CN109555567A - 涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

一种涡轮增压器，其具有用于使第一介质膨胀的涡轮，其中涡轮包括涡轮壳体和涡轮转子，具有用于利用在第一介质的膨胀期间在涡轮中抽取的能量来压缩第二介质的压缩机，其中压缩机包括压缩机壳体和经由轴联接于涡轮转子的压缩机转子，其中涡轮壳体和压缩机壳体均连接于布置在它们之间的轴承壳体，轴安装在该轴承壳体中，具有至少以区段包绕涡轮壳体(4)和/或压缩机壳体和/或轴承壳体的壳体(18)，该壳体(18)至少由经由螺钉连接件(22)连接于彼此的第一壳体区段(20)和第二壳体区段(21)形成。在第一壳体区段(20)上形成或紧固剪切力吸收元件(23)，其延伸穿过第二壳体区段(21)，并且在剪切力出现的情况下，吸收剪切力并且因此减轻螺钉连接件(22)的剪切力。

Description

涡轮增压器
技术领域
本发明涉及涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压器的基本结构对此处所致力的领域的技术人员而言为已知的。涡轮增压器包括涡轮，其中第一介质膨胀。此外，涡轮增压器包括压缩机，其中第二介质被压缩，即，利用在第一介质的膨胀期间在涡轮中抽取的能量。涡轮增压器的涡轮包括涡轮壳体和涡轮转子。涡轮增压器的压缩机包括压缩机壳体和压缩机转子。轴承壳体定位在涡轮的涡轮壳体与压缩机的压缩机壳体之间，其中轴承壳体一方面连接于涡轮壳体，并且另一方面连接于压缩机壳体。在轴承壳体中安装轴，涡轮转子经由该轴联接于压缩机转子。
在涡轮增压器的操作期间，存在风险：转子(例如，涡轮增压器的涡轮转子或压缩机转子)断裂，并且转子的碎片击穿相关的壳体(即，涡轮壳体或压缩机壳体)。接着存在涡轮增压器的碎片进入环境的风险。为了考虑涡轮增压器的转子的爆裂的该问题，从实践中已知的涡轮增压器中的相应壳体以如下方式设计，使得不需要预期相应壳体的失效，并且甚至在相应转子应当断裂时，相应转子的碎片不可击穿相应壳体。然而，这增加涡轮增压器的重量。
为了避免由于爆裂保护安全措施而必须增加涡轮增压器的重量，并且另一方面，为了能够合适地改进现有的较旧废气涡轮增压器，从DE 10 2013 013 571 A1中已知的是，至少以区段利用环形织物包封涡轮增压器的压缩机壳体和/或涡轮壳体，这在失效的情况下固持碎片，因此增加涡轮增压器的容纳安全性。
此外，从实践中已经知道的是，经由壳体提供爆裂保护和因此容纳保护，该壳体至少以区段包绕涡轮壳体和/或压缩机壳体和/或轴承壳体，其中此类壳体由多个区段形成，该多个区段经由螺钉连接件连接于彼此。特别是当在失效的情况下，涡轮增压器的转子的碎片撞击壳体时，此时存在风险：螺钉连接件经受由于爆裂力而产生的剪切力，这可接着导致螺钉连接件的失效。存在对增加关于涡轮增压器的容纳安全性的需要，为了提供爆裂保护和因此容纳安全性，该涡轮增压器包括经由螺钉连接件连接于彼此的多个壳体区段。
发明内容
由此出发，本发明基于创造新型涡轮增压器的目的。该目的通过根据权利要求1的涡轮增压器解决。在第一壳体区段上形成或紧固剪切力吸收元件，其延伸穿过第二壳体区段，并且在剪切力出现的情况下，吸收剪切力并且因此减轻螺钉连接件的剪切力。在爆裂的情况下出现的剪切力可经由剪切力吸收元件可靠地吸收，并且因此减轻螺钉连接件。不存在螺钉连接件由于剪切力而失效的风险。经由这一切，爆裂保护和因此容纳安全性可增加。
优选地，剪切力吸收元件与螺钉连接件相邻地布置。此处，剪切力吸收元件可侧向地布置成靠近螺钉连接件，或者绕着螺钉连接件圆形地布置。经由这一切，爆裂保护或容纳安全性可特别有利地增加。
优选地，剪切力吸收元件焊接至第一壳体区段，并且在各种情况下延伸穿过第二壳体区段中的凹处。作为备选，相应的剪切力吸收元件形成为凸起，特别是形成为壳体区段的深拉或压花的圆顶，并且延伸穿过第二壳体区段中的凹处。这些特征还用于有效地吸收剪切力，并且因此减轻螺钉连接件的剪切负载。
剪切力吸收元件优选地在涡轮增压器的壳体上采用。然而，剪切力吸收元件还可在待连接的涡轮增压器的其它元件上采用，例如用于将涡轮增压器的第一定子侧元件连接于涡轮增压器的第二定子侧元件，和/或用于将涡轮增压器的第一转子侧元件连接于涡轮增压器的第二转子侧元件。这在权利要求10中限定。
附图说明
本发明的优选的另外的发展从从属权利要求和以下描述获得。 本发明的示例性实施例经由附图更详细地说明，而不限于此。该附图示出：
图1，穿过涡轮增压器的截面，
图2，根据本发明的涡轮增压器的细节。
附图标记列表
1涡轮增压器
2涡轮
3压缩机
4涡轮壳体
5涡轮转子
6压缩机壳体
7压缩机转子
8轴
9轴承壳体
10消音器
11流入壳体
12流出壳体
13插入件
14移动叶片
15喷嘴环
16密封盖
17紧固装置
18壳体
19壳体区段
20壳体区段
22螺钉连接件
23剪切力吸收元件
24焊缝
25凹处
26爆裂力
27剪切力。
具体实施方式
本发明涉及涡轮增压器。
图1示出涡轮增压器1的基本结构，涡轮增压器1具有用于使第一介质膨胀，特别是用于使内燃机的废气膨胀的涡轮2。此外，涡轮增压器1具有压缩机3，用于压缩第二介质，特别是增压空气，即，利用在第一介质的膨胀期间在涡轮2中抽取的能量。
此处，涡轮2包括涡轮壳体4和涡轮转子5。压缩机3包括压缩机壳体6和压缩机转子7。压缩机转子7经由轴8联接于涡轮转子5，轴8安装在轴承壳体9中，其中轴承壳体9定位在涡轮壳体4与压缩机壳体6之间并且连接于涡轮壳体4和压缩机壳体6两者。此外，图1示出压缩机侧消音器10。
涡轮2的涡轮壳体4包括流入壳体11和流出壳体12。经由流入壳体11，待在涡轮2的区域中膨胀的第一介质可供给至涡轮转子5。经由流出壳体12，在涡轮转子5的区域中膨胀的第一介质远离涡轮2流动。
除了流入壳体11和流出壳体12之外，涡轮壳体4包括插入件13，其中插入件13特别地在流入壳体11的区域中延伸，即，在涡轮转子5的邻接的移动叶片14的外部沿径向与涡轮转子5相邻地延伸。
此外，涡轮壳体4包括喷嘴环15。喷嘴环15还描述为涡轮引导设备。
此外，图1示出流入壳体11和轴承壳体9的连接区域中的密封盖16。密封盖16还描述为轴承壳体盖或隔热罩。
涡轮2的流入壳体11经由紧固装置17连接于轴承壳体9，紧固装置17优选地实施为夹持爪。密封盖15的径向外部区段夹持在轴承壳体9与涡轮的流入壳体11之间的该连接区域中。优选地，喷嘴环还在该连接区域中夹持有一区段。
在此类涡轮增压器1的操作期间，损坏事件可在涡轮转子5或压缩机转子7的区域中发生。来自相应转子5或7的碎片可接着脱离并且撞击相应的壳体4或6，壳体4或6经由这一切而经受损坏。因此，例如，情况可如下：特别是在涡轮转子5断裂时，涡轮转子5的碎片到达涡轮壳体4的流入壳体11，击穿流入壳体11。出于该原因，需要提供合适的爆裂保护，用于增加所谓的容纳安全性。
图2示出经由涡轮增压器的涡轮壳体4的流入壳体11的区域中的、通过根据本发明的涡轮增压器1的选取部的截面，其中涡轮壳体4(即，涡轮壳体4的流入壳体11)根据图2由壳体18至少以区段包绕。
在示出的示例性实施例中，壳体18包括多个壳体区段19,20和21，它们经由螺钉连接件22连接于彼此。因此，螺钉连接件22延伸穿过壳体区段19,20和21中的凹处，以便将它们连接于彼此。
就本发明而言，至少一个剪切力吸收元件23形成在壳体区段20上或者紧固于壳体区段20。形成或紧固于壳体区段20的剪切力吸收元件23延伸穿过邻接的壳体区段21，并且特别是在爆裂的情况下，即，在爆裂力26引起壳体区段20上的剪切力27时，吸收剪切力并且因此减轻螺钉连接件22的剪切力。
出现的剪切力因此由剪切力吸收元件23吸收，并且该剪切力不需要由螺钉连接件22吸收，以使在损坏或爆裂的情况下，不接着存在螺钉元件22由于剪切力而失效的风险。
根据图2，剪切力元件23布置成邻近于螺钉连接件22。此处，剪切力吸收元件23布置在每个螺钉连接件22的区域中，即，在图2中侧向地靠近相应的螺钉连接件。
在示出的示例性实施例中，相应的剪切力吸收元件23环形地设计并且焊接至壳体区段20，形成焊缝24。相应的剪切力吸收元件23可确定轮廓成圆形或椭圆形或成角的。
相应的剪切力吸收元件23延伸穿过邻接的壳体区段21中的凹处25。如果剪切力27出现，则剪切力吸收元件23吸收这些剪切力。
在图2的示出的示例性实施例中，存在三个壳体区段19,20和21，其中剪切力吸收元件23紧固于壳体区段20并且延伸穿过壳体区段21中的凹处25。与此相比，还可能的是，剪切力吸收元件23形成在壳体区段19上，并且延伸穿过壳体区段20中的凹处，穿过壳体区段21中的凹处。
此外，可能的是，存在仅两个壳体区段，例如壳体区段19和20，其中剪切力吸收元件23接着通过焊接连接于壳体区段19并且延伸穿过壳体区段20中的凹处。
在示出的示例性实施例中，剪切力吸收元件23侧向地定位成靠近螺钉连接件22。与此相比，还可能的是，成角剪切力吸收元件23绕着螺钉连接件22圆形地延伸，其中螺钉连接件22接着延伸穿过剪切力吸收元件23中的中心凹处。
关于此处提出的发明，有效的爆裂保护和因此有效的容纳安全性可关于具有壳体的涡轮增压器提供。不存在使壳体区段连接于彼此的螺钉连接件由于剪切力而失效的风险。
相反地，剪切力由剪切力吸收元件23吸收，剪切力吸收元件23特别地通过焊接连接于壳体区段并且延伸穿过邻接的壳体区段中的凹处。
剪切力吸收元件23和螺钉连接件22可以以它们的功能为目的来设计或确定尺寸。因此，剪切力吸收元件23以剪切力的吸收为目的来确定尺寸或设计。相比之下，不暴露于任何剪切力的螺钉连接件22可设计用于它们的连接功能并且因此用于吸收拉力和压缩力。
剪切力吸收元件23还可通过形成，特别是深拉或压花而设计为壳体区段20的凸起或圆顶，其延伸穿过壳体区段21中的相应凹处。
剪切力吸收元件23优选地在涡轮增压器的壳体上采用。然而，剪切力吸收元件23还可在待连接的涡轮增压器的其它构件上采用，例如用于将涡轮增压器的第一定子侧元件连接于涡轮增压器的第二定子侧元件，和/或用于将涡轮增压器的第一转子侧元件连接于涡轮增压器的第二转子侧元件。可参照以上说明。

Claims (11)

1.一种涡轮增压器(1)，
具有涡轮(2)，所述涡轮(2)用于使第一介质膨胀，其中所述涡轮(2)包括涡轮壳体(4)和涡轮转子(5)，
具有压缩机(3)，所述压缩机(3)用于利用在所述第一介质的膨胀期间在所述涡轮(2)中抽取的能量来压缩第二介质，其中所述压缩机(3)包括压缩机壳体(6)和经由轴(8)联接于所述涡轮转子(5)的压缩机转子(7)，
其中所述涡轮壳体(4)和所述压缩机壳体(6)均连接于布置在它们之间的轴承壳体(9)，所述轴(8)安装在所述轴承壳体(9)中，
具有壳体(18)，所述壳体(18)至少以区段包绕所述涡轮壳体(4)和/或所述压缩机壳体(6)和/或所述轴承壳体(9)，所述壳体(18)至少由第一壳体区段(20)和第二壳体区段(21)形成，所述第一壳体区段(20)和所述第二壳体区段(21)经由螺钉连接件(22)连接于彼此，
其特征在于，
在所述第一壳体区段(20)上形成或紧固剪切力吸收元件(23)，其延伸穿过所述第二壳体区段(21)，并且在剪切力出现的情况下，吸收所述剪切力，因此减轻所述螺钉连接件(22)的所述剪切力。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述剪切力吸收元件(23)布置成邻近于所述螺钉连接件(22)。
3.根据权利要求2所述的涡轮增压器，其特征在于，在每个螺钉连接件(22)的区域中布置剪切力吸收元件(23)。
4.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，相应的剪切力吸收元件(23)侧向地布置成靠近螺钉连接件(22)。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，相应的剪切力吸收元件(23)绕着螺钉连接件(22)圆形地布置。
6.根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，相应的剪切力吸收元件(23)环形地设计。
7.根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，相应的剪切力吸收元件(23)确定轮廓成圆形或椭圆形或成角的。
8.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，相应的剪切力吸收元件(23)焊接至所述第一壳体区段(20)并且延伸穿过所述第二壳体区段(21)中的凹处(25)。
9.根据权利要求1至权利要求7中的任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，相应的剪切力吸收元件(23)设计为所述壳体区段(20)的凸起，并且延伸穿过所述第二壳体区段(21)中的凹处(25)。
10.一种涡轮增压器(1)，
具有涡轮(2)，所述涡轮(2)用于使第一介质膨胀，其中所述涡轮(2)包括涡轮壳体(4)和涡轮转子(5)，
具有压缩机(3)，所述压缩机(3)用于利用在所述第一介质的膨胀期间在所述涡轮(2)中抽取的能量来压缩第二介质，其中所述压缩机(3)包括压缩机壳体(6)和经由轴(8)联接于所述涡轮转子(5)的压缩机转子(7)，
其中所述涡轮壳体(4)和所述压缩机壳体(6)均连接于布置在它们之间的轴承壳体(9)，所述轴(8)安装在所述轴承壳体(9)中，
其中所述涡轮增压器的第一定子侧元件经由螺钉连接件(22)连接于所述涡轮增压器的第二定子侧元件，并且/或者所述涡轮增压器的第一转子侧元件经由螺钉连接件(22)连接于所述涡轮增压器的第二转子侧元件，
其特征在于
在所述第一元件(20)上形成或紧固剪切力吸收元件(23)，其延伸穿过所述第二元件(21)，并且在剪切力出现的情况下，吸收所述剪切力并且因此减轻所述螺钉连接件(22)的所述剪切力。
11.根据权利要求10所述的涡轮增压器，其特征在于，根据权利要求2至权利要求9中的任一项所述的剪切力吸收元件(23)。
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