CN114790935A - 金属片涡轮机外壳 - Google Patents

Abstract

提供涡轮机外壳组件和相关制作方法。一种涡轮机外壳组件包括：轴承凸缘；舌部构件；第一金属片结构，所述第一金属片结构提供入口通道的内轮廓并且联接到所述舌部构件；以及第二金属片结构，所述第二金属片结构包括提供所述入口的外轮廓的入口部分和提供与所述入口流体连通的蜗壳的外轮廓的蜗壳部分。所述蜗壳部分联接到所述舌部构件以限定所述蜗壳，并且所述第二金属片结构的入口部分联接到所述第一金属片结构以限定入口通道。

Description

金属片涡轮机外壳

技术领域

本文中描述的主题一般来说涉及流动控制系统，并且更特定来说涉及用于涡轮增压器系统中的涡轮机外壳。

背景技术

涡轮增压器系统经常用于提高内燃发动机的效率，例如，以实现燃料经济性目标或其它环境目标。在操作期间，涡轮机外壳经历热应力和机械应力，并且因此，因其大小、复杂性和材料而通常是涡轮增压器系统的最昂贵部件。在一些情况下，与大小、封装、组装或安装约束相关的增加的财务成本可能令人望而却步。另外，将涡轮机引入到排气流中可能降低排气的温度，并且可能降低下游排放控制设备（诸如催化转化器）的效力。因此，期望提供一种具有较低热惯性、同时还实现其它性能目标并维持结构完整性的涡轮机外壳。

发明内容

提供涡轮机外壳组件和相关制作方法。一种示例性涡轮机外壳组件包括：轴承凸缘；耦接到所述轴承凸缘的舌部构件；联接到所述舌部构件的第一金属片结构，所述第一金属片结构提供入口通道的内轮廓；以及第二金属片结构，所述第二金属片结构包括提供所述入口通道的外轮廓的入口部分和提供与所述入口通道流体连通的蜗壳的外轮廓的蜗壳部分。所述蜗壳部分联接到所述舌部构件以限定所述蜗壳，并且所述第二金属片结构的所述入口部分联接到所述第一金属片结构以限定所述入口通道。

在另一实施例中，一种涡轮机外壳组件包括：轴承凸缘；舌部构件；端部耦接到所述舌部构件的入口金属片结构；包括入口部分和蜗壳部分的内金属片壳体；以及环绕所述蜗壳部分的至少一部分的外装纳金属片壳体。所述外装纳金属片壳体耦接到所述轴承凸缘并且与所述内金属片壳体间隔开，所述内金属片壳体的所述入口部分耦接到所述入口金属片结构以共同限定入口通道，并且所述内金属片壳体的所述蜗壳部分耦接到所述舌部构件和所述轴承凸缘以共同限定与所述入口通道流体连通的蜗壳。

在另一实施例中，提供一种制作涡轮机外壳的方法。所述方法涉及：由第一金属片结构形成第一入口部分；由第二金属片结构形成第二入口部分和蜗壳部分；在第一入口部分的端部与联接到轴承凸缘的舌部构件之间形成第一联接部；在第一入口部分与第二入口部分之间形成第二联接部以限定入口通道；以及在蜗壳部分与舌部构件之间形成第三联接部，其中所述蜗壳部分和所述舌部构件被共同配置成限定与入口通道流体连通的蜗壳。

附图说明

在下文中将结合以下附图描述本主题的实施例，其中相似的附图标记表示相似的元件，并且：

图1是一个或多个示例性实施例中的涡轮机外壳组件的分解视图；

图2是图1的涡轮机外壳组件的透视图；

图3是图1-图2中的涡轮机外壳组件的舌部构件的透视图；

图4是图1-图2中的涡轮机外壳组件的入口金属片结构的透视图；

图5是图1-图2中的涡轮机外壳组件的内金属片壳体的透视图；

图6是图1-图2中的涡轮机外壳组件的外金属片壳体的透视图；

图7是一个或多个示例性实施例中图1-图2的涡轮机外壳组件沿着图2中的线7-7的横截面视图；

图8是一个或多个示例性实施例中包括适用于涡轮机外壳组件中的集成舌部构件的凸缘的透视图；

图9是一个或多个示例性实施例中与图4的入口金属片结构组装在一起的图8的凸缘的透视图；

图10是一个或多个示例性实施例中在如图9中所描绘的将凸缘与入口金属片结构组装在一起之后与凸缘和入口金属片结构组装在一起的图5的内金属片壳体的透视图；

图11是一个或多个示例性实施例中在如图10中所描绘的将内金属片壳体与凸缘和入口金属片结构组装在一起之后与凸缘组装在一起的图6的外金属片壳体的平面视图；

图12是一个或多个示例性实施例中与图4的入口金属片结构组装在一起的图3的舌部构件的透视图；并且

图13是一个或多个示例性实施例中在如图12中所描绘的将舌部构件与入口金属片结构组装在一起之后与舌部构件和入口金属片结构组装在一起的图5的内金属片壳体的透视图。

具体实施方式

本文中描述的主题的实施例涉及如下涡轮机或涡轮增压器系统：其包括具有由标准子部件构成的多层金属片外壳的涡轮机级，以提供灵活性和可扩展性从而适应不同应用或安装。如下文更详细地描述的，所述涡轮机外壳组件包括联接到舌部构件的入口金属片件和具有用于接收涡轮机叶轮的开口的凸缘（可替代地，在本文中称为轴承凸缘或中心外壳凸缘）以限定入口的内轮廓。包括限定入口的外轮廓的入口部分和限定蜗壳的外轮廓的蜗壳部分的内金属片壳体联接到轴承凸缘、舌部构件和入口金属片件，以限定与蜗壳流体连通的入口。外装纳金属片壳体环绕内金属片壳体的蜗壳部分并且联接到轴承凸缘。外装纳金属片壳体与内金属片壳体分开一空气间隙，所述空气间隙可以由一层热绝缘或其它热绝缘材料占据以使得从蜗壳（其传导相对较热的排气）到内金属片壳体与装纳金属片壳体之间的环境中的热损失最小化，从而针对装纳壳体维持相对较低温度并增加涡轮机的效率。

本文中描述的涡轮机外壳组件的实施例可以被设计成用于任何类型的车辆并与之一起使用，诸如例如，重型或高性能机动车辆至轻型机动车辆。在这方面，安置在涡轮机外壳组件内的涡轮机叶轮可以经由公共旋转轴安装或以其它方式耦接到压缩机叶轮（或轮）以充当涡轮增压器。涡轮机入口可以被配置成从内燃发动机的气缸（例如，从排气歧管）接收排气流，所述排气流随后离开或绕过涡轮机叶轮到达催化转化器或其它下游排放布置（例如，经由管道或另一导管）。实际上，催化转化器或其它排放控制设备可以具有受其入口处的排气的温度影响的功效，并且因此，期望使得与发动机的排气歧管下游的涡轮机外壳组件相关联的热惯性最小化，以促进排放布置的入口处的更高排气温度。

如本文中所使用的，术语“轴向”是指大致平行于一个或多个部件的旋转轴线、对称轴线或中心线或者与之重合的方向。例如，在具有中心线和大致圆形端部或相对面的气缸或圆盘中，“轴向”方向可以是指大致平行于相对端部或面之间的中心线延伸的方向。在某些情况下，术语“轴向”可以用于不是圆柱形（或以其它方式径向对称）的部件。例如，包含旋转轴的矩形外壳的“轴向”方向可以被视为大致平行于所述轴的旋转轴线或与之重合的方向。此外，如本文中所使用的术语“径向”可以是指部件相对于从共享中心线、轴线或类似参考物（例如在气缸或圆盘的垂直于中心线或轴线的平面中）向外延伸的线的方向或关系。在某些情况下，即使部件中的一者或两者可能不是圆柱形的（或以其它方式径向对称），所述部件也可以被视为“径向”对齐。此外，术语“轴向”和“径向”（以及任何派生词）可以包含除与真实轴向和径向尺寸精确对齐（例如，倾斜于其）以外的方向关系，只要所述关系主要沿相应标称轴向或径向方向。

另外，出于解释目的，术语“内”在本文中可以用于指代相对更靠近于或大致沿轴向方向面向安装有或以其它方式联接有涡轮机外壳的涡轮机叶轮或旋转组件的元件、特征或表面，而术语“外”在本文中可以用于指代相对更远离或大致沿轴向方向背离涡轮机叶轮或旋转组件的元件、特征或表面。术语“内部”在本文中可以用于指代相对更靠近于与涡轮机叶轮相关联的旋转轴线或大致径向面向内的元件、特征或表面，而术语“周边”在本文中可以用于指代相对更远离或通常背离旋转轴线的元件、特征或表面。还应理解，附图仅是说明性的，并且可能未按比例绘制。另外，虽然本文中示出的附图描绘具有某些元件布置的示例，但是在实际实施例中可能存在额外的中间元件、设备、特征或部件。

图1-图7描绘了适用于涡轮增压器系统中的涡轮机外壳组件100的示例性实施例。涡轮机外壳组件100包括舌部构件102和被共同配置成限定切向于蜗壳700的径向入口200的边界的金属片结构104、106（图7）。舌部构件102和金属片结构104、106耦接或联接到轴承凸缘108以用于将涡轮机外壳组件100安装到旋转组件。在这方面，轴承凸缘108包括被配置成接收涡轮机叶轮的大致圆形内部开口109，所述涡轮机叶轮待安置在由金属片结构106限定的蜗壳700内。金属片结构106的蜗壳部分110的沿轴向方向面向涡轮机叶轮的内表面被形成轮廓为限定蜗壳700的外轮廓，其是提供涡旋形排气通路的有孔隙区域。出于解释目的，金属片结构106可以可替代地在本文中称为内金属片壳体、蜗壳金属片壳体或其变体。内金属片壳体106的入口部分112的内表面被形成轮廓为限定与由蜗壳部分110限定的蜗壳700流体连通的入口200的外轮廓，并且金属片结构104的面向内金属片壳体106的入口部分112的表面114与入口部分112一致地形成轮廓和配置，以便限定入口200。换句话说，内金属片壳体106的入口部分112与金属片结构104配合以限定入口通道200，入口通道200流体地耦接到蜗壳700或与蜗壳700流体连通。出于解释目的，金属片结构104可以可替代地在本文中称为入口金属片结构104。

参考图3，舌部构件102在物理上与金属片结构104、106不同，并且包括从舌部构件102轴向延伸的凸出分隔件部分130。凸出分隔件部分130在入口200与蜗壳700之间的界面处径向安置在入口金属片结构104与内金属片壳体106的蜗壳部分110之间。舌部构件102在入口200与蜗壳700之间的流体界面处将经由通过金属片结构104、106限定的入口200接收的排气切向地引导到蜗壳700中。如下文更详细描述的，在舌部构件102被实现为轴承凸缘108的铸造金属部分的实施例中，铸造舌部构件102相对于在舌部处或附近具有额外焊接的涡轮机外壳设计实现更好的热机械可靠性、性能（例如，舌部形状）和高循环疲劳（HCF）行为（例如，舌部位置）。

仍参考图1，分隔件部分130可以将入口金属片结构104的入口离开端部105与内金属片壳体106的蜗壳部分110径向分开。金属片壳体106的蜗壳部分110的内表面被形成轮廓为限定蜗壳通道700的涡旋形有孔隙区域的外轮廓。随着气体从舌部构件102的一个端部部分132处的与入口通道200的界面开始径向流动，直到到达舌部构件102的相对端部处的分隔件部分130，蜗壳通道700变窄，其中分隔件部分130将蜗壳700与入口通道200分开。内金属片壳体106的蜗壳部分110包括对应于舌部构件102的有孔隙或切口区域113，其中所述切口区域的边缘焊接、联接、铜焊或以其它方式附连到舌部构件102的端部部分130、132的径向外边缘以将蜗壳部分110气密地密封到舌部构件102。在这方面，舌部构件102的凸出部分130、132联接到蜗壳部分110。

在示例性实施例中，轴承凸缘108被实现为具有用于接收或以其它方式容纳涡轮机叶轮的中心开口109的大致环形整体铸造金属结构。轴承凸缘108在沿轴向方向面向金属片壳体106的表面上围绕其周边圆周包括凹入边沿107或类似形成轮廓的特征，以便支持将金属片壳体106耦接、联接或以其它方式安装到轴承凸缘108。轴承凸缘108上的凹入安装特征107可以对应于面向轴承凸缘108的金属片壳体106的开口的外圆周以与金属片壳体106配合并且围绕金属片壳体106与轴承凸缘108之间的界面在径向平面中建立焊缝或联接部。在这方面，蜗壳部分110的接近轴承凸缘108的端部可以围绕面向轴承凸缘108的内金属片结构106中的开口的外圆周包括对应边沿111，其中边沿111沿轴向方向朝向轴承凸缘108延伸以与轴承凸缘108的对应凹入特征107配合。金属片壳体106的边沿111的接近轴承凸缘108的端部可以通过焊接、铜焊等等沿周向联接到轴承凸缘108的对应安装特征107，以在限定在对应安装特征107、111之间的界面处沿轴向方向将金属片壳体106气密地密封到凸缘108。

如下文在图7-图10的上下文中更详细描述的，在一些示例性实施例中，舌部构件102与轴承凸缘108集成在一起、与之一体地形成、与之形成单件或一件并且被实现为铸造轴承凸缘108的铸造特征。也就是说，在其它实施例中，舌部构件102可以被实现为单独或分立的金属片结构，其焊接、铜焊、联接或以其它方式附连到轴承凸缘108以在金属片舌部构件102与铸造轴承凸缘108之间建立气密密封，如在图1中所描绘和下文在图11-图12的上下文中更详细描述的。参考图3，与舌部构件102是通过铸造还是通过金属片实现无关，舌部构件102包括有孔隙或入口切口部分103，其对应于入口金属片结构104的接近蜗壳700的端部105或以其它方式与之配合，以允许入口金属片结构104的离开端部105焊接、联接或以其它方式附连到舌部构件102以将入口金属片结构104气密地密封到舌部构件102。在这方面，入口切口部分103的形状和尺寸对应于入口金属片结构104的入口离开端部105的形状和尺寸以与入口金属片结构104的入口离开端部105配合或以其它方式与之适合。相邻于入口切口部分103，舌部构件102包括沿轴向方向延伸以将入口200与蜗壳700分开或以其它方式分隔的分隔件部分130。在这方面，分隔件部分130沿轴向方向的延伸部的距离或尺寸大于入口离开端部105的轴向尺寸，以将入口金属片结构104的入口离开端部105与内金属片壳体106的蜗壳部分110物理分开。在入口切口部分103的另一侧上，舌部构件102包括在入口金属片结构104与蜗壳部分110之间的界面处沿轴向方向切向地延伸到蜗壳部分110的延伸部分132。当舌部构件102如图1-图3中所描绘的被实现为单独金属片结构时，舌部构件102的基部部分的周边边缘包括对应于轴承凸缘108的凹入特征107的边沿121或类似安装特征，以类似于蜗壳部分110的边沿111与轴承凸缘108配合。

参考图4，继续参考图1-图3，在示例性实施例中，入口金属片结构104被形成轮廓或以其它方式压制成提供与金属片壳体106的入口部分112配合以限定入口气体通路的轮廓的大致U形横截面。所图示的入口金属片结构104的形状为大致截头圆锥形，使得入口200的排气通路的直径渐缩并且从入口200的凸缘118处的入口200的开口116的较大直径或开口朝向舌部构件102处与蜗壳700的界面减小，以促进蜗壳700的界面处切向于蜗壳700的流动。也就是说，应了解，入口金属片结构104的形状和尺寸可以根据特定实施例的需求而变化。入口金属片结构104的与入口金属片结构104的入口离开端部105相对的开口端被共同配置成与金属片壳体106的入口部分112的对应端部一致地限定入口200的开口。在这方面，入口金属片结构104的端部和金属片壳体106的入口部分112围绕凸缘118中的入口开口116的圆周焊接、联接或以其它方式附连到入口凸缘118，以围绕开口116将金属片结构104、106气密地密封到入口凸缘118。以类似方式，金属片结构104的沿轴向方向面向内金属片壳体106的入口部分112的对应边缘的边缘焊接、联接或以其它方式附连到入口部分112的对应边缘以气密地密封入口200。

参考图5，继续参考图1-图4，在示例性实施例中，入口部分112来自蜗壳部分110的延伸部的长度对应于入口金属片结构104的长度或纵向尺寸，并且入口部分112被类似地形成轮廓或以其它方式压制成提供与入口金属片结构104配合的大致U形横截面，以限定入口通道的边界，从而用于将流体流切向地引导到由蜗壳部分110限定的蜗壳700中。在这方面，蜗壳部分110被实现为例如通过形成轮廓或以其它方式压制内金属片结构106而形成到内金属片壳体106的主体中的大致螺旋形结构，以提供大致U形横截面，所述大致U形横截面限定蜗壳通道以用于朝向安置在蜗壳部分内的涡轮机叶轮径向引导在与入口200的界面处接收的切向流。在这方面，所述U形横截面的深度或尺寸从第一舌部部分132处与入口200的界面朝向舌部部分130的相对端部逐渐减小以减小流动面积，并且从而朝向涡轮机叶轮引导经由入口200接收的流，其中蜗壳部分110也被配置成为涡轮机叶轮提供空隙以便旋转并从蜗壳通道内的排气流体流提取能量。蜗壳部分110的周边径向边缘包括或者被实现为边沿、唇缘或类似特征111，其提供用于将蜗壳部分110联接到轴承凸缘108的对应特征107的表面，并且提供在大致径向平面中对齐的大致周向联接部，如先前所论述的。

参考图6，继续参考图1-图5，外装纳金属片结构124（可替代地，在本文中称为外装纳壳体）包括沿周向联接到轴承凸缘108以沿轴向方向基本上包围或环绕内金属片壳体106的蜗壳部分110的大致圆形开口。在这方面，穿过外装纳壳体124从第一壳体端部125到相对的第二壳体端部限定的开口的直径沿着所述组件的轴线而变化。在一个示例中，装纳壳体124的接近轴承凸缘108的第一壳体端部125处的开口的直径不同于并且大于蜗壳部分110的周长，以基本上包围内金属片壳体106的蜗壳部分110，并且从而沿径向方向和轴向方向基本上包围或环绕内金属片壳体106的蜗壳部分110。在示例性实施例中，装纳壳体124的轴承端部125沿轴向方向朝向轴承凸缘108延伸大于内金属片壳体106的边沿111的距离，以径向叠覆内金属片壳体106的边沿111。在所图示的实施例中，装纳壳体124的第一壳体端部125处开口的直径不同于并且大于围绕安装特征107的外周长，以使轴承凸缘108的至少一部分接收在所述开口内。第一壳体端部125焊接、联接或以其它方式附连到轴承凸缘108的周边表面以将外装纳壳体124耦接到轴承凸缘108，使得外装纳壳体124基本上环绕蜗壳部分110。在这方面，通过经由单独的焊接程序将装纳壳体124联接到轴承凸缘108，避免蜗壳部分110双重焊接到装纳壳体124。

在示例性实施例中，外装纳金属片壳体124被实现为被形成轮廓为或以其它方式压制成对应于内金属片壳体106的蜗壳部分110的整体金属片结构。在示例性实施例中，外装纳壳体124的内尺寸或内部尺寸大于蜗壳部分110的尺寸以在外装纳壳体124与内金属片壳体124之间提供空间或空气间隙，这帮助在蜗壳部分110与外装纳壳体124之间提供物理隔离和热隔离。外装纳壳体124还包括从轴承端部125沿轴向方向延伸大于入口部分112的轴向尺寸的尺寸的入口切口区域126。在这方面，入口切口区域126对应于内金属片壳体106的入口部分112并且允许入口部分112从装纳壳体124的内部之内的蜗壳部分110的界面延伸超过装纳壳体124的外部，使得入口区域112不定位在外装纳壳体12内或在其外部。装纳壳体124还包括与轴承端部125相对的出口开口128以限定涡轮机组件100的轴向出口。在示例性实施例中，装纳壳体124中的出口开口128是大致圆形的，并且与内金属片壳体106中的内部开口504（图5）同轴对齐。

参考图7，并且继续参考图1-图6，大致圆柱形出口管122安置在出口开口128内。出口管122从内金属片壳体106的蜗壳部分110中的内部开口504沿轴向方向延伸到涡轮机组件100的外部，以用于将涡轮机组件100耦接到流体导管，以便载运轴向离开涡轮机叶轮（例如，到达诸如催化转化器等下游排放设备）的排气。在示例性实施例中，出口管122被实现为整体金属片结构，其插入到出口开口128中并且围绕内金属片壳体106中的内部开口504焊接、联接或以其它方式附连，以将轴向出口管122气密地密封到蜗壳部分110，使得所有气体都经由出口管122轴向离开涡轮机叶轮。例如，出口管122的接近于涡轮机叶轮的端部的外圆周可以与开口504的圆周具有大致相同的直径或其它方式与其对应，以支持围绕开口504沿周向将出口管122焊接到蜗壳部分110。在所图示的实施例中，出口管122被形成为包括具有大于出口开口128中的周长的周长或直径的中间轴环部分129，以防止出口管122过插入或欠插入到出口开口128中，并且确保径向平面中出口管122的轴承端部与内部开口504的对齐。出口管122也围绕出口开口128沿周向焊接、联接或以其它方式附连到装纳壳体124。出口管122用于控制离开涡轮机组件100的排气流，其中轴环部分129促进出口管122的离开端部与排气系统之间的管道或另一流体导管的V形带夹持或类似连接。围绕蜗壳部分110的内部出口开口504和装纳壳体124的对应出口开口128焊接或联接出口管122支持涡轮机组件100的机械完整性并维持蜗壳700的密封。

参考图7，在一个或多个示例性实施例中，绝缘材料750设置在由外装纳壳体124与内金属片壳体106之间的空间限定的空气间隙740内。例如，一层热绝缘织物材料可以从与轴承凸缘108的界面直到到达轴向出口开口504一致地安装在内金属片壳体106的蜗壳部分110上或将其覆盖。在这样的实施例中，热绝缘材料750环绕或以其它方式包围内金属片壳体106的蜗壳部分110以使得蜗壳部分110与装纳壳体124之间的空气间隙740内来自蜗壳700的热损失最小化，这增加涡轮机的效率，同时降低装纳壳体124的温度。在替代实施例中，代替在蜗壳部分110的表面上设置热绝缘材料750或者除了在蜗壳部分110的表面上设置热绝缘材料750以外，也可以在装纳壳体124的外表面上设置热绝缘材料。应注意，本文中描述的主题并不限于热绝缘织物材料，并且可以在壳体106、124之间的间隙内利用任何合适绝缘材料或层或其组合以实现壳体106、124之间的经改善的热隔离。

再次参考图1-图2，根据特定实施例，入口凸缘118可以包括被配置成支持将入口凸缘118安装或以其它方式耦接到内燃发动机的排气歧管或其它导管或管道以从发动机接收排气的孔或其它特征。同样地，根据所述实施例，轴承凸缘108可以包括被配置成支持将轴承凸缘108安装或以其它方式耦接到包括涡轮机叶轮、旋转轴等等的旋转组件的孔或其它特征。在这方面，当旋转组件安装到轴承凸缘108时，涡轮机叶轮的叶片的至少一部分安置在由金属片壳体106限定的蜗壳700内，其中内金属片壳体106中的内部开口504是大致圆形的并且与涡轮机叶轮的旋转轴线同轴对齐以接收或以其它方式容纳涡轮机叶轮的鼻部并且限定涡轮机的轴向出口120。

现在参考图8-图11，现在将在轴承凸缘108和舌部构件102是一体的并且被实现为整体铸造金属结构800的实施例的上下文中描述涡轮机组件100的制作。在这方面，铸造金属结构800包括对应于舌部构件102的铸造舌部部分802，其与对应于轴承凸缘108的环形主体部分804是一体的。以与如上所述类似的方式，铸造舌部构件802沿轴向方向从轴承凸缘主体部分804凸出并且包括从舌部构件802的基部轴向延伸以将入口通道与蜗壳分开或以其它方式分隔的凸起分隔件部分830（例如，分隔件部分130）。铸造舌部构件802的相对端部还包括切向于蜗壳取向的凸起部分832（例如，部分132）。舌部构件802的切口部分803在凸起部分830、832之间从轴承凸缘主体部分804延伸、被配置成接收和支撑入口金属片结构104的入口离开端部105，如图9中所描绘的。在这方面，切口部分803提升入口金属片结构104的入口离开端部105，使得入口金属片结构104与轴承凸缘主体部分804间隔开并且并不接触轴承凸缘主体部分804。

参考图9，入口金属片结构104的入口离开端部105最初围绕与由切口部分803的与入口离开端部105配合或者以其它方式配置成接收入口离开端部105的边缘限定的蜗壳的界面焊接、联接或以其它方式附连到铸造金属结构800的舌部部分802。换句话说，入口金属片结构104的入口离开端部105耦接到或接收在舌部部分802的切口部分内，并且端部105的侧面耦接、联接或附连到凹部的侧面。参考图10，在将入口金属片结构104的入口离开端部105焊接到铸造舌部构件802的切口部分803之后，将内金属片壳体106定位在组装好的结构104、800上方，并且然后围绕轴承凸缘部分804的周边将其焊接、联接或以其它方式附连到铸造轴承凸缘部分804（例如，通过将内金属片壳体106的蜗壳部分110的边沿111焊接到轴承凸缘804的对应特征107），其中蜗壳部分110的切口区域113的边缘被同时焊接或联接到凸起舌部部分830、832以将蜗壳气密地密封在内金属片壳体106与轴承凸缘800之间。在这方面，舌部构件802安置在蜗壳部分110的切口区域113内，其中舌部构件802的凸起部分830、832径向分开蜗壳部分110使其不与入口金属片结构104的入口离开端部105接触。入口金属片结构104的轴向面向外的边缘和内金属片壳体106的入口部分112的面向内的边缘也焊接、联接或以其它方式附连在一起以气密地密封入口200。在将金属片结构104、106与铸造金属结构800组装在一起之后，可以在蜗壳部分110的外表面或装纳壳体124的内表面上设置热绝缘材料，然后将装纳壳体124定位在蜗壳部分110上方并将出口管122插入轴向出口开口128、304内。

在将内金属片壳体106组装在装纳壳体124内使得在金属片壳体106、124之间限定间隙之后，并且将外装纳壳体124焊接、联接或以其它方式附连到轴承凸缘部分804，从而产生图11中描绘的涡轮机外壳组件。此后，出口管122安置在金属片壳体106、124的轴向出口开口128、504内，并且围绕金属片壳体106、124的相应轴向出口开口128、304焊接、联接或以其它方式附连。此后，围绕入口开口116将入口凸缘118焊接、联接或以其它方式附连到入口金属片结构104和内金属片壳体106的入口部分112以完成涡轮机外壳组件100的制作。然后，可以将涡轮机外壳组件100装入或以其它方式安装到旋转组件和用于流体流入/流出涡轮机外壳组件100的适当管道或导管，其细节与本公开没有密切关系。

现在参考图12-图13，现在将在舌部构件102如图1中所描绘被实现为单独的金属片结构的实施例的上下文中描述涡轮机外壳组件100的制作。以与上文所述类似的方式，最初围绕与由切口部分103的边缘限定的蜗壳的界面将入口金属片结构104的入口离开端部105焊接、联接或以其它方式附连到舌部构件102，如图12中示出。此后，以与上文所述类似的方式，将内金属片壳体106定位在组装好的结构102、104上方，并且然后将其焊接、联接或以其它方式附连到凸起舌部部分130、132和入口金属片结构104的面向的边缘，如图13中示出。在将金属片结构102、104、106组装在一起之后，例如通过将内金属片壳体106的蜗壳部分110的边沿111和舌部构件102的边沿121焊接到轴承凸缘108的对应安装特征107而将内金属片壳体106的蜗壳部分110的周边和舌部构件102焊接、联接或以其它方式附连到轴承凸缘108。在将舌部构件102和蜗壳部分110联接到轴承凸缘108之后，可以以与上文所述类似的方式（例如，将热绝缘层施加到蜗壳部分110或装纳壳体124，将装纳壳体124定位在蜗壳部分110上方以限定间隙并且将装纳壳体124焊接到轴承凸缘108，将出口管122组装在金属片壳体106、124内，并且围绕金属片壳体106、124中的对应开口128、304焊接出口管122等等）完成涡轮机外壳组件100的制作。

简而言之，本文中描述的主题提供一种如下的金属片涡轮机外壳组件：其能够使用标准涡轮机外壳子部件制造以提供经提高的灵活性，同时与因其大小、复杂性和材料要求而通常是涡轮增压器的最昂贵部件的铸造涡轮机外壳相比减少成本。针对涡轮机外壳的大小、形状和/或封装约束的变化，铸造涡轮机外壳还可能需要专业铸造硬件以适应不同应用或安装，同时还需要更大的最小壁厚度，这增加成本，同时还增加了涡轮机外壳的质量和热惯性。与之相比，本文中描述的金属片结构可以被设计或以其它方式配置成支持多种不同配置或应用。

例如，参考图1-图2和图6，外装纳壳体124中的入口切口开口126可以被配置成相对于入口200提供空隙，这允许根据用于将涡轮机外壳组件100安装在车辆中的最终组装要求相对于轴承凸缘108和蜗壳部分110可旋转地调节外装纳壳体124的取向以在不同应用或安装中提供灵活性。另外，可以通过金属片成形工艺使得外装纳壳体124的厚度最小化以减少重量和材料成本并降低热惯性，同时维持装纳能力。在一些实施例中，热绝缘层750设置在装纳壳体124的内表面上（例如，从底部内边缘到上部内边缘以覆盖整个内表面）以使得热损失最小化并降低装纳壳体124的外表面的温度，从而通过减少热损失来提高效率（并且通过维持排气流的可用能量和更高温度来提高下游催化转化器或其它排放控件的效率）。装纳壳体124的设计可以经由标准连接部件（例如，出口管122）被标准化以与其它金属片结构104、106的标准设计兼容，这允许在共享常见或标准蜗壳设计的大范围涡轮增压器应用中利用装纳壳体124。

参考图1-图2和图5，内金属片壳体106的蜗壳部分110可以被设计和制造为能够在共享相同空气动力学蜗壳限定的一系列涡轮增压器应用中使用的标准部件（伴随部件标准化而具有对应的成本降低）。内金属片壳体106的入口部分112和入口金属片结构104可以被设计和制造成适应不同专用封装要求并且在蜗壳部分110的不同示例中变化。在这方面，蜗壳部分110和舌部构件102的形状、大小和其它物理特性可以被标准化并且在不同应用中维持大致恒定，同时入口金属片结构104和入口部分112的尺寸变化以适应特定应用或安装的需求。例如，舌部构件102、蜗壳部分110、外装纳壳体124和/或出口管122可以被设计成用于普遍用途，同时入口金属片结构104和入口部分112的形状和/或尺寸可以根据应用而变化。以此方式，金属片涡轮机外壳组件提供能够适应不同安装的灵活进入调节。可以类似地通过金属片成形工艺使得内金属片壳体106和入口金属片结构104的厚度最小化以实现低热惯性，其中蜗壳部分110与外装纳壳体124之间的间隙内的热绝缘层750使得热损失最小化。

为简洁起见，本文中可能不详细描述与涡轮机、压缩机、涡轮增压器、废气门、旁通阀、管道、催化转化器、排放控件和系统的其它功能方面（以及系统的单独操作部件）有关的常规技术。此外，本文中包含的各种附图旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理耦接。应注意，在本主题的实施例中可能存在许多替代或额外功能关系或物理连接。

前述描述可能是指元件或部件或特征“耦接”在一起。如本文中所使用的，除非另有特别说明，否则“耦接”意指一个元件/节点/特征直接或间接联接到另一元件/节点/特征（或者直接或间接与之通信），并且未必以机械方式。因此，虽然附图可以描绘元件的一个示例性布置，但是在所描绘主题的实施例中可能存在额外的中间元件、设备、特征或部件。另外，某些术语在以下描述中也可以仅用于参考目的，并且因此并不旨在具有限制性。例如，术语“第一”、“第二”以及其它此类涉及结构的数字术语并不暗示顺序或次序，除非上下文明确指出。类似地，术语（诸如“上部”、“下部”、“顶部”和“底部”）是指附图中参考的方向。

应注意，在本公开的实施例中可能存在许多替代或额外功能关系或物理连接。另外，虽然本文中示出的附图描绘具有元件的某些布置的示例，但是在实际实施例中可能存在额外的介入元件、设备、特征或部件。还应理解，附图仅是说明性的，并且可能未按比例绘制。

前述具体实施方式本质上仅是示例性的，并且并不旨在限制本主题的实施例或此类实施例的应用和使用。如本文中所使用的，词语“示例性”意指“充当示例、例子或图示”。本文中描述为示例性的任何实施方案未必被解释为比起其它实施方案是优选或有利的。此外，并不旨在受到在前述背景技术、发明内容或具体实施方式中提出的任何理论的约束。

虽然在前述具体实施方式中已经呈现至少一个示例性实施例，但是应了解，存在大量变型。还应了解，一个或多个示例性实施例仅是示例，并且并不旨在以任何方式限制本主题的范围、适用性或配置。相反，前述具体实施方式将为本领域技术人员提供用于实现本主题的示例性实施例的方便路线图。应理解，可以在不背离如在所附权利要求书中阐述的本主题的范围的情况下对在示例性实施例中描述的元件的功能和布置作出各种改变。因此，如果没有明确相反意图，则上述示例性实施例或其它限制的细节不应被解读为权利要求书。

Claims (17)

1.一种涡轮机外壳组件，其包括：

轴承凸缘；

耦接到所述轴承凸缘的舌部构件；

联接到所述舌部构件的第一金属片结构，所述第一金属片结构提供入口通道的内轮廓；以及

第二金属片结构，所述第二金属片结构包括提供所述入口通道的外轮廓的入口部分和提供与所述入口通道流体连通的蜗壳的外轮廓的蜗壳部分，其中：

所述蜗壳部分联接到所述舌部构件以限定所述蜗壳；并且

所述第二金属片结构的入口部分联接到所述第一金属片结构以限定入口通道。

2.根据权利要求1所述的涡轮机外壳组件，其中，所述舌部构件与所述轴承凸缘一体地形成。

3. 根据权利要求1所述的涡轮机外壳组件，其进一步包括铸造金属结构，其中：

所述轴承凸缘包括所述铸造金属结构的环形部分；并且

所述舌部构件包括所述铸造金属结构的沿轴向方向朝向第一金属片结构延伸的凸出部分。

4.根据权利要求1所述的涡轮机外壳组件，其中，所述舌部构件包括耦接到所述轴承凸缘的分立的金属片结构。

5.根据权利要求1所述的涡轮机外壳组件，其中，所述第一金属片结构包括对应于所述舌部构件的切口区域。

6.根据权利要求1所述的涡轮机外壳组件，其中，所述第二金属片结构包括对应于所述舌部构件的切口区域。

7. 根据权利要求6所述的涡轮机外壳组件，其中：

所述舌部构件安置在所述切口区域内并且将所述第二金属片结构的蜗壳部分与所述第一金属片结构的端部径向分开；并且

所述第一金属片结构的端部联接到所述舌部构件。

8.根据权利要求1所述的涡轮机外壳组件，其中，所述舌部构件包括对应于所述第一金属片结构的端部的切口区域和相邻于所述切口区域并且安置在所述第一金属片结构的端部与所述第二金属片结构的蜗壳部分之间的分隔件部分。

9. 根据权利要求1所述的涡轮机外壳组件，其进一步包括包围所述第二金属片结构的蜗壳部分的至少一部分的第三金属片结构，其中：

所述第三金属片结构包括对应于所述入口部分的切口区域；并且

所述第三金属片结构与所述第二金属片结构间隔开一空气间隙。

10.根据权利要求9所述的涡轮机外壳组件，其进一步包括在所述第二金属片结构与所述第三金属片结构之间的空气间隙内安置在所述第二金属片结构上的一层绝缘材料。

11.根据权利要求9所述的涡轮机外壳组件，其进一步包括出口管，其中：

所述第二金属片结构包括与涡轮机叶轮旋转轴线同轴对齐的第一内部开口；

所述第三金属片结构包括与涡轮机叶轮旋转轴线同轴对齐的第二内部开口；

所述出口管安置在所述第一内部开口和所述第二内部开口内；

所述出口管的第一端部围绕所述第一内部开口联接到所述第二金属片结构；并且

所述出口管围绕所述第二内部开口联接到所述第三金属片结构。

12.根据权利要求1所述的涡轮机外壳组件，其中，所述舌部构件包括将所述第一金属片结构与所述第二金属片结构的蜗壳部分径向分开的分隔件部分。

13.一种涡轮机外壳组件，其包括：

轴承凸缘；

舌部构件；

端部耦接到所述舌部构件的入口金属片结构；

包括入口部分和蜗壳部分的内金属片壳体，其中：

所述内金属片壳体的入口部分耦接到所述入口金属片结构以共同限定入口通道；并且

所述内金属片壳体的蜗壳部分耦接到所述舌部构件和所述轴承凸缘，以共同限定与所述入口通道流体连通的蜗壳；以及

环绕所述蜗壳部分的至少一部分的外装纳金属片壳体，其中，所述外装纳金属片壳体耦接到所述轴承凸缘并且与所述内金属片壳体间隔开。

14.根据权利要求13所述的涡轮机外壳组件，其中，所述舌部构件包括联接到所述轴承凸缘的金属片结构。

15.根据权利要求13所述的涡轮机外壳组件，其中，所述舌部构件与所述轴承凸缘是一体的。

16. 根据权利要求15所述的涡轮机外壳组件，其中：

所述轴承凸缘包括铸造金属结构；并且

所述舌部构件包括所述铸造金属结构的凸出部分。

17.根据权利要求16所述的涡轮机外壳组件，其中，所述凸出部分将所述入口金属片结构的端部与所述内金属片壳体的蜗壳部分径向分开。

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