CN111535883A - 具有外壳的涡轮增压器和内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有外壳的涡轮增压器和内燃发动机。一种涡轮增压器：具有用于使第一介质膨胀的涡轮机；具有用于利用在第一介质的膨胀期间在涡轮机中提取的能量来压缩第二介质的压缩机，其中，涡轮机的涡轮机壳体和压缩机的压缩机壳体均连接到布置在其之间的轴承壳体；具有在径向外侧和轴向外侧至少在某些区段中包围涡轮机壳体的外壳，且/或具有在径向外侧和轴向外侧至少在某些区段中包围压缩机壳体的外壳。相应外壳围绕涡轮机壳体松散地定位而不直接连接到涡轮机壳体，或者围绕压缩机壳体松散地定位而不直接连接到压缩机壳体，其中，相应外壳连接到在涡轮增压器的操作期间具有对应于相应外壳的温度水平的组件。

Description

具有外壳的涡轮增压器和内燃发动机

技术领域

本发明涉及一种具有外壳的涡轮增压器和一种内燃发动机。

背景技术

涡轮增压器的基础构造对此处提及的领域中的技术人员是已知的。涡轮增压器包括涡轮机，第一介质在该涡轮机中膨胀。此外，涡轮增压器包括压缩机，在该压缩机中压缩第二介质，即利用在第一介质的膨胀期间在涡轮机中提取的能量。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且另一方面连接到压缩机壳体。在轴承壳体中，轴被安装，涡轮机转子经由该轴而联接到压缩机转子。

在涡轮增压器的操作期间，存在以下危险：转子（例如，涡轮增压器的涡轮机转子）破裂，并且转子的碎片撞击通过相关壳体（即，涡轮机壳体）。然后存在涡轮增压器的碎片进入周围环境的危险。为了考虑涡轮增压器的转子的爆裂的这一问题，在从实践已知的涡轮增压器中的相应壳体被设计成使得不需要预期相应壳体的损坏的情况，并且即使在相应转子应该破裂时，其碎片也不能够撞击通过相应壳体。然而，正因为如此，增加了涡轮增压器的重量。

为了免于不必要地增加涡轮增压器的重量，并且附加地保护已经在本领域中采用的涡轮增压器免于转子的碎片撞击通过而进入周围环境中，已经从实践已知为涡轮增压器配备外壳，该外壳在径向外侧和轴向外侧至少在某些区段中包围待封闭的相应壳体，即，涡轮机壳体或压缩机壳体。

在从实践已知的涡轮增压器中，用于涡轮机的外壳直接连接到涡轮机壳体，并且用于压缩机的外壳直接连接到压缩机壳体。由于操作期间在外壳与涡轮机壳体之间或在外壳与压缩机壳体之间的温度差，相关连接元件必须满足多个要求。因此，需要连接元件有足够的弹性，以便补偿外壳与至少在某些区段中被外壳包围的壳体之间的热诱发的相对运动，即，不会通过伸长状态而形成不准许地高的约束力。然而，同时需要足够刚性的连接，以便提供高的固有频率并避免外壳的振动激励。为此原因，在从实践已知的涡轮增压器中采用复杂且昂贵的连接元件。这是不利的。需要一种涡轮增压器，在该涡轮增压器中能够使用简单且具成本效益的连接元件来组装用于涡轮机壳体的外壳和/或用于压缩机壳体的外壳。

发明内容

由此出发，本发明是基于以下目的：创造一种新类型的涡轮增压器和一种具有此类涡轮增压器的内燃发动机。

该目的通过根据权利要求1所述的涡轮增压器而解决。根据本发明，相应外壳围绕涡轮机壳体松散地定位而不直接连接到涡轮机壳体，或者围绕压缩机壳体松散地定位而不直接连接到压缩机壳体。相应外壳连接到在涡轮增压器的操作期间具有对应于相应外壳的温度水平的组件。通过此处所呈现的本发明而言，提出了相应外壳围绕相应外壳（即，围绕涡轮机壳体或压缩机壳体）松散地定位而不直接连接到所述相应壳体。更确切地说，相应外壳连接到在涡轮增压器的操作期间具有对应于相应外壳的温度水平的组件。通过这种方式，用于安装相应外壳的连接元件不必非得补偿温度诱发的相对运动。连接元件能够被刚性地实施，以便提供足够高的固有频率。能够更简单地并且更具成本效益地实施连接元件。

根据有利的进一步发展，相应外壳连接到轴承壳体。相应外壳到轴承壳体的连接是优选的。这允许相应外壳简单地连接到涡轮增压器。

优选地，相应外壳经由支架连接到轴承壳体，优选地使得支架在一端部处连接到轴承壳体且在第二端部处连接到相应外壳，其中，长型孔形成在支架的第二端部处，所述长型孔准许在不同的角位置中连接相应外壳。通过这种方式，确保了相应外壳（如果需要的话，连同待封闭的壳体）能够相对于轴承壳体在不同的相对位置中安装到轴承壳体。

在权利要求8中限定了根据本发明的内燃发动机。

除了连接到轴承壳体之外或作为连接到轴承壳体的替代方案，相应外壳能够连接到发动机和/或用于内燃发动机的组件的支撑结构或控制台。因此，相应外壳也能够连接到发动机或连接到支撑结构或控制台。然后，不存在相应外壳到待封闭的壳体的直接连接，即在这种情况下既不存在到涡轮机壳体的直接连接，也不存在到压缩机壳体的直接连接。

附图说明

本发明的优选的进一步发展由从属权利要求和以下描述获得。通过附图更详细地解释了本发明的示例性实施例，但不限于此。在附图中示出：

图1是内燃发动机连同发电机的侧视图，

图2是用于内燃发动机的涡轮增压器的外壳，而没有涡轮增压器的待封闭的壳体，

图3是在轴承壳体的区域中、涡轮机壳体的区域中和涡轮机壳体的外壳的区域中的来自涡轮增压器的提取部。

具体实施方式

图1示出了内燃发动机10连同由内燃发动机10驱动的发电机11的侧视图。此处已经指出，图1的内燃发动机10本质上纯粹是示例性的。本发明不限于用于驱动发电机11的内燃发动机10。

内燃发动机10包括具有多个缸13的实际发动机12。在发动机10的缸13中燃烧燃料。该燃料能够是液态燃料或气体燃料。发动机12能够是例如燃气发动机、柴油发动机或双燃料发动机。

内燃发动机10包括涡轮增压器14。涡轮增压器14安装在图1中的支撑结构15上，该支撑结构也能够被称为控制台。

此处提及的本领域技术人员熟悉于涡轮增压器14的基础构造。因此，涡轮增压器14包括涡轮机，该涡轮机用于使第一介质膨胀，特别地用于使废气膨胀，该废气是燃料在发动机12的缸13中燃烧期间引发的。此外，涡轮增压器14包括压缩机，该压缩机用于压缩第二介质，特别地用于压缩增压空气（charge air），该增压空气被提供给发动机12的缸13以用于使燃料燃烧。

涡轮增压器14的涡轮机包括涡轮机转子和涡轮机壳体。涡轮增压器14的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轴联接。轴安装在涡轮增压器的轴承壳体上，其中，轴承壳体定位在涡轮机壳体与压缩机壳体之间，并且既连接到涡轮机壳体又连接到压缩机壳体。

图3示出了在涡轮机壳体16的区域中和轴承壳体17的区域中的来自涡轮增压器14的提取部。

在操作期间，基本上存在涡轮增压器14的涡轮机的涡轮机转子或涡轮增压器14的压缩机的压缩机转子破裂的危险。在过程中，相应转子的碎片然后能够撞击通过相应壳体（即，涡轮机壳体或压缩机壳体），并进入周围环境。必须避免这种情况，为此，已知的是，基本上为涡轮增压器配备至少一个外壳。因此，图3示出了用于涡轮增压器的涡轮机的外壳18，该外壳18在轴向外侧和径向外侧在某些区段中包围涡轮机壳体16。

优选地，不仅在涡轮机的区域中而且在压缩机的区域中采用此类外壳，所述外壳在径向外侧和轴向外侧至少在某些区段中包围相应壳体，即，涡轮机壳体16或压缩机壳体。

就此处所呈现的本发明而言，提出了相应壳体围绕待封闭的相应壳体松散地定位而不直接连接到待封闭的相应壳体。在图3中，在那示出的外壳18围绕涡轮机壳体16定位而不直接连接到涡轮机壳体16。在压缩机的区域中，此类外壳围绕压缩机壳体定位而不直接连接到压缩机壳体。

根据本发明，相应外壳18连接到在涡轮增压器14的操作期间具有对应于外壳18的温度水平的组件。因此，图3中的外壳18（其布置围绕涡轮机壳体16定位而不直接连接到涡轮机壳体16）连接到轴承壳体17。在图3中，该目的由多个支架19实现，所述多个支架19在第一端部19a处连接到轴承壳体17，并且相对定位的第二端部19b连接到用于涡轮机壳体16的外壳18。

因此，本发明的目的是不将涡轮增压器14的外壳18连接到待封闭的壳体，而是连接到在涡轮增压器14的操作期间具有对应于外壳18的温度水平的组件。

在图3的示例性实施例中，其中涡轮机壳体16的外壳18不连接到涡轮机壳体16而是连接到轴承壳体17，支架19用于将外壳18连接到轴承壳体17。支架19具有弯曲的轮廓。支架19在其第一端部19a处连接到轴承壳体17，特别是螺接。在相对定位的其第二端部19b处，支架19连接到涡轮机14的外壳18，特别是螺接。

根据图3，长型孔20形成在弯曲的支架19的两个端部19b上，为了将支架19螺接到外壳18，螺钉延伸到外壳18的螺纹孔中。这些长型孔20允许在轴承壳体17上的不同角位置中连接外壳18，以便由此使涡轮机壳体的不同附接位置成为可能。弯曲的支架19的其上形成有长型孔20的第二端部19b为圆形段状轮廓的。在其第二端部19b处，多个支架19能够形成具有长型孔20的共有的圆形段状轮廓的区段，或者终止于此类共有的圆形段状区段。

图2示出了另一外壳18的立体图。在图2的示例性实施例中规定：外壳18经由支架19附接到轴承壳体17。通过另一支架21，外壳18能够附加地安装到用于涡轮增压器14的内燃发动机10的支撑结构15。

尽管未示出，但是取决于涡轮增压器14在发动机12上的安装位置，外壳18也可以连接到发动机12。

由于本发明，用于安装外壳18的连接元件不必非得补偿在外壳18与待封闭的壳体之间的热诱发的相对运动。为此原因，连接元件能够被刚性地实施，特别是在确保外壳18的高固有频率方面。为此原因，能够采用简单且具成本效益的支架。

能够在涡轮机的区域中和压缩机的区域中利用根据本发明的外壳的组件。在任何情况下，外壳均不直接安装到待封闭的壳体，而是安装到在涡轮增压器的操作期间具有对应于外壳的温度水平的组件。

附图标记列表：

10 内燃发动机

11 发电机

12 发动机

13 缸

14 涡轮增压器

15 支撑结构

16 涡轮机壳体

17 轴承壳体

18 外壳

19 支架

19a 端部

19b 端部

20 长型孔

21 支架。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器（14），

具有涡轮机，所述涡轮机用于使第一介质膨胀，

具有压缩机，所述压缩机用于利用在所述第一介质的膨胀期间在所述涡轮机中提取的能量来压缩第二介质，

其中，所述涡轮机的涡轮机壳体（16）和所述压缩机的压缩机壳体均连接到布置在其之间的轴承壳体（17），

具有外壳（18），所述外壳（18）在径向外侧和轴向外侧至少在某些区段中包围所述涡轮机壳体（16），并且/或者具有外壳（18），所述外壳（18）在径向外侧和轴向外侧至少在某些区段中包围所述压缩机壳体，其特征在于，

相应外壳（18）围绕所述涡轮机壳体（16）定位而不直接连接到所述涡轮机壳体（16），或者围绕所述压缩机壳体松散地定位而不直接连接到所述压缩机壳体，

所述相应外壳（18）连接到在所述涡轮增压器的操作期间具有对应于所述相应外壳（18）的温度水平的组件。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，所述相应外壳（18）连接到在所述涡轮增压器的操作期间暴露于对应于所述相应外壳（18）的热负荷的组件。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器，其特征在于，所述相应外壳（18）连接到所述轴承壳体（17）。

4.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其特征在于，所述相应外壳（18）通过弯曲的支架（19）连接到所述轴承壳体（17）。

5.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其特征在于，所述支架（19）在一端部（19a）处连接到所述轴承壳体（17）且在第二端部（19b）处连接到所述外壳（18），其中，长型孔（20）形成在所述支架（19）的所述第二端部（19b）上，所述长型孔（20）允许在不同的角位置中连接所述外壳（18）。

6.根据权利要求5所述的涡轮增压器，其特征在于，所述支架（19）的所述第二端部（19b）为圆形段状轮廓的。

7.根据权利要求6所述的涡轮增压器，其特征在于，多个支架（19）的所述第二端部（19b）形成具有长型孔（20）的圆形段状轮廓的共有区段。

8.一种内燃发动机（10），

具有发动机（12），所述发动机（12）包括用于使燃料燃烧的多个缸（13），

具有涡轮增压器（14），所述涡轮增压器（14）用于使废气膨胀，所述废气在燃料在所述缸（13）中燃烧期间产生，并且所述涡轮增压器（14）用于压缩增压空气，为了使燃料燃烧，所述增压空气能够被馈送到所述缸（13），其特征在于，

所述涡轮增压器（14）根据权利要求1至7中任一项而形成。

9.根据权利要求8所述的内燃发动机，其特征在于，相应外壳（18）连接到所述发动机（12）。

10.根据权利要求8或9所述的内燃发动机，其以用于所述内燃发动机的组件的支撑结构（15）或控制台为特征，其中，所述相应外壳（18）连接到所述支撑结构（15）或控制台。

Images