CN110869623A - 用于废气涡轮增压机的连接设备和废气涡轮增压机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于废气涡轮增压机的连接设备，其具有基本上弯曲的第一元件(2)和基本上弯曲的第二元件(3)，其中第一元件(2)在连接设备(1)的第一端部区域(13)中具有径向延伸的第一夹紧臂(8)并且第二元件(3)在第一端部区域(13)中具有与第一夹紧臂(8)相对置地构成的、径向延伸的第二夹紧臂(11)，并且其中第一元件(2)与第二元件(3)在连接设备(1)的背离第一端部区域(13)构成的第二端部区域(14)中以可运动地连接的方式构成，并且其中第一夹紧臂(8)和第二夹紧臂(11)能够借助于连接设备(1)的第一连接元件(4)连接，并且其中在这两个端部区域(13，14)之间，第一元件(2)具有第一容纳部段(6)并且第二元件(3)具有第二容纳部段(7)。根据本发明，为了提高连接设备(1)的强度，在夹紧臂(8；11)和容纳部段(6；7)之间构成的过渡区域(26)中构成有加强元件(27)。此外，本发明涉及一种具有连接设备(1)的废气涡轮增压机。

Description

用于废气涡轮增压机的连接设备和废气涡轮增压机
技术领域
本发明涉及在权利要求1的前序部分中所给出的类型的用于废气涡轮增压机的连接设备。此外，本发明涉及根据权利要求10的前序部分的废气涡轮增压机。
背景技术
合乎目的地，废气涡轮增压机由多个壳体部段构成：第一壳体部段，其通常由热气，通常内燃机的废气穿流；第二壳体部段，其构成为能够容纳可转动地支承在第二壳体部段中的工作轮并且在第一壳体部段和第三壳体部段之间定位，所述第三壳体部段通常可由环境空气穿流。在各个壳体部段之间，如此构成法兰面，使得这些法兰面可彼此触碰地构成，以至于尽可能避免热气和环境空气流出。只要在法兰面之间造成不密封性，那么一方面废气涡轮增压机的总效率降低并且另一方面在第一壳体部段和第二壳体部段之间产生破坏环境的废气，这尤其要避免。要考虑的是，废气涡轮增压机应当是可分解的，也就是说，例如在各个法兰面之间的材料配合的连接可能引起在法兰面之间的密封性，然而废气涡轮增压机不再是可简单分解的和可再次安装的。
尤其成问题的是在废气穿流的第一壳体部段和空气或润滑剂和/或水穿流的第二壳体部段之间的连接，因为在此造成壳体部段之间的过大的温度差以及波动。这意味着，连接元件必须补偿壳体部段的不同的热膨胀并且本身承受不同的且变换的应力。
连接设备通常管夹式地构成，其中两个在连接设备的环周上延伸的元件在其彼此相向地构成的端部上至少在一侧上借助于螺丝-螺母连接来可松开地连接。
这样，例如从公开文献DE 10 2014 103 683 A1可以获知一种轮廓夹，其在螺丝-螺母连接的区域中具有元件的彼此相向地构成的端部，所述端部分别设有凸起部，使得元件的法兰区域优选仅以凸起部接触。元件被轮廓化地构成并且具有侧壁，所述侧壁梯形地构成，因为轮廓夹设计用于建立圆锥形法兰连接。
在具有连接设备的废气涡轮机的运行中在连接设备的特定部位处，通常在基本上碗形构成的彼此连接的元件的端部区域处，出现高的拉应力和压应力。所述拉应力和压应力可能造成应变并且在最严重的情况下造成由于在运行中的破裂引起的故障。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于废气涡轮增压机的带来安全连接的连接设备。另一目的是给出改进的废气涡轮增压机。
所述目的通过具有权利要求1的特征的用于废气涡轮增压机的连接设备实现。另一目的借助于具有权利要求10的特征的废气涡轮增压机实现。具有本发明的合乎目的的且不寻常的改进方案的有利的设计方案在其余权利要求中给出。
本发明涉及一种用于废气涡轮增压机的连接设备，其具有基本上弯曲的第一元件和基本上弯曲的第二元件。第一元件在连接设备的第一端部区域中具有径向延伸的第一夹紧臂并且第二元件在第一端部区域中具有与第一夹紧臂相对置地构成的、径向延伸的第二夹紧臂。第一元件与第二元件在连接设备的背离第一端部区域构成的第二端部区域中以可运动地连接的方式构成。第一夹紧臂和第二夹紧臂能够借助于连接设备的第一连接元件连接，其中尤其借助于第一连接元件引起用于夹紧连接元件的环周力。在这两个端部区域之间，第一元件具有第一容纳部段并且第二元件具有第二容纳部段。根据本发明，为了提高连接设备的强度，在夹紧臂和容纳部段之间构成的过渡区域中构成有加强元件。在过渡区域中产生高的拉应力和压应力，所述过渡区域借助于加强元件可以防止在过渡区域中的元件的过度变形。在过渡区域中，产生刚好如此大的在连接元件的内环周上的拉应力或在连接元件的外环周上的压应力，使得过渡部的弹性变形可实现止挡件之间的接触。由此，可以实现在元件中作用的环周应力的均匀分布。
借助于加强元件，尤其只要这两个端部区域具有加强元件，那么在连接设备的环周上构成的应力可以更好地分布。也就是说换言之，在不具有损坏形成的过渡区域中的相应的应力的累积可以被吸收。这样得到废气涡轮增压机的运行中的改善的稳定性，因为尤其在废气涡轮增压机的运行温度波动下产生的变形由于应力的更好的分布而明显降低。
尤其，根据本发明的连接元件也更轻地构成，因为连接元件的材料厚度可以由于加强元件而减小。
一个特别可靠的夹紧机构具有根据本发明的连接元件，只要这两个元件在过渡区域中在两个端部区域上具有加强元件。
在根据本发明的连接设备的另一设计方案中，加强元件沿着连接设备的中轴线居中延伸地构成，或者加强元件相对于中轴线轴偏移地设置。加强元件的定位具有如下优点，制造关于中轴线对称的轮廓部，其中即使在安装所述这样构成的连接设备时也不必注意连接设备的特殊的取向。然而只要加强元件尤其关于中轴线不对称地构成，那么可以在轴侧上，也就是说在中轴线的左侧和右侧，考虑不同大小的到连接设备中的热输入，从而有针对性地关于最大的拉应力和压应力设置加强，所述热输入由两个壳体部段的不同的加热而产生。
优选地，加强元件构成为卷边，所述卷边尤其在由钣金制造的连接元件中可通过低成本的深冲法实现。
加强元件可以凸状地或凹状地构成，其中所述加强元件向外或向内延伸地构成。适合的延伸例如可以与给定的结构空间相关地，也关于当前的安装空间地选择。
优选地将元件轮廓化地，具有横截面轮廓地构成。由此可以实现连接设备的改善的总弹性，所述总弹性造成连接设备对要连接的壳体部段的改善的相对匹配。只要横截面轮廓优选u形地和/或梯形地构成，那么这两个壳体部段分别可以由轮廓部的腿包围，使得这两个壳体部段能够以在由腿构成的间隙中固定的方式容纳并且夹紧在这两个腿之间。
在另一设计方案中，第一元件和第二元件在第二端部区域中借助于第二连接元件可运动地构成，其中第二连接元件尤其以链环的形式构成，其中第一元件和/或第二元件可穿过链环地构成。原则上，可运动的连接造成连接设备的改善的且简化的安装，其中通过借助于链环构成连接可以引起安装的进一步改进。这意味着，每个元件能够可相对移动地沿三维空间的方向容纳在链环处从而两个元件彼此间的运动例如相对于元件借助于弹性连接带的连接明显地提升。在安装在连接设备中之后进行作用的环周应力的分布的改善借助于将第一元件和/或第二元件穿过链环来实现。
为了维持具有加强元件的元件的足够大的阻力矩，加强元件具有要确定的宽度、相应的长度和相应的优化的形状，其中最大宽度具有如下值，所述值最多与带的宽度的值一样大。优化的形状匹配于在环周上分布的要导入的轴向的力分量。
本发明的第二方面涉及废气涡轮增压机，其具有尤其可由热的废气穿流的第一壳体部段，和第二壳体部段，其中第一壳体部段和第二壳体部段彼此借助于连接设备连接地构成。根据本发明，连接设备根据权利要求1至9中任一项构成。
在废气涡轮增压机的运行中，壳体部段由于高的废气温度而具有热膨胀。为了可以在不明显损害废气涡轮增压机的效率的情况下进行所述热膨胀，连接设备根据权利要求1至9中任一项构成。这造成壳体部段之间的可靠的连接从而造成降低或消除有害物质泄漏。
本发明的另一改进的可靠连接可通过如下方式造成，连接设备的加强元件关于连接设备的中轴线轴偏移地构成，其中所述加强元件距连接设备的贴靠在第一壳体部段上的腿与距贴靠在第二壳体部段上的腿相比具有更小的间距。由此，可以考虑在被加热的废气穿流的第一壳体部段的侧上及其相对于第二壳体部段提高的到连接设备中的热输入，并且有针对性地加强连接设备的朝向第一壳体部段的侧。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从优选的实施例的下述描述中以及根据附图得到。前面在说明书中提到的特征和特征组合以及下面在附图说明中提到的和/或在附图中仅示出的特征和特征组合不仅能够以分别给出的组合形式，而且也能够以其他组合形式或以单独形式应用，而不脱离本发明的范围。附图示出：
图1示出在第一实施例中的根据本发明的用于废气涡轮增压机的连接设备的立体图；
图2示出在第二实施例中的根据本发明的连接设备的立体图；
图3示出根据图2的连接设备的局部III的横截面；
图4示出根据图2的连接设备的第一端部区域的纵剖面；
图5示出根据图2的连接设备的第二端部区域的横截面；
图6示出根据图1的连接设备的第二端部区域的立体图；
图7示出根据图2的连接设备的第二端部区域的立体图；
图8示出根据图2的连接设备的第一端部区域的立体前视图；
图9示出根据图2的连接设备的第一端部区域的立体后视图；
图10示出在第三实施例中的连接设备的第一端部区域的立体后视局部图；
图11示出根据图10的连接设备的第一端部区域的立体前视局部图；
图12示出在断开状态中的根据图2的连接设备的第一端部区域的侧视图；以及
图13示出在闭合状态中的根据图2的连接设备的第一端部区域的侧视图。
具体实施方式
没有详细示出的废气涡轮增压机包括第一壳体部段，其呈可穿流的废气引导部段的形式，所述第一壳体部段在废气涡轮增压机的运行中由流体，通常由废气穿流。废气通常，然而非强制性地，是没有详细示出的内燃机的燃烧产物。
此外废气涡轮增压机包括第二壳体部段，所述第二壳体部段以支承部段的方式构成并且用于支承废气涡轮增压机的工作轮。支承部段定位在废气涡轮增压机的同样未详细示出的可穿流的空气引导部段和废气引导部段之间。
未详细示出的工作轮具有压缩机转子和未详细示出的涡轮转子，所述压缩机转子和所述涡轮转子借助于轴彼此抗扭地连接。压缩机转子在空气引导部段的压缩机转子室中为了抽吸通常的新鲜空气而设置。涡轮转子可转动地容纳在废气引导部段的转子室中。
涡轮转子在废气涡轮增压机的运行中由穿流废气引导部段的废气加载和驱动，其中可以实施转动运动。转动运动可借助于轴传递到压缩机转子上，由此所述压缩机转子可以与涡轮转子的转动运动同时地执行转动运动。借助于压缩机转子及其转动运动抽吸新鲜空气，所述新鲜空气在空气引导部段中被压缩。
废气涡轮增压机与内燃机机械地且热力学地耦合，并且在内燃机的运行中从而在废气涡轮增压机的运行中产生振动，所述振动作用于废气涡轮增压机。此外，废气涡轮增压机由于穿流其的废气的交替的温度而经历尤其废气引导部段的交变应力连同交替的膨胀。
废气引导部段在其朝向支承部段构成的端部处具有第一法兰面。与所述第一法兰面相对置地构成支承部段的第二法兰面，其中这两个法兰面主要互补地构成。
这两个法兰面关于废气涡轮增压机的纵轴线径向地以及沿环周方向延伸地构成，所述纵轴线对应于涡轮转子的转动轴线。废气引导部段具有与支承部段相对置的第一部段凸缘，与所述第一部段连接部轴向相邻地关联有支承部段的第二部段凸缘。第一法兰面和第二法兰面在第一部段凸缘或第二部段凸缘上延伸。
废气引导部段和支承部段借助于连接设备1在法兰面的区域中彼此连接。连接设备1包括主要沿环周方向弯曲的第一元件2和主要沿环周方向弯曲的第二元件3，所述第一元件和第二元件一端可松开地借助于第一连接元件4彼此连接并且另一端可运动地借助于第二连接元件5彼此连接，参见图1，其中根据本发明的连接设备1在第一实施例中在立体图中说明。连接设备1原则上与管夹连接件类似地构成。由此，为了连接这两个壳体部段设有将第一部段凸缘和第二部段凸缘沿径向方向，沿轴向方向和沿环周方向至少在部分环周上包围的带式的连接设备1。
元件2、3分别具有基本上弯曲的、尤其圆部段形的容纳部段6；7。第一元件2的第一容纳部段6在其一个端部上具有径向向外延伸的第一夹紧臂8并且在其背离夹紧臂8构成的端部上具有钩形的第一固定部段9，所述第一固定部段同样向外延伸。在此提出，以外部表示如下区域，其位于连接设备1的背离连接设备1的纵轴线10的一侧上。位于连接设备1和纵轴线10之间的区域另外用内部表示。
第二元件3的第二容纳部段7在其一个端部上具有径向向外延伸的第二夹紧臂11并且在其背离第二夹紧臂11构成的端部上具有钩形的第二固定部段12，所述第二固定部段同样向外延伸。
这两个元件2、3相对置地设置，使得或多或少的圆形的内部空间由这两个元件包围地构成，其中这两个夹紧臂8、11相对置地形成连接设备1的第一端部区域13并且两个固定部段9、12，同样相对置地，形成连接设备1的第二端部区域14。
在夹紧臂8、11中分别构成开口15，第一连接元件4的插接元件16，螺丝可穿过所述开口插接。插接元件16的头部17以平放到第一夹紧臂8上的方式构成，从而插接元件16可以支撑在第一夹紧臂18上。在背离头部17构成的插接元件端部18处设置有夹紧片19和固定元件20，从而这两个元件2、3借助于第一连接元件4的预紧力可以彼此张紧。第一端部区域13具有第一连接元件4，所述第一连接元件以形状-力配合-连接元件的形式和尤其作为螺丝-螺母元件构成。
其中构成有这两个元件2、3的两个钩形的固定部段9、12的第二端部区域14，为了将这两个元件2、3可移动地连接而具有第二连接元件5，所述第二连接元件以链环的形式构成。
这两个夹紧臂8、11在其背离容纳部段6、7构成的端部处分别具有止挡件，也就是说第一夹紧臂8具有第一止挡件21并且第二夹紧臂11具有第二止挡件22。这两个止挡件21、22用于在将两个壳体部段借助于连接设备1张紧时沿连接设备1的环周方向的改善的力导入。
这两个元件2、3为了实现连接设备1的内环周23对部段凸缘的外环周的相对匹配而由具有其之间构成带24的腿25的型材制造，所述型材主要具有梯形的轮廓。同样，所述型材也可以具有基本上u形轮廓或其他形式构造的、适合于使用范围的轮廓。
为了引起容纳部段6、7及其端部8、11、9、12之间构成的过渡区域26的改善的强度，设有加强元件27。过渡区域26是如下部位，在所述部位处在运行时产生拉应力和压应力，因为尤其在端部区域13、14中存在强烈的材料变形。
为了减少压应力和压应力，第一元件2和第二元件3具有加强元件27。
在根据图1构成的第一实施例中，在固定部段9、12和容纳部段6；7之间的过渡区域26中构成有加强元件27。加强元件27优选以卷边的形式构成。卷边27向内延伸地构成，从而带24在卷边27的区域中关于纵轴线10凸状地构成。
在图2中，在第二实施例中以立体图说明根据本发明的连接设备1。在第一端部区域13中构成的过渡区域26，对于在第二端部区域14中构成的过渡区域26附加地，同样分别具有呈卷边形式的加强元件27。在第二实施例中，卷边27关于纵轴线10凹状地构成，也就是说换言之，所述卷边向外延伸。
加强元件27分别在元件2、3的轴向中心中构成。这尤其导致在高负荷的过渡区域中的刚性和强度提高，使得防止从相应的腿25的外棱边起始的裂缝形成。
在图3中示出根据第二实施例的连接设备1的局部III。局部III包括连接设备的第二端部区域，其中所述端部区域以沿着连接设备1的中轴线28的立体横截面示出。
第二连接元件5容纳在这两个固定部段9、12中，其中从第二连接元件5的内部空间29起始两个固定部段9、12围绕第二连接元件5缠绕地延伸。卷边27以轴向伸入到内部空间29中的方式在两个元件2、3中构成。
在图4中以纵剖面示出根据第二实施例的连接设备1的第一端部区域13。加强元件27向外延伸，也就是说关于纵轴线10凹状地，在过渡区域26中构成并且朝第一止挡件21的方向延伸，最多直至插接元件16的头部17。由此，加强元件27的沿向外的方向的最大径向延伸可以借助于第一连接元件4及其头部17固定，因为优选地加强元件27在连接设备1的总共四个过渡区域26中相同地构成。
因为加强元件27以在第二连接元件5的内部空间29中延伸的方式构成，所以第二连接元件5与加强元件27匹配地构成，参见图5。也就是说换言之，第二连接元件5的至少一个对内部空间29限界的内面30关于加强元件27互补地构成，其中所述内面与固定部段9；12相对置地构成，加强元件在那邻接的过渡区域26中构成。这尤其在加强元件27关于纵轴线10凸状地构成时是有利的，从而在安装期间可以实现连接设备1的相应大的扩张。
在图6和7中以立体图示出根据第一实施例或根据第二实施例的根据本发明的连接设备1的第二端部区域14，其中在所述端部区域14中构成的加强元件27在第一实施例中关于纵轴线10向内拱起并且在第二实施例中向外拱起地构成，其中加强元件27容纳在两个对带24限界的腿25之间。
在图8和9中，根据第二实施例的连接设备1的第一端部区域13在立体图中以向外的观察方向或以向内的观察方向，换言之以前视图或以后视图示出，其中可明显地识别加强元件27向外拱起。
在图10和11中以立体局部图示出在第三实施例中的根据本发明的连接设备1的第一端部区域13的后视图，也就是说从内部的观察方向或者前视图，也就是说从外部的观察方向示出。加强元件27根据第三实施例以细长的形状构成有倒圆的端部，其中加强元件27的宽度B在其长度L上除了倒圆的端部以外是恒定的。与之相比，第一实施例的和第二实施例的加强元件27具有直至长度L的中心增加的宽度B。
当然，加强元件27的形状不局限于实施例，而是可以任意地构成。
在图12和13中分别在侧视图中说明在打开状态中或在闭合状态中的示例性的第二实施例的连接设备1的第一端部区域13。打开状态表示安装状态，其中借助于连接元件4封闭连接设备1的环周，然而连接设备1还未完全地与两个壳体部段夹紧地连接。也就是说，在止挡件21、22之间构成缝隙31。
在闭合状态中，如其在图13中示出那样，缝隙31由于两个止挡件21、22的接触而被消除，然而在该状态中连接设备1还未完全地与两个壳体部段夹紧地构成。引起连接设备1与壳体部段完全夹紧的力，在本实施例中，通过螺母-螺丝连接的进一步张紧来造成，其中两个相邻的与止挡件21、22相对置的过渡区域26彼此靠近，直至引起构件完全夹紧的、尤其作用于容纳部段6、7的最大力矩通过第一连接元件4实现。
过渡区域26构成为，使得在型材的材料变形之后在那构成在腿25中的刚好如此大的拉应力或压应力，以至于过渡区域26可弹性变形，以实现止挡件21、22之间的接触。
用于引起元件2、3的腿25之间要形成的轴向力的过渡区域26的弹性借助于设置在腿25之间的加强元件27实现。也就是说，在过渡区域26中的变化的横截面构成为，使得在同时吸收拉应力或压应力以将环周应力导入到容纳部段6；7中的情况下在过渡区域26足够刚性时可以进行容纳部段6、7的弹性变形。
为了借助于连接设备1建立两个壳体部段的牢固的且不可运动的连接，在将连接设备1定位之后预紧第一连接元件4，其中所述连接设备以包围两个壳体部段的形式设置，其中两个止挡件21、22如此挤压在彼此上，直至两个夹紧臂8、11还彼此成角度地放置，其中然而在两个夹紧臂8、11之间的最大间距在过渡区域26中构成。
两个固定部段9、12优选起重机钩状地构成，也就是说换言之，所述固定部段将第二连接元件5固定地容纳以防止沿着中轴线28基本上轴向的移动。
在未详细示出的实施例中，加强元件27轴偏移地设置，也就是说换言之，所述加强元件的关于其纵向延伸构成的中心线不位于中轴线28上，而是所述中心线朝涡轮机壳体的方向错开地设置。

Claims (11)

1.一种用于废气涡轮增压机的连接设备，其具有基本上弯曲的第一元件(2)和基本上弯曲的第二元件(3)，其中所述第一元件(2)在所述连接设备(1)的第一端部区域(13)中具有径向延伸的第一夹紧臂(8)并且所述第二元件(3)在所述第一端部区域(13)中具有与所述第一夹紧臂(8)相对置地构成的、径向延伸的第二夹紧臂(11)，并且其中所述第一元件(2)与所述第二元件(3)在所述连接设备(1)的背离所述第一端部区域(13)构成的第二端部区域(14)中以可运动地连接的方式构成，并且其中所述第一夹紧臂(8)和所述第二夹紧臂(11)能够借助于所述连接设备(1)的第一连接元件(4)连接，并且其中在这两个端部区域(13，14)之间，所述第一元件(2)具有第一容纳部段(6)并且所述第二元件(3)具有第二容纳部段(7)，
其特征在于，
为了提高所述连接设备(1)的强度在所述夹紧臂(8；11)和所述容纳部段(6；7)之间构成的过渡区域(26)中构成有加强元件(27)。
2.根据权利要求1所述的连接设备，
其特征在于，
这两个元件(2，3)在所述过渡区域(26)中在两个端部区域(13，14)上具有所述加强元件(27)。
3.根据权利要求1或2所述的连接设备，
其特征在于，
所述加强元件(27)沿着所述连接设备(1)的中轴线(28)居中延伸地构成，或者所述加强元件相对于所述中轴线(28)轴偏移地设置。
4.根据上述权利要求中任一项所述的连接设备，
其特征在于，
所述加强元件(27)尤其关于所述中轴线(28)不对称地构成。
5.根据上述权利要求中任一项所述的连接设备，
其特征在于，
所述加强元件(27)构成为卷边。
6.根据上述权利要求中任一项所述的连接设备，
其特征在于，
所述加强元件(27)凸状地或凹状地构成。
7.根据上述权利要求中任一项所述的连接设备，
其特征在于，
所述元件(2，3)轮廓化地、具有横截面轮廓地构成。
8.根据权利要求7所述的连接设备，
其特征在于，
所述横截面轮廓u形/梯形地构成。
9.根据上述权利要求中任一项所述的连接设备，
其特征在于，
所述第一元件(2)和所述第二元件(3)在所述第二端部区域(14)中借助于第二连接元件(5)可运动地构成，其中所述第二连接元件(5)尤其以链环(5)的方式构成，其中所述第一元件(2)和/或所述第二元件(3)可穿过所述链环(5)地构成。
10.一种废气涡轮增压机，具有尤其可由热的废气穿流的第一壳体部段和第二壳体部段，其中所述第一壳体部段和所述第二壳体部段借助于连接设备(1)彼此连接地构成，其中所述连接设备(1)根据权利要求1至9中任一项构成。
11.根据权利要求10所述的废气涡轮增压机，
其特征在于，
所述连接设备(1)的所述加强元件(27)相对于所述连接设备(1)的中轴线(28)轴偏移地构成，其中所述加强元件距所述连接设备(1)的贴靠在所述第一壳体部段上的腿(25)与距贴靠在所述第二壳体部段上的腿(25)相比具有更小的间距。
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