CN104145102A - 涡轮壳体以及增压器 - Google Patents

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Abstract

涡轮壳体(1)具有包含壳体舌片(31)的涡旋流路(23)。在壳体舌片(31)的涡旋流路(23)侧的壁面(S)形成有槽部(凹口)(33)。槽部(33)在壁面(S)中位于靠近凸缘(19)侧的边缘部(Sf)的位置。槽部(33)从壳体舌片(31)的前端侧沿涡旋流路(23)的延伸方向延伸。在与涡旋流路(23)的延伸方向正交的剖面中，槽部(33)的最深部分的曲率半径比壳体舌片(31)的壁面(S)的最小曲率半径小。

Description

涡轮壳体以及增压器
技术领域
本发明涉及增压器的容纳涡轮叶轮的涡轮壳体等。
背景技术
近年来，关于增压器所使用的涡轮壳体进行了各种开发。一般的涡轮壳体的结构如下。
在涡轮壳体的内部形成有用于容纳涡轮叶轮的叶轮容纳空间。另外，在涡轮壳体的叶轮容纳空间的轴向的一端侧形成有环状的凸缘，该环状的凸缘通过G型连接件能够紧固连结(能够结合)于轴承壳体的环状的对象凸缘。
在涡轮壳体的与上述轴向交叉的一侧形成有用于导入排出气体的气体导入通路。另外，在涡轮壳体的内部的叶轮容纳空间的周围形成有涡旋状的涡旋流路，该涡旋流路与叶轮容纳空间以及气体导入通路连通，涡旋流路的流路面积从涡形开始侧朝向涡形结束侧逐渐变小。并且，在涡轮壳体的上述轴向的另一端侧形成有用于将排出气体排出的气体排出通路，该气体排出通路与叶轮容纳空间连通。
在涡轮壳体的内部的气体导入通路和涡旋流路的涡形结束侧之间以隔开方式形成有壳体舌片(壳体舌部)，该壳体舌片的壁厚朝向前端侧逐渐变薄。
因此，在使具备一般的涡轮壳体的增压器运转的情况下，从气体导入通路导入的排出气体经由涡旋流路流通到叶轮容纳空间，从而利用排出气体的压力能使涡轮叶轮产生旋转力，使与涡轮叶轮同轴状地一体设置的压缩机叶轮旋转。由此，能够对供给到发动机的空气进行增压(压缩)。此外，在叶轮容纳空间流通的排出气体从气体排出通路向涡轮壳体的外侧排出。
此外，作为与本发明相关的现有技术，有专利文献1及专利文献2所示的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－144664号公报
专利文献2：日本特开平7－49036号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，增压器的运转中，壳体舌片的两方的壁面(气体导入通路侧的壁面和涡旋流路侧的壁面)暴露在高温的排出气体中，在壳体舌片上产生高的热应力，容易产生裂缝。另外，凸缘由G型连接件牢固地紧固连结于轴承壳体的对象凸缘，在凸缘的根部分局部地产生高的应力，存在产生裂缝的情况。并且，壳体舌片位于凸缘的附近，具有产生于壳体舌片的裂缝向凸缘侧(径方向外侧)进展的倾向。因此，若不能防止产生于壳体舌片的裂缝向凸缘侧进展，则根据增压器的运转状况，存在产生于壳体舌片的裂缝与产生于凸缘的裂缝连接，而使涡轮壳体的耐久性降低的可能性。也就是，为了提高涡轮壳体的耐久性，进行控制而不使产生于壳体舌片的裂缝向凸缘侧进展成为有效的方法。
本发明的目的在于提供一种能够提高耐久性的涡轮壳体等。
用于解决课题的方案
本发明的第一方案的主旨是一种涡轮壳体，是安装于轴承壳体的增压器的涡轮壳体，其特征在于，具备：叶轮容纳部，其容纳涡轮叶轮；凸缘，其具有用于将上述涡轮叶轮插入到上述叶轮容纳部的开口部；以及涡旋流路，其沿上述叶轮容纳部的外周形成，而且具有与用于将气体导入上述叶轮容纳部的气体导入通路连通的涡形开始部、和与上述叶轮容纳部连通的涡形结束部，上述涡旋流路包含壳体舌片，该壳体舌片以隔开该上述涡形结束部和上述气体导入通路之间的方式沿上述叶轮容纳部的上述外周形成，上述壳体舌片具有：朝向其前端侧逐渐变薄的壁厚；以及形成于涡旋流路侧的壁面，且从其上述前端侧沿上述涡旋流路的延伸方向延伸的槽部，上述槽部位于靠近上述凸缘的边缘部的位置。
此外，“上述壳体舌片的前端侧”是不仅包含上述壳体舌片的前端而且还包含靠近上述壳体舌片的前端的位置的意思。
本发明的第二方案的主旨是一种增压器，利用来自发动机的气体的能量对供给到上述发动机侧的空气进行增压，其特征在于，具备第一方案的涡轮壳体。
发明的效果如下。
根据本发明，由于能够防止产生于壳体舌片的槽部附近的裂缝向凸缘侧进展，因此产生于壳体舌片的裂缝与产生于凸缘的裂缝不会连接。即、能够提供一种可提高耐久性的涡轮壳体。
附图说明
图1(a)是沿图2中的IA-IA线的剖视图，图1(b)是图1(a)的箭头部IB的放大图。
图2是沿图5中的II-II线的剖视图。
图3是本发明的一个实施方式的涡轮壳体的右侧视图。
图4是本发明的一个实施方式的涡轮壳体的左侧视图。
图5是本发明的一个实施方式的增压器的一部分的正剖视图。
具体实施方式
参照图1至图5对本发明的一个实施方式进行说明。此外，如附图所示，“R”是右方向，“L”是左方向。
如图5所示，本发明的实施方式的涡轮壳体(壳体主体)1用于增压器3，该增压器3利用来自发动机(省略图示)的排出气体(气体的一例)的能量对供给到发动机的空气进行增压(压缩)，该涡轮壳体容纳增压器3的涡轮叶轮5。另外，涡轮壳体1能够安装于增压器3的轴承壳体7。
在此，在轴承壳体7的左端部形成有环状的凸缘(相手凸缘)9，在轴承壳体7内设有多个(仅图示一个)轴承11。另外，在多个轴承11上以能够旋转的方式设有向左右方向延伸的转子轴(涡轮轴)13，在该转子轴13的左端部一体形成有上述的涡轮叶轮5。此外，在转子轴13的右端部一体地设有压缩机叶轮(省略图示)，换言之，压缩机叶轮经由转子轴13与涡轮叶轮5以同轴状地一体设置，在轴承壳体7的右侧，设有容纳压缩机叶轮的压缩机壳体(省略图示)。
接着，对本发明的实施方式的涡轮壳体1的具体的结构进行说明。
如图2至图4所示，在涡轮壳体1的内部形成有用于容纳涡轮叶轮5的叶轮容纳空间(叶轮容纳部)15。另外，在涡轮壳体1的叶轮容纳空间15的轴向AD的一端侧(右端侧)形成有环状的凸缘19，该环状的凸缘19由G型连接件(连接件的一例)17而能够紧固连结(能够结合)于轴承壳体7的环状的凸缘9。凸缘19具有用于将涡轮叶轮5插入到叶轮容纳空间15的开口部19a。开口部19a具有涡轮叶轮5的直径以上的直径，且与叶轮容纳空间15连通。此外，如图1(a)所示，开口部19a也可以形成为锥形，以便轴承壳体7的左端部嵌入其内部。
在涡轮壳体1的叶轮容纳空间15的与轴向AD交叉的一侧形成有用于导入排出气体的气体导入通路(气体导入口)21，该气体导入通路21能够与发动机的排气歧管(省略图示)连接。另外，在涡轮壳体1的内部的叶轮容纳空间15的径向外侧形成有涡旋状的涡旋流路23。换言之，涡旋流路23沿叶轮容纳空间15的外周形成。该涡旋流路23使叶轮容纳空间15以及气体导入通路21连通。涡旋流路23的流路面积从与气体导入通路21连通的涡形开始侧(涡形开始部)23s朝向与叶轮容纳空间15连通的涡形结束侧(涡形结束部)23e逐渐变小。
在涡轮壳体1的叶轮容纳空间15的轴向AD的另一端侧(左端侧)形成有用于将排出气体排出的气体排出通路(气体排出口)25。气体排出通路25与叶轮容纳空间15连通。另外，在涡轮壳体1的气体排出通路25的径向外侧形成有用于将排出气体排出的气体排出通路(气体排出口)27。气体排出通路25以及气体排出通路27经由连接管(省略图示)能够与净化排出气体的催化剂(省略图示)连接。并且，在涡轮壳体1的内部的叶轮容纳空间15的径向外侧形成有旁通通路(旁通孔)29。旁通通路29使从气体导入通路21导入的排出气体旁通至气体排出通路27侧(涡轮壳体1的出口侧)。旁通通路29的开口部通过废气门阀(省略图示)的动作而能够开闭。
如图2所示，在涡轮壳体1的内部的气体导入通路21与涡旋流路23的涡形结束侧23e之间以隔开方式突出形成有壳体舌片(壳体舌部)31。换言之，壳体舌片31沿叶轮容纳空间15的外周形成。另外，壳体舌片31具有气体导入通路21侧的壁面W和涡旋流路23侧的壁面S，壳体舌片31的壁厚朝向前端侧逐渐变薄。
如图1(a)以及图2所示，在壳体舌片31的涡旋流路23侧的壁面S形成有槽部(凹口)33。槽部33位于靠近凸缘19侧的边缘部Sf的位置。槽部33从壳体舌片31的前端侧沿涡旋流路23的延伸方向延伸。另外，在与壳体舌片31交叉、而且与涡旋流路23的延伸方向正交的剖面中，槽部33的最深部分的曲率半径比壳体舌片31的涡旋流路23侧的壁面S的最小曲率半径小。此外，也可以构成为将槽部33个数设为多个，使多个槽部33从壳体舌片31的前端沿涡旋流路23延伸。
并且，如图1(b)所示，在叶轮容纳空间15的轴向AD的剖面(换言之，在与壳体舌片31交叉、而且与涡旋流路23的延伸方向正交的剖面)中，槽部33位于以交点IP为中心、与第一假想基准线L1成20～80度的角度、优选40～60度的角度的位置。在此，第一假想基准线L1是指，在与壳体舌片31交叉、而且与涡旋流路23的延伸方向正交的剖面中，通过壳体舌片31的壁厚最薄的部位而且与叶轮容纳空间15的轴向AD(换言之，涡旋流路23的延伸方向)正交的假想线。另外，第二假想基准线L2是指，在与壳体舌片31交叉、而且与涡旋流路23的延伸方向正交的剖面中，通过壳体舌片31的涡旋流路23侧的壁面S的凸缘19侧的边缘部Sf、而且与叶轮容纳空间15的轴向AD平行的(换言之，与涡旋流路23的延伸方向正交的)假想线。另外，将槽部33的角度位置θ设定为20度以上是因为，若未满20度，则难以充分防止在壳体舌片31的槽部33附近产生的裂缝向凸缘19侧(径方向外侧)进展。另一方面，将槽部33的角度位置θ设定为80度以下是因为，若超过80度，则难以防止凸缘19侧的裂缝的引起。
接着，对本发明的实施方式的作用以及效果进行说明。
在使具备涡轮壳体1的增压器3运转的情况下，从气体导入通路21导入的排出气体经由涡旋流路23流通到叶轮容纳空间15，从而利用排出气体的压力能量使涡轮叶轮5产生旋转力，使压缩机叶轮旋转。由此，能够对引入压缩机壳体1内的空气进行压缩并从压缩机壳体排出，能够对供给到发动机的空气进行增压。此外，在叶轮容纳空间15流通的排出气体从气体排出通路25向涡轮壳体1的外侧排出。
在增压器3的运转中，若压缩机叶轮的出口侧的压力达到设定压力，则通过废气门阀的动作而打开旁通通路29的开口部，使从气体导入通路21流入涡轮壳体1内的排出气体旁通至其他气体排出通路27侧，从而抑制增压压力的过度上升。另外，在打开了旁通通路29的开口部后，若压缩机叶轮的出口侧的压力未满设定压力，则通过废气门阀的动作而关闭旁通通路29的开口部。
在此，由于在壳体舌片31的涡旋流路23侧的壁面S的靠近凸缘19侧的边缘部Sf的位置形成有槽部33，且槽部33从壳体舌片31的前端沿涡旋流路23延伸，因此能够使增压器3运转中产生于壳体舌片31的热应力集中于槽部33附近。特别是，由于槽部33的最深部分的曲率半径比壳体舌片31的涡旋流路23侧的壁面S的最小曲率半径小，因此能够使该热应力更加集中于槽部33附近。由此，能够抑制在壳体舌片31的槽部33附近以外的部位产生裂缝，充分防止在壳体舌片31的槽部33附近产生的裂缝向凸缘19侧(径向外侧)进展。
因此，根据本发明的实施方式，产生于壳体舌片31的裂缝和产生于凸缘19的裂缝不会连接，能够实现涡轮壳体1的长寿命化，使涡轮壳体1的耐久性提高至高水平。
此外，本发明并不限于上述的实施方式的说明，通过进行适当的变更，能够以各种方式实施。另外，本发明所包含的权利范围并不限定于这些实施方式。
产生上的可利用性
根据本发明，能够防止壳体舌片的裂缝向凸缘侧进展。因此能够提供可提高耐久性的涡轮壳体。

Claims (4)

1.一种涡轮壳体，是安装于轴承壳体的增压器的涡轮壳体，其特征在于，具备：
叶轮容纳部，其容纳涡轮叶轮；
凸缘，其具有用于将上述涡轮叶轮插入到上述叶轮容纳部的开口部；以及
涡旋流路，其沿上述叶轮容纳部的外周形成，而且具有与用于将气体导入上述叶轮容纳部的气体导入通路连通的涡形开始部、和与上述叶轮容纳部连通的涡形结束部，
上述涡旋流路包含壳体舌片，该壳体舌片以隔开该上述涡形结束部和上述气体导入通路之间的方式沿上述叶轮容纳部的上述外周形成，
上述壳体舌片具有：朝向其前端侧逐渐变薄的壁厚；以及形成于涡旋流路侧的壁面、且从其上述前端侧沿上述涡旋流路的延伸方向延伸的槽部，
上述槽部位于靠近上述凸缘的边缘部的位置。
2.根据权利要求1所述的涡轮壳体，其特征在于，
在与上述壳体舌片交叉而且与上述涡旋流路的上述延伸方向正交的剖面中，上述槽部的最深部分的曲率半径比上述壳体舌片的上述涡旋流路侧的上述壁面的最小曲率半径小。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮壳体，其特征在于，
在与上述壳体舌片交叉而且与上述涡旋流路的上述延伸方向正交的剖面中，在假定了通过上述壳体舌片的壁厚最薄的部位而且与上述涡旋流路的上述延伸方向正交的第一假想基准线、通过上述壳体舌片的上述涡旋流路侧的上述壁面中的上述凸缘侧的边缘部而且与上述涡旋流路的上述延伸方向正交的第二假想基准线、以及上述第一假想基准线及第二假想基准线的交点的情况下，上述槽部位于以上述交点为中心与上述第一假想基准线成20～80度的角度的位置。
4.一种增压器，利用来自发动机的气体的能量对供给到上述发动机侧的空气进行增压，其特征在于，
具备权利要求1～3中任一项所述的涡轮壳体。
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