CN110410340A - 涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡轮增压器，其具有用于膨胀第一介质的涡轮机，具有使用在第一介质的膨胀期间在涡轮机中提取的能量用于压缩第二介质的压缩机，其中涡轮机的涡轮机壳体（1）和压缩机的压缩机壳体连接到布置在它们之间的轴承壳体，并且具有外壳（2），外壳（2）在径向外侧和轴向外侧至少部分地围绕涡轮机壳体（1）和/或压缩机壳体和/或轴承壳体，外壳（2）通过多个紧固装置（5、6）连接到待被包封的相应壳体（1）。至少一个紧固装置（5）形成外壳（2）在待被包封的相应壳体（1）上的固定轴承状连接，并且至少一个紧固装置（6）形成外壳（2）在待被包封的相应壳体（1）上的松配轴承状连接。

Description

涡轮增压器
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器的外壳以及一种涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压器的基本结构对于本文所称呼的本领域技术人员来说是已知的。涡轮增压器包括涡轮机，第一介质在涡轮机中被膨胀。此外，涡轮增压器还包括压缩机，第二介质在压缩机中被压缩，即利用在第一介质膨胀期间在涡轮机中被提取的能量压缩第二介质。涡轮增压器的涡轮机包括涡轮机壳体和涡轮机转子。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机的涡轮机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到涡轮机壳体，并且另一方面连接到压缩机壳体。轴安装在轴承壳体中，涡轮机转子通过轴联接到压缩机转子。
在涡轮增压器的操作期间，存在涡轮增压器的转子（例如涡轮机转子或压缩机转子）断裂并且转子的碎片击穿相关壳体（即涡轮机壳体或压缩机壳体）的风险。然后存在涡轮增压器的碎片进入周围环境的风险。为了考虑涡轮增压器的转子破裂的这个问题，在实践中已知的涡轮增压器中的相应壳体以一种方式设计，使得不必预期有相应壳体的故障，并且万一相应转子断裂，转子的碎片不会击穿相应的壳体。然而，这增加了涡轮增压器的重量。
为了不要不必要地增加涡轮增压器的重量，从实践中已知的是，为涡轮增压器配备外壳，该外壳至少部分地在径向外侧和轴向外侧围绕涡轮增压器的涡轮机壳体和/或压缩机壳体和/或轴承壳体。
这种外壳不仅用于提供破裂保护。这种壳体还可用作涡轮增压器的热绝缘组件。
涡轮增压器的外壳通过多个紧固装置连接到涡轮增压器的待被包封的壳体。在涡轮增压器的操作期间，待被包封的壳体经受周期性热负荷，这导致待被包封的壳体的热变形。由于加热，待被包封的壳体可以膨胀并且由于冷却而收缩。通过这种方式，然后将力引入外壳中或引入外壳通过其连接到待被包封的壳体的紧固装置中，这可能导致紧固装置、壳体或外壳失效。这是不利的。此外，外壳在涡轮增压器的操作期间具有不期望的振动趋势。
发明内容
需要改进涡轮增压器的待被包封的壳体与至少部分地围绕该壳体的外壳之间的连接。由此出发，本发明基于创造一种新型涡轮增压器的目的。
该目的通过根据权利要求1所述的涡轮增压器解决。根据本发明，至少一个紧固装置形成外壳与待被包封的相应壳体的固定轴承状连接，并且至少一个紧固装置提供外壳与待被包封的相应壳体的松配轴承状连接。形成外壳与待被包封的相应壳体的固定轴承状连接的紧固装置，防止在安装点处外壳和待被包封的相应壳体之间的相对运动。形成外壳与待被包封的相应壳体的松配轴承状连接的紧固装置，允许外壳和待被包封的相应壳体之间的相对运动。由于用于将外壳紧固到待被包封的壳体的至少一个紧固装置形成固定轴承状连接，并且用于将外壳紧固到待被包封的壳体的至少一个紧固装置形成外壳到待被包封的相应壳体的松配轴承状连接的事实，可以减小由于待被包封的壳体上的周期性热负荷而作用在外壳、壳体和紧固装置上的力。因此可以避免对外壳、紧固装置和壳体的损坏。此外，避免外壳的振动。
根据本发明的第一进一步改进，所述的或相应的松配轴承状连接允许在径向方向上外壳与待被包封的相应壳体之间的平移相对运动。根据本发明的第二进一步改进，所述的或相应的松配轴承状连接允许在轴向方向上外壳与待被包封的相应壳体之间的平移相对运动。两个有利的进一步改进允许待被包封的壳体和外壳之间的限定的相对运动，以便因此抵消在待被包封的壳体上的周期性热负荷，并且以此方式减小被引入外壳中或引入紧固装置中的力。
特别是当所述的或相应的松配轴承状连接允许在径向方向上外壳与待被包封的相应壳体之间的平移相对运动时，优选地设置有，在外壳的至少一个轴向壁上，一个紧固装置在每种情况下提供固定轴承状连接，并且一个紧固装置在每种情况下提供松配轴承状连接。通过这种方式，可以在径向方向上特别容易且可靠地实现外壳与待被包封的壳体之间的相对运动。
特别是当所述的或相应的松配轴承状连接允许在轴向方向上外壳与待被包封的相应壳体之间的平移相对运动时，优选地设置有，在外壳的轴向壁上一个紧固装置提供固定轴承状连接，并且在外壳的径向壁上一个紧固装置提供松配轴承状连接。通过这种方式，可以在轴向方向上以容易且可靠的方式实现外壳与待被包封的壳体之间的相对运动。
附图说明
本发明的优选进一步改进从从属权利要求和以下描述中获得。本发明的示例性实施例通过附图更详细地解释而不限于此。在那里显示：
图1是在轴向观察方向上在涡轮增压器的壳体的区域和该壳体的外壳的区域中的根据本发明的涡轮增压器的侧面图；
图2是图1的第一细节的横截面；
图3是图1的第二细节的横截面。
具体实施方式
涡轮增压器的基本结构对于本文所称呼的本领域技术人员来说是熟悉的。因此，涡轮增压器包括用于使第一介质膨胀、特别是用于使废气膨胀的涡轮机，以及用于压缩第二介质的压缩机、特别是用于压缩增压空气的压缩机，即利用在第一介质膨胀期间在涡轮机中提取的能量。
涡轮机包括涡轮机转子和涡轮机壳体。压缩机包括压缩机转子和压缩机壳体。涡轮机转子和压缩机转子经由安装在涡轮增压器的轴承壳体中的轴联接，其中，轴承壳体连接到涡轮机壳体并且还连接到压缩机壳体。
特别是当在操作期间例如涡轮机转子或压缩机转子断裂时，其碎片可能击穿相应的壳体，即涡轮机壳体或压缩机壳体，并进入周围环境。为此，这必须被避免，已知的是，使涡轮增压器装备有外壳，该外壳围绕涡轮增压器的涡轮机壳体和/或压缩机壳体和/或轴承壳体。
优选地，在涡轮机壳体的区域和压缩机壳体的区域中分别采用单独的外壳，该外壳至少部分地在径向外侧和轴线外侧围绕涡轮增压器的待被包封的相应壳体。
这种外壳不仅用于提供破裂保护。这种外壳还可用作涡轮增压器的隔热和隔音组件。
图1示出了在涡轮机壳体1的区域和在外侧至少部分地围绕涡轮机壳体1的外壳2的区域中涡轮增压器的侧面图。外壳2的具体结构对于在此呈现的本发明并不重要。
图1示出了涡轮增压器的被包封的壳体1的轴向观察方向上的侧视图，该壳体在外侧至少部分地由外壳2围绕。被包封的壳体1尤其是涡轮增压器的涡轮机的涡轮机壳体。
外壳2包括轴向壁3和径向壁4。因此，外壳2的轴向壁3优选地布置在待被包封的壳体1的每个轴向侧上，其至少部分地在轴向上覆盖待被包封的相应的壳体1。在径向外侧，外壳2的径向壁4至少部分地覆盖待被包封的相应壳体1。
外壳2通过固定装置5、6连接到待被包封的壳体1。在此，外壳2的至少一个轴向壁3以及外壳2的径向壁4两者均可以通过紧固装置连接到待被包封的壳体。
在图1中，示出了紧固装置5、6，图1中可见的轴向壁3通过该紧固装置5、6连接到待被包封的壳体1。
图2示出了在紧固装置5的区域中通过图1的布置的横截面。图3示出了在紧固装置6的区域中通过图1的布置的横截面。
根据本发明，提供的是，用于将外壳2紧固到待被包封的壳体1的至少一个紧固装置形成外壳2在待被包封的壳体1上的固定轴承状连接，并且至少一个另外的紧固装置形成外壳2在待被包封的相应壳体1上的松配轴承状连接。
在图1中，紧固装置5形成外壳2在待被包封的相应壳体1上的固定轴承状连接，并且紧固装置6形成外壳2在待被包封的相应壳体1上的松配轴承状连接。紧固装置5、6延伸穿过外壳2到待被包封的壳体1中。形成外壳2在待被包封的壳体1上的固定轴承状连接并且延伸穿过外壳2的轴向壁3到待被包封的壳体1中的紧固装置5，防止外壳2与待被包封的相应壳体1之间的局部相对运动。相反，形成外壳2在待被包封的壳体1上的松配轴承状连接并且延伸穿过外壳2的轴向壁3到待被包封的壳体1中的紧固装置6，允许在单个平移方向上外壳2与待被包封的壳体1之间的局部相对运动。
在图1至3的示例性实施例中，在紧固装置6的区域中的相应的松配轴承状连接允许在径向方向上外壳2与待被包封的相应壳体1之间的平移相对运动。在此，在图1至3的示例性实施例中提供的是，在外壳2的彼此相对地定位的轴向壁3上，紧固装置5在每种情况下提供固定轴承状连接，并且紧固装置6在每种情况下提供松配轴承状连接。
从图1中明显的是，在图1中可见的作用在轴向壁3上的固定装置5、6一方面在固定装置5的区域中形成固定轴承状连接并且另一方面在紧固装置6的区域中形成松配轴承状连接，并且位于沿径向延伸的轴线上。在此，形成固定轴承状连接的紧固装置5没有游隙或几乎没有游隙地延伸通过轴向壁3中的凹口到待被包封的壳体1中。相反，形成外壳2在待被包封的壳体1上的松配轴承状连接的紧固装置6，延伸穿过相应轴向壁3的形成为细长孔8的凹口到待被包封的壳体1中并且在细长孔8中被引导。
提供固定轴承状连接并且形成在彼此相对定位的轴向壁3上的固定装置5位于沿轴向方向延伸的第一轴线上。形成在彼此相对定位的轴向壁3上的松配轴承状连接或形成这种松配轴承状连接的紧固装置6位于沿轴向方向延伸的第二轴线上，该第二轴线优选平行于第一轴线延伸。
形成在轴向壁3中并与紧固装置6一起提供松配轴承状连接的细长孔8在待被包封的壳体1的径向方向上延伸。在图1的示例性实施例中，相应的松配轴承状连接因此允许在径向方向上外壳2与待被包封的相应壳体1之间的平移相对运动。
替代地，也可能的是，相应的松配轴承状连接允许在轴向方向上外壳2与待被包封的相应壳体1之间的平移相对运动。
特别是当松配轴承状连接允许在轴向方向上外壳2与待被包封的相应壳体1之间的平移相对运动时，特别地提供的是，在外壳2的轴向壁3上，延伸穿过外壳2的壁3到待被包封的壳体1中的紧固装置提供固定轴承状连接，并且在外壳2的径向壁上，延伸穿过外壳2的径向壁4到待被包封的壳体1中的紧固装置提供松配轴承状连接。为此，可以在径向壁4的区域中形成在轴向方向上延伸的细长孔，紧固装置在该细长孔中被引导。
利用本发明，待被包封的壳体1与外壳2之间的限定的相对运动是可能的，特别是在涡轮增压器的待被包封的壳体1暴露于周期性热负荷的情况下。由壳体1的周期性热负荷引起的力可以通过紧固装置引入到外壳2中并且得以减少。因此可以避免对待被包封的壳体1、紧固装置4和外壳2的损坏。至少一个紧固装置形成固定轴承状连接，并且至少一个其它紧固装置提供外壳2在壳体1上的松配轴承状连接，以便使外壳2与待被包封的壳体1之间的限定的相对运动成为可能。此外，避免了外壳2的振动。
附图标记列表
1涡轮机壳体
2外壳
3轴向壁
4径向壁
5紧固装置
6紧固装置
7凹口
8细长孔。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器，其具有用于膨胀第一介质的涡轮机，具有用于在第一介质膨胀期间利用在所述涡轮机中膨胀的能量来压缩第二介质的压缩机，
其中所述涡轮机的涡轮机壳体（1）和所述压缩机的压缩机壳体连接到布置在它们之间的轴承壳体，
具有外壳（2），所述外壳（2）在径向外侧和轴向外侧至少部分地围绕所述涡轮机壳体（1）和/或所述压缩机壳体和/或所述轴承壳体，所述外壳（2）通过多个紧固装置（5、6）连接到待被包封的相应壳体（1），
其特征在于，至少一个紧固装置（5）形成所述外壳（2）在待被包封的相应壳体（1）上的固定轴承状连接，并且至少一个紧固装置（6）形成所述外壳（2）在待被包封的相应壳体（1）上的松配轴承状连接。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，形成所述外壳（2）在待被包封的相应壳体（1）上的固定轴承状连接的紧固装置（5），防止所述外壳（2）与待被包封的相应壳体（1）之间的相对运动，
形成所述外壳（2）在待被包封的相应壳体（1）上的松配轴承状连接的固定装置（6），允许在平移方向上所述外壳（2）与待被包封的相应壳体（1）之间的相对运动。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器，其特征在于，所述或相应的松配轴承状连接允许在径向方向上所述外壳（2）与待被包封的相应壳体（1）之间的平移相对运动。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其特征在于，在所述外壳（2）的至少一个轴向壁（3）上，紧固装置（5）提供固定轴承状连接，并且紧固装置（6）提供松配轴承状连接。
5.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其特征在于，在所述外壳（2）的彼此相对地定位的轴向壁（3）上，紧固装置（5）在每种情况下提供固定轴承状连接并且紧固装置（6）在每种情况下提供松配轴承状连接。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，形成在轴向壁（3）上的固定轴承状连接和形成在同一轴向壁（3）上的松配轴承状连接位于在径向方向上延伸的轴线上。
7.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器，其特征在于，所述或相应的松配轴承状连接允许在轴向方向上所述外壳（2）与待被包封的相应壳体（1）之间的平移相对运动。
8.根据权利要求7所述的涡轮增压器，其特征在于，在所述外壳（2）的轴向壁（3）上一个紧固装置提供固定轴承状连接，并且在所述壳体（2）的径向壁（4）上一个紧固装置提供松配轴承状连接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，形成固定轴承状连接的紧固装置（5）在没有游隙或几乎没有游隙的情况下延伸穿过所述外壳的相应壁中的凹口（7）。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的涡轮增压器，其特征在于，形成松配轴承状连接的紧固装置（6）延伸穿过所述外壳的相应壁中的细长孔（8）。
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