CN105637194A - 涡轮壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种涡轮壳体。所述涡轮壳体具备：涡旋部；平板状的环状盖部(6)，以一个端面抵接于涡旋部的凸缘部(20a)的状态配置，并与凸缘部(20a)焊接；环状密封部(4)，从焊接于环状盖部(6)的另一个端面的内周侧的基端部(4a)朝向配置于比基端部(4a)更靠径向外侧的前端部(4b)延伸，并由能够弹性变形的部件构成；及多个螺纹衬套(16)，分别焊接于环状盖部(6)的另一个端面的外周侧的多处，并且具有紧固有沿旋转轴方向被插入的螺栓(40)的紧固孔(16a)，关于环状密封部(4)，通过轴承壳体(30)经由垫圈(41)的支承面向环状盖部(6)按压，其前端部(4b)与轴承壳体(30)的外周面(30c)接触而弹性变形，并且形成向绕旋转轴的全周延伸的密封区域。

Description

涡轮壳体
技术领域
本发明涉及一种涡轮壳体。
背景技术
目前，已知有一种涡轮增压器，其利用由引擎导入的排气能量使涡轮机叶轮旋转，并使设置于与涡轮机叶轮同轴上的压缩机叶轮进行旋转，从而向进气歧管供给加压空气。近年来，要求涡轮增压器轻量化和低热容量化，并提出有使用板金制的涡轮壳体，来代替现有的铸造制的涡轮壳体。(例如，参考专利文献1。)。
涡轮增压器的涡轮壳体与轴承壳体的接触部由螺栓等接合。在该接触部的接触面，优选形成用于不使排气从涡轮壳体的内部泄漏到外部的密封区域。
专利文献1中，涡轮壳体的连结部与轴承壳体在涡轮机叶轮的绕旋转轴的周向的多处通过螺栓接合。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/141380号
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，关于专利文献1所公开的通过螺栓进行的接合，在涡轮壳体与轴承壳体的接触部，存在无法在遍及涡轮机叶轮的绕旋转轴的全周上形成密封区域，而导致与螺栓的近旁区域相比其他区域的密封性能变低的问题。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种提高了涡轮壳体与轴承壳体的接触部的密封性能的涡轮壳体。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的本发明采用以下方法。
本发明所涉及的涡轮壳体，其为连结于能够旋转地支承涡轮机叶轮的轴承壳体的涡轮壳体，所述涡轮壳体具备：涡旋部，形成为具有周壁部和底面部的有底筒状，并且在该周壁部的前端形成有向与所述旋转轴正交的径向突出的凸缘部，该有底筒状的内部形成有从排气流入口流入的排气所流动的涡状的排气流路；平板状的环状盖部，以一个端面抵接于所述凸缘部的状态配置，并与该凸缘部焊接；环状密封部，从焊接于所述环状盖部的另一个端面的内周侧的基端部朝向配置于比该基端部更靠所述径向外侧的前端部延伸，并由能够弹性变形的部件构成；及多个连结部，分别焊接于所述环状盖部的所述另一个端面的外周侧的多处，并具有紧固有沿所述旋转轴方向被插入的紧固件的紧固孔；关于所述环状密封部，通过所述轴承壳体经由所述紧固件的支承面朝向所述环状盖部按压，所述前端部与该轴承壳体的外周面接触而弹性变形，并且形成向绕所述旋转轴的全周延伸的密封区域。
根据本发明所涉及的涡轮壳体，通过将紧固件紧固于连结部的紧固孔，轴承壳体经由紧固件的支承面向环状盖部的另一个端面按压。若轴承壳体朝向环状盖部按压并与环状密封部的前端部接触，则环状密封部弹性变形。弹性变形的环状密封部产生将其前端部向轴承壳体的外周面按压的方向的复原力，并且在与轴承壳体的外周面之间形成向绕旋转轴的全周延伸的密封区域。
通过这样做，能够提供一种提高了涡轮壳体与轴承壳体的接触部的密封性能的涡轮壳体。
根据本发明的第一方式的涡轮壳体，所述涡旋部、所述环状盖部及所述环状密封部分别通过对一块板金进行加工而形成。
通过这样做，能够提供一种轻量化以及低热容量化的涡轮壳体。
发明效果
根据本发明，能够提供一种提高了涡轮壳体与轴承壳体的接触部的密封性能的涡轮壳体。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的涡轮增压器的立体图。
图2是图1所示的涡轮壳体的分解立体图。
图3是图1所示的涡轮壳体的主视图。
图4是图1所示的涡轮增压器的侧视图。
图5是图4所示的涡轮增压器的剖视图。
图6是图5所示的涡轮增压器的局部放大图，是表示轴承壳体连结于涡轮壳体之前的状态的图。
图7是图5所示的涡轮增压器的局部放大图，是表示轴承壳体连结于涡轮壳体的状态的图。
图8是表示涡轮增压器的第1变形例的局部放大图。
图9是表示涡轮增压器的第2变形例的局部放大图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的第一实施方式的涡轮增压器进行说明。
本实施方式的涡轮增压器100例如为，具备可变喷嘴机构3的VG(VariableGeometry)涡轮增压器。VG涡轮增压器在涡轮壳体1的内部具备可变喷嘴机构3。可变喷嘴机构3通过调整由喷嘴开度而导入的排气的流量，由此适当地调整涡轮机叶轮的转速。
如图1及图2所示，本实施方式的涡轮壳体1由涡旋部2、环状盖部6、环状密封部4及多个螺纹衬套16(连结部)构成。如图1所示，涡轮壳体1连结于能够旋转地支承涡轮机叶轮(未图示)的轴承壳体30。图1中的符号7表示涡轮机叶轮的旋转轴所延伸的方向(以下，将该方向称为旋转轴7。)。
在由涡轮壳体1与轴承壳体3连结而构成的涡轮增压器100的内部，配置有可变喷嘴机构3和涡轮机叶轮。
如图2所示，涡旋部2形成为具有周壁部20和底面部22的有底筒状。如图3及图5所示，在有底筒状的涡旋部2的内部，沿周壁部20涡状地形成有排气流路2A。并且，在底面部22的被涡状地形成的排气流路2A所包围的位置贯通有排气流出口2B。
如图5所示，该涡状的排气流路2A的底面22a为凸出于底面部22的反面侧的形状。并且，排气流路2A的流路截面积以从图2等所示的排气流入口24朝向排气流出口2B逐渐变小的方式形成。由此，底面部22的反面侧形成为凹凸形状，并形成排气流出口2B所贯通的底面22b以及凸出于底面部22的反面侧的底面22a。
而且，如图5所示，在涡旋部2的周壁部20的前端形成有向与旋转轴7正交的径向突出的凸缘部20a。
而且，如图2所示，在排气流路2A的上游端形成有排气流入口24。在排气流入口24，例如通过焊接接合有平板状的引擎侧凸缘部10。引擎侧凸缘部10上形成有紧固孔10b，通过螺栓与排气管(未图示)紧固。
从引擎排出的高温排气经由引擎侧凸缘部10的开口10a流入排气管通过引擎侧凸缘部10紧固的涡轮增压器100的排气流入口24。从排气流入口24流入的排气用作使配置于涡旋部2的内部的涡轮机叶轮旋转的动力之后，从排气流出口2B流入排气部8的一个端部8a并从另一个端部8b排出。
如图5所示，环状盖部6为以一个端面抵接于凸缘部20a的状态配置的平板状的部件。环状盖部6的径向周边部与凸缘部20a的径向周边部在遍及绕旋转轴7的全周上通过焊接而接合。因此，排气流路2A内的排气不从凸缘部20a与环状盖部6的一个端面相抵接的位置向外部泄漏。
如图6及图7所示，环状密封部4为从基端部4a朝向前端部4b延伸的环状的部件，由能够弹性变形的金属部件构成。如图6及图7所示，基端部4a相对于环状盖部6焊接于环状盖部6的另一个端面(和与凸缘部20a的接触面不同的面)的径向内周侧。如图6及图7所示，前端部4b配置于比基端部4a更靠径向外侧。
如图5至图7所示，螺纹衬套16(连结部)焊接于环状盖部6的另一个端面(和与凸缘部20a的接触面不同的面)的外周侧。如图2至图4所示，螺纹衬套16分别与环状盖部6的周向上的多处焊接。如图5及图7所示，由螺栓40及垫圈41构成的紧固件沿旋转轴7被插入螺纹衬套16而与螺纹衬套16连结。
图3中，符号20b表示构成涡状地形成的排气流路2A的卷绕结束部的舌部。图3中，在周向上大致均等地配置有多个螺纹衬套16，但在舌部20b的附近，可以以更接近的间隔来配置螺纹衬套16。通过如此配置，能够进一步可靠地防止在因受到热影响而变形可能性大的舌头部20b的附近的排气的泄露。
在螺栓40的外周面形成有外螺纹部，在螺纹衬套16的紧固孔16b的内周面形成有内螺纹部。螺栓40的外螺纹部通过使螺栓40旋转，而紧固于螺纹衬套16的内螺纹部。
如图7所示，若使螺栓40旋转并紧固于螺纹衬套16的紧固孔16b，则螺栓40的头部40a与垫圈41的上表面接触。而且，通过垫圈41沿旋转轴7向螺纹衬套16侧按压，从而以垫圈下表面的径向的外周侧与螺纹衬套16的外侧端面16a接触的状态被固定。
并且如图7所示，同样地，若使螺栓40旋转而紧固于螺纹衬套16的紧固孔16b，则垫圈41沿旋转轴7向螺纹衬套16侧按压，从而以垫圈41的下表面的径向的内周侧与轴承壳体30的外周面30b接触的状态被固定。此时，轴承壳体30的周边部和可变喷嘴机构3的周边部以被夹持的状态保持于垫圈41与环状盖部6之间。通过轴承壳体30的周边部和可变喷嘴机构3的周边部被夹持于垫圈41与环状盖部6之间，成为轴承壳体30及可变喷嘴机构3在旋转轴7方向的位置分别被固定的状态。
如图6及图7所示，通过轴承壳体30的凸缘部30a经由紧固件42的垫圈41的支承面朝向环状盖部6按压，环状密封部4的前端部4b与轴承壳体30的外周面30c接触。由此，环状密封部4从如图6所示的状态弹性变形为如图7所示的状态。
若环状密封部4成为如图7所示的弹性变形的状态，则产生将前端部4b向轴承壳体30的外周面30c按压的方向的复原力。由此，在环状密封部4的前端部4b与轴承壳体30的外周面30c之间形成有向绕旋转轴7的全周延伸的密封区域。
如图6及图7所示，由于环状密封部4的前端部4b比环状密封部4的基端部4a更靠径向的外侧配置，因此前端部4b按压于轴承壳体30的外周面30c的复原力具有沿旋转轴7朝向轴承壳体30的旋转轴方向分量、以及沿与旋转轴7正交的径向朝向旋转轴7的中心的径向分量。通过复原力具有径向分量，向轴承壳体30，赋予从向其周向的全周延伸的密封区域朝向旋转轴7的中心移动的复原力。由此，轴承壳体30调整为不偏心。
构成涡轮壳体1的涡旋部2、环状盖部6以及环状密封部4分别通过对一块薄板板金进行加工而形成。即利用弯曲加工、冲压加工等方法将平板状的一块板金塑性变形为规定形状，并且利用冲孔加工等，部分地切除不需要的部位而形成。并且，作为这些涡旋部2、环状盖部6以及环状密封部4的材质，适合使用例如奥氏体系不锈钢等的耐热钢。
如以上说明，根据本实施方式的涡轮壳体1，通过将螺栓40紧固于螺纹衬套16(连结部)的紧固孔16b，轴承壳体30经由垫圈41的支承面朝向环状盖部6的另一个端面按压。若轴承壳体30朝向环状盖部6按压而与环状密封部4的前端部4b接触，则环状密封部4弹性变形。弹性变形的环状密封部4产生将其前端部4b向轴承壳体30的外周面30c按压的方向的复原力，并且在与轴承壳体30的外周面30c之间形成向绕旋转轴7的全周延伸的密封区域。
通过这样做，能够提供一种提高了涡轮壳体1与轴承壳体30的接触部的密封性能的涡轮壳体1。
而且，根据本实施方式的涡轮壳体1，涡旋部2、环状盖部6以及环状密封部4分别通过对一块薄板板金进行加工而形成。
通过这样做，能够提供一种轻量化以及低热容量化的涡轮壳体1。
〔其他实施方式〕
以上说明中，将环状密封部的形状设为图6及图7所示的形状，但也可以为其他方式。例如，可以设为图8所示的第1变形例的环状密封部4'的形状。
关于第1变形例的环状密封部4'，沿旋转轴7从基端部4'a到倾斜角变化的变化点4'c的长度L2比从变化点4'c到前端部4'b的长度L1长。并且，轴承壳体30'的凸缘部30'a的外周面30'c与环状密封部4'所呈的角θ1变大。
通过设为图8所示的环状密封部4'的形状，从而增加前端部4'b的弹性变形的位移量，随此能够增加复原力。
而且，也可以将环状密封部的形状设为例如图9所示的第2变形例的环状密封部4”的形状。
关于第1变形例的环状密封部4”，沿旋转轴7从基端部4”a到倾斜角变化的变化点4”c的长度L4与从变化点4”c到前端部4”b的长度L3大致相同。并且，轴承壳体30”的凸缘部30”a的外周面30”c与环状密封部4”所呈的角θ2比θ1小。
通过设为图9所示的环状密封部4”的形状，虽然因紧固而产生的反作用力相对降低，但提高热变形的追随性。因此，即使在涡轮壳体的热变形量较大的情况下也提高密封性能。
环状密封部的形状除了在第1变形例以及第2变形例中所例示的形状以外，根据在涡轮壳体产生的内部压力或热变形量，能够适宜地选定适当的形状。
符号说明
1-涡轮壳体，2-涡旋部，4-环状密封部，4a-基端部，4b-前端部，6-环状盖部，7-旋转轴，16-螺纹衬套(连结部)，16a-外侧端面，16b-紧固孔，20-周壁部，20a-凸缘部，22-底面部，22a-底面，24-排气流入口，30-轴承壳体，30a-凸缘部，30b、30c-外周面，40-螺栓，40a-头部，41-垫圈，42-紧固件，100-涡轮增压器。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种涡轮机壳体，其连结于能够旋转地支承涡轮机叶轮的旋转轴的轴承壳体，所述涡轮机壳体具备：
涡旋部，形成为具有周壁部和底面部的有底筒状，并且在该周壁部的前端形成有向与所述旋转轴正交的径向突出的凸缘部，该有底筒状的内部形成有从排气流入口流入的排气所流动的涡状的排气流路；
平板状的环状盖部，以一个端面抵接于所述凸缘部的状态配置，并与该凸缘部焊接；
环状密封部，从焊接于所述环状盖部的另一个端面的内周侧的基端部朝向配置于所述旋转轴方向的所述轴承壳体侧的前端部延伸，并由能够弹性变形的部件构成；及
多个连结部，分别焊接于所述环状盖部的所述另一个端面的外周侧的多处，并具有紧固有沿所述旋转轴方向被插入的紧固件，
关于所述环状密封部，通过所述轴承壳体经由所述紧固件的支承面朝向所述环状盖部按压，所述前端部与该轴承壳体的外周面接触而弹性变形，并在绕所述旋转轴的全周形成密封区域。
2.根据权利要求1所述的涡轮机壳体，其中，
所述涡旋部、所述环状盖部及所述环状密封部分别通过对一块板金进行加工而形成。

Claims (2)

1.一种涡轮壳体，其连结于能够旋转地支承涡轮机叶轮的旋转轴的轴承壳体，所述涡轮壳体具备：
涡旋部，形成为具有周壁部和底面部的有底筒状，并且在该周壁部的前端形成有向与所述旋转轴正交的径向突出的凸缘部，该有底筒状的内部形成有从排气流入口流入的排气所流动的涡状的排气流路；
平板状的环状盖部，以一个端面抵接于所述凸缘部的状态配置，并与该凸缘部焊接；
环状密封部，从焊接于所述环状盖部的另一个端面的内周侧的基端部朝向配置于比该基端部更靠所述径向外侧的前端部延伸，并由能够弹性变形的部件构成；及
多个连结部，分别焊接于所述环状盖部的所述另一个端面的外周侧的多处，并具有紧固有沿所述旋转轴方向被插入的紧固件的紧固孔；
关于所述环状密封部，通过所述轴承壳体经由所述紧固件的支承面朝向所述环状盖部按压，所述前端部与该轴承壳体的外周面接触而弹性变形，并且在绕所述旋转轴的全周形成密封区域。
2.根据权利要求1所述的涡轮壳体，其中，
所述涡旋部、所述环状盖部及所述环状密封部分别通过对一块板金进行加工而形成。
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