CN103354862B - 具有冷却的涡轮机壳体和冷却的轴承壳体以及共同的冷却剂供给的废气涡轮增压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废气涡轮增压器，其具有涡轮机壳体和与所述涡轮机壳体连接的轴承壳体。所述涡轮机壳体具有一冷却剂入口、一设置在所述涡轮机壳体内部的冷却罩和一冷却剂出口。所述轴承壳体具有一冷却剂入口、一设置在所述轴承壳体内部的冷却罩和一冷却剂出口。所述轴承壳体的冷却剂入口与所述涡轮机壳体的冷却剂分支出口连接，并且所述轴承壳体的冷却剂出口与所述涡轮机壳体的冷却剂回流入口连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种废气涡轮增压器，其具有一冷却的涡轮机壳体。
背景技术
废气涡轮增压器用于改进内燃机的效率且因此提高其功率。废气涡轮增压器为此具有一带有涡轮的涡轮机和一带有压缩机轮的压缩机，其中，两个工作轮布置在一共同的轴上。所述涡轮在此经由一联接的内燃机的废气质量流进行驱动并且又驱动所述压缩机轮。所述压缩机压缩所吸入的新鲜空气并且将其向内燃机输送。所述共同的轴支承在所述增压器的轴承壳体中。此外，所述涡轮机的涡轮布置在一涡轮机壳体中并且所述压缩机的压缩机轮布置在一压缩机壳体中。
这种废气涡轮增压器在运行中要满足对于内燃机或者说对于联接的马达的最大不同的要求。所述要求之一在于，接收高温，所述高温例如会由于增压器壳体中的热的废气质量流而出现。
在此情况下，常见的废气涡轮增压器的结构设有单独的壳体，它们分别由一种与在此产生的温度相匹配的材料制成。在此情况下，所述压缩机壳体通常由铝制成，而所述轴承壳体由灰口铸铁制成。所述涡轮机壳体一般来说由于在该区域中产生的高温而由耐高温的镍合金制成。由于针对单个的壳体的相匹配的、不同的材料，所述壳体构造成单独的部件，它们相互连接且此外在此情况下必须相互密封。
不仅所述轴承壳体而且所述涡轮机壳体可以水冷却地实施，其中，所述轴承壳体的冷却循环与所述涡轮机壳体的冷却循环相互独立地实现。因此需要对所述轴承壳体和所述涡轮机壳体经由单独的管道供给冷却水。在此情况下分别需要一供水并且分别需要一排水。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种具有改进的冷却方式的废气涡轮增压器。
该任务通过一具有在本发明中记载的特征的废气涡轮增压器解决。本发明也记载了有利的设计方案和改进方案。
根据本发明，废气涡轮增压器具有一涡轮机壳体和一与所述涡轮机壳体连接的轴承壳体，其中，所述涡轮机壳体具有一冷却剂入口、一设置在所述涡轮机壳体内部的冷却罩和一冷却剂出口，所述轴承壳体具有一冷却剂入口、一设置在所述轴承壳体内部的冷却罩和一冷却剂出口，所述轴承壳体的冷却剂入口与所述涡轮机壳体的一冷却剂分支出口连接，并且所述轴承壳体的冷却剂出口与所述涡轮机壳体的一冷却剂回流入口连接。
这种废气涡轮增压器的优点在于，其需要比已知的废气涡轮增压器更少的构件和更少的结构空间且因此可以比已知的废气涡轮增压器更紧凑地构建。特别是仅需要一个在冷却剂源、优选是内燃机的冷却循环与所述废气涡轮增压器之间的冷却剂供给管道，并且也仅需要一个去往内燃机的冷却循环的冷却剂回流管道。
附图说明
本发明的其它有利的特性从下面的参照附图的阐述中给出。其中：
图1 示出了用于原理性地阐释根据本发明的废气涡轮增压器的冷却系统的草图，
图2 示出了用于说明所述涡轮机壳体的冷却剂入口区域的详细示图以及
图3 示出了用于说明所述涡轮机壳体的冷却剂出口区域的详细示图。
具体实施方式
图1示出了用于原理性地阐释根据本发明的废气涡轮增压器的冷却系统的草图。
根据本发明的废气涡轮增压器具有一涡轮机壳体1和一与所述涡轮机壳体连接的轴承壳体4。所述涡轮机壳体1具有一冷却剂入口5，在所述废气涡轮增压器的运行中，通过所述冷却剂入口向所述涡轮机壳体输送冷却水。所述冷却水例如由所述内燃机的冷却系统提供。
此外，所述涡轮机壳体1具有一冷却剂出口14，在所述废气涡轮增压器的运行中通过所述冷却剂出口输出所述冷却水。从所述涡轮机壳体输出的冷却水例如被回流到所述内燃机的冷却系统上。
此外，在所述涡轮机壳体1内部设置一冷却罩9，在所述废气涡轮增压器的运行中，在所述冷却罩内部传送冷却剂，用以足够地冷却所述涡轮机壳体的组成部分，特别是泄压阀阀座和涡轮机蜗形体。
所述冷却剂入口5与所述冷却罩9经由一冷却剂入口通道5b连接。所述冷却剂出口14与所述冷却罩9经由一冷却剂出口通道16b连接。
从设置在所述冷却剂入口5和所述冷却罩9之间的冷却剂入口通道5b分支出一涡轮机壳体侧的冷却剂分支通道5b。所述冷却剂分支通道直达所述涡轮机壳体的冷却剂分支出口19。在所述涡轮机壳体的冷却剂分支出口19和所述轴承壳体4的冷却剂入口17之间设置一连接软管15。
涡轮机壳体侧的一冷却剂回流通道16a通向所述冷却剂出口通道16b中，所述冷却剂回流通道的另一端部段与所述涡轮机壳体的一冷却剂回流入口20连接。所述涡轮机壳体的冷却剂回流入口20经由一连接软管16与所述轴承壳体的一冷却剂出口18连接。
所述轴承壳体4的冷却剂入口17在所述轴承壳体内部经由一轴承壳体侧的冷却剂入口通道17a与所述轴承壳体的冷却罩7连接。通过所述冷却罩7，在所述废气涡轮增压器的运行中传送冷却剂，用以足够地冷却所述轴承壳体的组成部分、特别是轴承元件和密封元件。
所述轴承壳体4的冷却罩7经由一轴承壳体侧的冷却剂出口通道18a与所述轴承壳体的冷却剂出口18连接。
因此在所述废气涡轮增压器的运行中经由所述涡轮机壳体1的冷却剂入口5接收冷却剂。所述冷却剂在所述涡轮机壳体内部被划分成第一冷却剂流和第二冷却剂流，所述第一冷却剂流用于冷却所述涡轮机壳体的构件。所述第二冷却剂流经由所述涡轮机壳体侧的冷却剂分支通道5a和所述连接线缆（Verbindungskabel）15向所述轴承壳体4的冷却剂入口17输送，在那里进入所述轴承壳体侧的冷却剂入口通道17a中，通过所述轴承壳体侧的冷却剂入口通道向所述轴承壳体的冷却罩7引导并且在那里用于冷却所述轴承壳体的构件。离开所述轴承壳体的冷却罩7的第二冷却剂流经由所述轴承壳体侧的冷却剂出口通道18a转交到所述轴承壳体的冷却剂出口18处并且从那里出来，经由一连接线缆16朝所述涡轮机壳体的冷却剂回流入口20回流。在那里所述回流的冷却剂进入到所述涡轮机壳体侧的冷却剂回流通道16a中。最后，在所述涡轮机壳体内部，在所述冷却剂出口通道16b的区域中，离开所述涡轮机壳体的冷却罩9的第一冷却剂流和通过所述冷却剂回流通道16a从轴承壳体回流的第二冷却剂流又引导到一起。所述引导到一起的冷却剂流通过所述涡轮机壳体的冷却剂出口14输出并且回流到内燃机的冷却系统上。
因此，所述轴承壳体的冷却剂输入和输出在前面描述的实施例的情况下不是经由所述轴承壳体的直接与所述内燃机的冷却系统连接的管道进行，而是经由所述涡轮机壳体进行。为此，所述涡轮机壳体与所述轴承壳体经由所述连接软管连接。在所述涡轮机壳体内部分支出用于所述轴承壳体的冷却剂。在所述涡轮机壳体内部，从所述轴承壳体回流的冷却剂再次与从所述涡轮机壳体的冷却罩输出的冷却剂引导到一起。
优选所述冷却剂的上述分支直接在所述涡轮机壳体的冷却罩9之前进行，并且所述冷却剂的引导到一起是直接在所述冷却罩之后进行的。
上面描述的废气涡轮增压器的冷却系统的构造的优点在于，所述冷却剂的入流和回流的横截面可以作为定义的节流横截面来设计，如下面还将参照图2和3阐述。该设计以有利的方式以如下方式进行，使得避免了涡轮机壳体中的冷却剂的堵塞效应的出现，并且以如下方式调节所述冷却剂的压力比，使得分支出一定义的冷却剂体积流。
在冷却剂分支定位在所述涡轮机壳体的冷却罩9的区域内部、特别是在所述涡轮的冷却罩的区域中的情况下，通过改变的流体比而产生一去往所述轴承壳体的未定义的冷却剂分支流。
图2示出了用于说明所述涡轮机壳体的冷却剂入口区域的详细示图。
在这一点上，在图2a中首先示出了一废气涡轮增压器的侧视图。所述废气涡轮增压器具有一涡轮机壳体1和一轴承壳体4。所述涡轮机壳体的冷却剂入口区域位于所述涡轮机壳体的下部分中并且在那里命名为细节Z。隶属于细节Z的主要是所述涡轮机壳体1的部分区域、所述涡轮机壳体的冷却剂入口5、所述涡轮机壳体的冷却剂入口通道5b、所述涡轮机壳体的冷却剂分支通道5a、一节流横截面5c1以及所述涡轮机壳体的冷却剂分支出口19，所述节流横截面在所述冷却剂入口通道5a中布置在所述冷却剂分支通道的分支和所述涡轮机壳体的冷却罩之间的区域中。
所述涡轮机壳体的冷却剂出口区域位于所述涡轮机壳体的上部分中，并且主要包括所述涡轮机壳体1的部分区域、所述涡轮机壳体的冷却剂出口通道16b和所述涡轮机壳体的冷却剂出口14。
此外，从图2a中可见，所述涡轮机壳体的冷却剂分支出口19经由一连接软管15与所述轴承壳体4的冷却剂入口17连接。经由所述连接软管15，在所述废气涡轮增压器的运行中将分支出的冷却剂向所述轴承壳体输送。
此外，从图2a中可见，所述轴承壳体4的冷却剂出口18经由一连接软管16与所述涡轮机壳体的冷却剂回流入口20连接。经由所述连接软管16，在所述废气涡轮增压器的运行中将在所述轴承壳体中使用的冷却剂向所述涡轮机壳体回流。
在图2b中放大地展示了在图2a中所示的细节Z。从图2b中说明了特别是所述节流横截面5c1和5c2。所述节流横截面5c2位于所述冷却剂分支通道5a中。所述节流横截面5c1在所述冷却剂入口通道5b中设置在所述冷却剂分支通道5a的分支和所述涡轮机壳体的冷却罩9之间的区域中。所述节流横截面以如下方式调节，使得所述入流的冷却剂的压力比防止了阻塞效应的引起，并且分支出一定义的冷却剂体积流。
图3示出了用于说明所述涡轮机壳体的冷却剂出口区域的详细示图。
在这一点上在图3a中首先示出了一废气涡轮增压器的侧视图。所述废气涡轮增压器具有一涡轮机壳体1和一轴承壳体4。所述涡轮机壳体的冷却剂入口区域位于所述涡轮机壳体的下部分中。隶属于所述冷却剂入口区域的主要是所述涡轮机壳体1的部分区域、所述涡轮机壳体的冷却剂入口5、所述涡轮机壳体的冷却剂入口通道5b、所述涡轮机壳体的冷却剂分支通道5a、一节流横截面5c1以及所述涡轮机壳体的冷却剂分支出口19，所述节流横截面在所述冷却剂入口通道5a中布置在所述冷却剂分支通道的分支和所述涡轮机壳体的冷却罩之间的区域中。
所述涡轮机壳体的冷却剂出口区域位于所述涡轮机壳体的上部分中并且在那里命名为细节Z。隶属于所述细节Z的主要是所述涡轮机壳体1的部分区域、所述涡轮机壳体的冷却剂出口通道16b、所述涡轮机壳体的冷却剂回流入口20、所述涡轮机壳体的冷却剂回流通道16a和所述涡轮机壳体的冷却剂出口14。
此外，从图3a中可见，所述涡轮机壳体的冷却剂分支出口19经由一连接软管15与所述轴承壳体4的冷却剂入口17连接。经由所述连接软管15，在所述废气涡轮增压器的运行中将分支出的冷却剂向所述轴承壳体输送。
此外，从图3a中可见，所述轴承壳体4的冷却剂出口18经由一连接软管16与所述涡轮机壳体的冷却剂回流入口20连接。经由所述连接软管16，在所述废气涡轮增压器的运行中将在所述轴承壳体中使用的冷却剂向所述涡轮机壳体回流。
在图3b中放大地展示了在图3a中所示的细节Z。从图3b中说明了特别是所述节流横截面16c1和16c2。所述节流横截面16c1位于所述涡轮机壳体的冷却剂回流通道16a中。所述节流横截面16c2在所述冷却剂出口通道16b中设置在所述冷却罩9和所述冷却剂回流通道16a的入口之间的区域中。所述节流横截面以如下方式调节，使得所述回流的冷却剂的压力比防止了阻塞效应的引起。
Claims (5)
1.废气涡轮增压器，其具有一涡轮机壳体（1）和一与所述涡轮机壳体连接的轴承壳体（4），其中，
所述涡轮机壳体具有一冷却剂入口（5）、一设置在所述涡轮机壳体内部的冷却罩（9）和一冷却剂出口（14），
所述轴承壳体具有一冷却剂入口（17）、一设置在所述轴承壳体内部的冷却罩（7）和一冷却剂出口（18），
其特征在于，所述轴承壳体的冷却剂入口（17）与所述涡轮机壳体的一冷却剂分支出口（19）连接，并且所述轴承壳体的冷却剂出口（18）与所述涡轮机壳体的一冷却剂回流入口（20）连接；其中，所述轴承壳体的冷却剂入口（17）与所述涡轮机壳体的冷却剂分支出口（19）借助于一软管（15）连接，并且所述轴承壳体的冷却剂出口（18）与所述涡轮机壳体的冷却剂回流入口（20）借助于一软管（16）连接；其中，在所述涡轮机壳体（1）内部在所述冷却剂入口（5）和所述冷却罩（9）之间设置一冷却剂入口通道（5b），并且
从所述冷却剂入口通道（5b）分支出一冷却剂分支通道（5a），所述冷却剂分支通道与所述涡轮机壳体的冷却剂分支出口（19）连接；在所述冷却剂分支通道（5a）中设置一节流横截面（5c2）。
2.按照权利要求1所述的废气涡轮增压器，其特征在于，在所述冷却剂入口通道（5b）中在所述冷却剂分支通道的分支和所述涡轮机壳体的冷却罩（9）之间的区域中设置另一节流横截面（5c1）。
3.按照前述权利要求中任一项所述的废气涡轮增压器，其特征在于，
在所述涡轮机壳体（1）内部在所述冷却罩（9）和所述冷却剂出口（14）之间设置一冷却剂出口通道（16b），并且
设置一冷却剂回流通道（16a），其通向所述冷却剂出口通道（16b）中，并且其另一个端部区域与所述冷却剂回流入口（20）连接。
4.按照权利要求3所述的废气涡轮增压器，其特征在于，在所述冷却剂回流通道（16a）中设置一节流横截面（16c1）。
5.按照权利要求4所述的废气涡轮增压器，其特征在于，在所述冷却剂出口通道（16b）中在所述冷却罩（9）和所述冷却剂回流通道（16a）的入口之间的区域中设置另一节流横截面（16c2）。
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