是由板材构成的内部部件(48)，其中在所述至少一个螺旋通道(12)的外壳(54)与所述内部部件(48)之间至少局部地形成一隔热的间隙(56)。

15.根据权利要求14所述的涡轮机壳体，其特征在于，将所述内部部件(48)设计成气密的，所述内部部件特别是与所述导向格栅(20)和/或与确定两个螺旋通道彼此间的界限的间隔壁(14)焊接在一起。

16.根据权利要求14或15所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述外壳设计为两件式，其中在与所述导向格栅(20)连接的第一外壳部分(66)上固定——特别是气密地焊接——第二外壳部分(68)。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述导向格栅(20)在沿所述旋转轴线(A)的方向——特别是朝向能固定在所述涡轮机壳体(10)上的支承壳体(28)——存在间隙的情况下与所述涡轮机壳体(10)连接。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述涡轮机壳体(10)包括一特别是设计为热补偿环(24)的密封元件，借助于所述密封元件能使所述涡轮机壳体(10)相对于所述排气涡轮增压器的支承壳体(28)密封。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的涡轮机壳体，其特征在于，所述导向格栅(20)具有多个固定的导向叶片(38)。

20.一种用于制造用于驱动设备的排气涡轮增压器的涡轮机壳体(10)的方法，所述方法具有以下步骤：

a)制备涡轮机壳体部分(32)，该涡轮机壳体部分具有至少一个螺旋通道(12，16)，所述螺旋通道能与所述驱动设备的排气系联接，

b)制备导向格栅(20)，所述导向格栅能设置在所述至少一个螺旋通道(12，16)与用于涡轮(18)的接纳室之间的过渡区域中，所述涡轮能设置在所述至少一个螺旋通道(12，16)的下游并且能被排气加载，所述涡轮能以能围绕旋转轴线(A)旋转的方式接纳在所述涡轮机壳体(10)中，

c)在涡轮机壳体上固定地设置所述导向格栅(20)，

其特征在于，

在根据步骤c)在涡轮机壳体上固定地布置所述导向格栅(20)时使该导向格栅与所述涡轮机壳体(10)至少局部地材料结合地连接。

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