CN1242179C - 在涡轮增压器的压缩机入口上的过滤消声器的固定装置 - Google Patents

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Abstract

提出了一种新的用于将过滤消声器(16)可拆卸地固定在一个属于内燃机的涡轮增压器(12)的压缩机的壳体部分(32)上的固定装置(36)，其中，该过滤消声器(16)借助于固定元件可固定在压缩机(18)的压缩机入口上。固定装置(36)包括有一个振动断开件，该振动断开件设置在过滤消声器(16)和压缩机(18)的壳体部分(32)之间，从而例如在受到发动机激励时过滤消声器(16)以一个与涡轮增压器壳体(28)不同的频率振动。

Description

在涡轮增压器的压缩机入口上的 过滤消声器的固定装置
技术领域
本发明涉及一种用于将过滤消声器可拆卸地固定在属于内燃机的涡轮增压器的压缩机的壳体部分上的固定装置。
背景技术
在涡轮增压器的压缩机入口上有高的噪声产生。因此通常在压缩机入口上设置一个过滤消声器，用于防止噪声的产生。因为过滤消声器与压缩机的壳体部分刚性相连接而且在振动技术上不与涡轮增压器断开，所以涡轮增压器的振动被传递给过滤消声器。通常涡轮增压器本身或直接地或通过一个固定脚固定在内燃机的一个支架上。固定脚和过滤消声器之间的轴向距离通常是很大的。如果涡轮增压器受到发动机振动的激励和/或处于固有频率振动，那么由于上述几何形状在过滤消声器上振幅便是最大的。此外，由于造成了大的材料负荷因而这是不理想的。在一些具有相应规定的国家中，上述振动问题在技术验收时甚至会导致驳回。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种文首所述形式的固定装置，其简单且成本合理地消除了上述缺点。
该任务的技术解决方案是一种用于将过滤消声器可拆卸地固定在一个属于内燃机的涡轮增压器的压缩机的壳体部分上的固定装置，其中，该过滤消声器借助于固定元件可固定在该压缩机的压缩机入口上，该固定装置包括有一个振动断开件，该振动断开件设置在过滤消声器和压缩机的壳体部分之间，从而在受到激励时过滤消声器以一个与涡轮增压器壳体不同的频率振动。
按本发明的固定装置为了使过滤消声器与压缩机的壳体部分相连接而在该过滤消声器与压缩机的壳体部分之间的压缩机入口处具有一个振动断开件。借助于该振动断开件，过滤消声器在振动技术上很大程度地与压缩机壳体部分并由此与涡轮增压器断开。在将涡轮增压器的或压缩机的振动传递到过滤消声器上时，可以避免过滤消声器上大的振幅，并通过高的、受振动条件影响的材料应力防止过早的材料疲劳。
优选使用一种耐温和耐油以及耐磨损的橡胶弹性元件作为该振动断开件。这样，振动断开件可以与使用条件匹配得最好，由此确保了振动断开件的长的使用寿命。业已表明，由一种弹性体(例如由来自杜邦公司的Viton制成的或由硅树脂制成的)制成的橡胶弹性元件非常适于用作为振动断开件。
有利的是，该振动断开件在安装状态时在涡轮增压器的轴线方向上以及在横交于该轴线的方向上都具有小的刚度。根据涡轮增压器的六种固有频率，可以选择沿轴向和横交于轴向的各种刚度。上述小的刚度确保了过滤消声器和压缩机的壳体部分之间足够的按振动要求的断开。
在考虑结构条件时，应选择尽可能软的振动断开件。然而至少可以这样选择上述刚度，从而在考虑构件的重量和其几何形状以及在考虑过滤消声器和压缩机的壳体部分之间的连接的几何形状时，过滤消声器最终具有至少是涡轮增压器的最小固有频率的大约25-50％、优选为40％的固有频率。当涡轮增压器在固有频率范围内受到激励时，例如受到发动机振动的激励时，过滤消声器可以在超临界范围内振动。
如果振动断开件是预紧的，则是特别有利的。这样可以防止在振动断开件与一个构件之间失去接触并防止在振动断开件上产生磨蚀和磨损。
振动断开件以一种O环形式的结构是特别有利的，因为在该实施形式中将由上述连接吸收的力分布到O环的整个圆周上。
附图说明
下面根据附图1-3中所示的优选实施例详细说明本发明的主题。附图仅简要示出：
图1是沿着涡轮增压器轴线的截面图，它表示了具有一个设置在压缩机入口上的过滤消声器的涡轮增压器，其中该过滤消声器具有一个按现有技术的固定装置；
图2：与图1相同的视图，但是以放大的截面表示出了按本发明的固定装置的第一种实施形式的一部分；
图3：与图2类似的图示方式示出了按本发明的固定装置的第二种实施形式的一部分；
图4：图3所示的但具有一个安全元件的固定装置；和
图5：与图2类似的图示方式示出了按本发明的固定装置的第三种实施形式的一部分。
在上述附图中所使用的参考标号及其意义在汇总后的参考标号表中列出。原则上说，在上述附图中相同的部分用相同的参考标号示出。所说明的实施形式只是对本发明的主题进行示例，而没有任何限定作用。
具体实施方式
图1以沿其纵轴线10的截面图示出了一个涡轮增压器12和一个固定在涡轮增压器12的压缩机入口14上的过滤消声器16的一部分。涡轮增压器12具有一种典型的结构，即它包括一个压缩机18和一个涡轮20，该涡轮的转子22、24彼此间隔地设置在一个共同的轴26上。涡轮增压器12具有一个涡轮增压器壳体28、该壳体包括数个壳体部分，例如一个涡轮壳体29、一个轴承壳体30和一个压缩机壳体27，另外它们自身还可由数个壳体部分构成。在轴承壳体30中，在涡轮转子24和压缩机转子22之间支承有轴26。涡轮增压器12借助于一个固定脚31固定在发动机(未示出)的一个支架34上。为了减少噪声的产生，将过滤消声器16固定在压缩机18的一个壳体部分32上的压缩机入口14处。
过滤消声器16和压缩机18的壳体部分32通过一个固定装置36而彼此刚性相连。在该示例中，固定装置36包括了在此例中设置在一条围绕涡轮增压器轴线10的圆形线上的第一固定孔38，该第一固定孔位于压缩机18的壳体部分32中。第一固定孔38设置有螺纹。此外，固定装置36包括了设置在过滤消声器16的一个凸缘40中的第二固定孔42，该第二固定孔可与第一固定孔38同轴地重叠。同样，固定装置36还包括固定元件44，该固定元件在该示例中为螺栓结构，并通过第二固定孔42而拧入第一固定孔38中，从而使过滤消声器16和压缩机18的壳体部分32相连接。
如从图1中清楚看出的那样，固定脚31和过滤消声器16之间的距离是适当大的。通过支架34和固定脚31从发动机(未示出)传递到涡轮增压器12上的振动和涡轮增压器12的固有振动将通过刚性固定装置36传递到过滤消声器16上。由于固定脚31和过滤消声器16之间大的距离，过滤消声器16的振幅便达到最大。这就带来了上述列举的缺点。
图2-4各示出了一个按本发明的固定装置36。这些固定装置36各包括设置在压缩机18的壳体部分32中的带有螺纹的第一固定孔38以及螺栓形式的固定元件44，该固定元件拧入第一固定孔38中。固定孔38优选布置在一个垂直于涡轮增压器轴线10的平面中在一个围绕涡轮增压器轴线10的环上。涡轮增压器轴线10位于其中的方向分别以一个箭头a标明。该环在理想的情况下是一个圆环，而固定孔38均匀地分布在该环上。此外，按本发明的固定装置36包括一个设置在过滤消声器16和压缩机18的壳体部分32之间的振动断开件46。振动断开件46由一种弹性体制成，其在涡轮增压器12的轴线方向上以及在横交于该轴线的方向上都具有小的刚度。如此选择该刚度，使过滤消声器16的固有频率至少为涡轮增压器12的最低固有频率的大约40％。除此之外，该刚度还取决于构件的几何形状及其重量，以及固定装置36的结构。
另外，图2中所示的固定装置36还包括第二固定孔42，该第二固定孔与第一固定孔38相重叠地设置在过滤消声器16的一个凸缘40中。一个这样的第二固定孔42的内径大于第一固定孔38的内径。振动断开件46具有两个由弹性体制成的断开元件47，它们的基本形状为一个空心圆柱体48，在其一端上设置有一个径向向外凸出的元件凸缘50。空心圆柱体48的外径大致与第二固定孔42的内径相同。断开元件47的空心圆柱体48从相对置的两侧插入第二固定孔42，从而其元件凸缘50侧向伸出到第二固定孔42的边缘上，并覆盖住凸缘40的一部分。优选选择空心圆柱体48的长度，从而当元件凸缘50止靠在第二固定孔42的边缘处时，使它们以无凸缘的端面相接触。断开元件47优选具有相同的结构，从而使制造简便。然而它们首先也可以相对于元件凸缘50的结构而设计成不同的结构。空心圆柱体48一起在振动断开件46中形成一个孔52，以容纳固定元件44。为了可以在振动断开件46上施加一定的预应力，在孔52中容纳了一个隔套54，该隔套的基本形状也为空心圆柱形，在该隔套的一端设置有一个径向向外伸出的套凸缘58。隔套54的空心圆柱体56围绕固定元件44布置在孔52中。套凸缘58止靠于消声器侧的元件凸缘50处。
为了将过滤消声器16固定在压缩机18的壳体部分32上，首先将断开元件47插入过滤消声器16的凸缘40的第二固定孔42中。隔套54插入由断开元件47构成的孔52中。然后使第二固定孔42和第一固定孔38相互叠置，并借助于螺钉状固定元件44相互拧紧。隔套54的空心圆柱体58的长度比孔52的深度短；即：插入孔52中的隔套54以其套凸缘止靠于断开元件47的消声侧的元件凸缘50处，从而在空心圆柱体58无凸缘的端面和第一固定孔38的边缘之间保留一个间隙。通过拧紧螺钉44，使隔套54止靠于第一固定孔38的边缘处，并与断开元件47压紧在一起。断开元件47处于一预定的预紧力下，从而当过滤消声器16和压缩机38的壳体部分32之间的由固定装置36建立的连接受载时，就使各种不同的构件总与振动断开件46保持接触，并保护该振动断开件免受不均匀的载荷。
若是围绕涡轮增压器轴线10均匀分布的十个固定孔38、42，过滤消声器16的重量为大约390Kg，且所有振动断开件46沿轴向和径的刚度之和为大约5000N/mm到15000N/mm时，则可以得到一种振动断开，其中过滤消声器16的固有频率为涡轮增压器12的固有频率的大约40％。
在图3中示出的固定装置36在除了上述元件之外还包括一个O环形的振动断开件46、一个设置在过滤消声器16的一个元件60中的径向向外开口的用于支撑振动断开件46的环槽62以及两个固定环64、66。这两个固定环64、66具有与压缩机18的壳体部分32中的第一固定孔38可同轴叠置的用于容纳固定元件44的孔口68。这两个固定环是彼此同轴的并沿轴向一前一后地设置连接压缩机18的壳体部分32上。通过螺钉状的固定元件44将固定环64、66固定在压缩机18的壳体部分32上。固定64、66在它们径向向内的一侧上具有支承面67，该支承面以一个相对于涡轮增压器的轴线大约+30°到+50°或-30°到-50°的角支撑O环46。同样，支承面67一起再次构成一种类型的环槽，该环槽向内开口并与元件60中的环槽62间隔一定距离地延伸。固定环64、66径向向内一侧上的直径和过滤消声器16的元件60中的环槽62的直径是如此选择的，从而设置在它们之间的O环形振动断开件46在固定状态下是预紧的。
若是另一个大约重380Kg的过滤消声器16和该结构时，则以7000N/mm到14000N/mm的轴向刚度和15000N/mm到40000N/mm的径向刚度使过滤消声器16的固有频率达到涡轮增压器12的大约40％。
在图4中示出了另一种实施形式，其类似于图3中所示的结构。然而在该示例中只有一个安全元件68用于固定装置36。安全元件68轴向相连地布置在与过滤消声器16相邻的固定环66上，并借助于固定机构44与固定环64、66一起固定在壳体部分32上。该安全元件沿径向不仅向内伸出超过固定环64、66，而且向外伸出超过固定环64、66，在上述O环失效时，其夹紧在过滤消声器16的支承着环槽62的元件60后面，从而防止过滤消声器16和压缩机18的壳体部分32之间的连接松开。访安全元件可以如固定环64、66那样设计成环形的，但也可以如所示示例中那样由环段件构成。
在另一种未示出的其结构原则上按与图3或图4中所示的结构相同的实施形式中，相邻于压缩机18的壳体部分32的固定环64与壳体部分32整体构成。
在图5中简要示出的另一种实施形式表现为从图3已知的实施形式的另一种变型形式。固定装置36包括张紧元件72形式的固定元件44，而不是螺钉状的固定元件44。压缩机18的壳体部分32因而具有一个固定凸缘，而不是第一固定孔38。同样，固定环64、66也不具有固定孔38。固定环64、66在压缩机18的壳体部分32上的固定是通过张紧元件72进行的，而不是通过螺钉状的固定元件44，这些张紧元件通过周向分布确保了上述构件之间的固定连接。
在固定装置36具有O环形振动断开件46的结构中，为进行安装首先将O环形振动断开件46和固定环64、66(它们可以例如借助于夹紧端子或借助于设置在其中的辅助孔和辅助螺栓而彼此相连)预装到过滤消声器16上。然后使过滤消声器16经过固定环64，66，借助于固定元件44而与压缩机18的外壳部分32，并因而与涡轮增压器12相固定。
在另一个大约重380Kg的过滤消声器16和该结构时，使过滤消声器16的固有频率达到带有轴向刚度为7000N/mm到14000N/mm的振动断开件46和径向刚度为15000N/mm到40000N/mm的振动断开件46的涡轮增压器12的大约40％。
可以构想列举的固定装置36的各种各样的其它变型形式和组合。因此，夹紧端子72和螺钉状固定元件44例如可以组合起来使用。第二固定孔42可以设置在过滤消声器16的另一个与压缩机入口14相邻的元件中，而不是设置在过滤消声器16的一个凸缘40中。可以使过滤消声器16中的第二固定孔42设置有螺纹，而不是压缩机18的壳体部分32中的第一固定孔38。压缩机18的壳体部分32中的第一固定孔38可以设置在壳体部分32的一个凸缘中。螺钉状固定元件44可以从压缩机侧拧入，而不是从过滤消声器16侧拧入。
附图标号表
10   涡轮增压器轴线        52   孔
12   涡轮增压器            54   隔套
14   压缩机入口            56   空心圆柱体
16   过滤消声器            58   套凸缘
18   压缩机                60   元件
20   涡轮                  62   环槽
22   压缩机转子            64   固定环
24   涡轮转子              66   固定环
26   轴                    67   支承面
27   压缩机壳体            68   安全元件
28   涡轮增压器壳体        70   固定凸缘
29   涡轮壳体              72   夹紧端子
30   轴承壳体
31   固定脚
32   壳体部分
34   支架
36   固定装置
38   第一固定孔
40   凸缘
42   第一固定孔
44   固定元件
46   振动断开件
47   断开元件
48   空心圆柱体
50   元件凸缘

Claims (14)

1.用于将过滤消声器可拆卸地固定在一个属于内燃机的涡轮增压器的压缩机的壳体部分上的固定装置，其中，该过滤消声器借助于固定元件可固定在该压缩机的压缩机入口上，其特征在于，固定装置(36)包括有一个振动断开件(46)，该振动断开件设置在过滤消声器(16)和压缩机(18)的壳体部分(32)之间，从而在受到激励时过滤消声器(16)以一个与涡轮增压器壳体(28)不同的频率振动。
2.如权利要求1所述的固定装置，其特征在于，振动断开件(46)是一个耐磨损的以及耐温和耐油的橡胶弹性元件。
3.如权利要求1或2所述的固定装置，其特征在于，振动断开件(46)不仅沿涡轮增压器(12)的轴线(10)而且横交于轴线(10)被设计成有弹性。
4.如权利要求1或2所述的固定装置，其特征在于，振动断开件(46)具有一种这样刚度，从而使频率，至少是断开了的过滤消声器(16)的最小固有频率相当于涡轮增压器(12)的最小固有频率的40％。
5.如权利要求或2所述的固定装置，其特征在于，振动断开件(46)是机械预紧的。
6.如权利要求或2所述的固定装置，其特征在于，在过滤消声器(16)和压缩机(18)的壳体部分(32)中设置有彼此对应的用于容纳一个固定元件(44)的固定孔(38、42)，其中在过滤消声器(16)的固定孔(42)中各可插入一个振动断开件(46)，该振动断开件本身具有用于容纳固定元件(44)的孔(52)。
7.如权利要求5所述的固定装置，其特征在于，振动断开件(46)包括有两个断开元件(47)，它们的基本形状是一个空心圆柱体(56)，该空心圆柱体具有一个从空心圆柱体(56)的一端伸出的元件凸缘(50)，其中空心圆柱体(56)可从相反的方向插入过滤消声器(16)的第二固定孔(42)中，并整体构成一个用于容纳固定元件(44)的孔(52)，并且其中元件凸缘(50)侧向伸出固定孔(42)的边缘，从而其在过滤消声器(16)和固定元件(44)的头部之间或在过滤消声器(16)和压缩机(18)的壳体部分(32)之间形成一种缓冲。
8.如权利要求5所述的固定装置，其特征在于，借助于一个可插入振动断开件(46)的孔(52)中的隔套(54)以限定的方式将预紧力施加到振动断开件(46)上。
9.如权利要求5所述的固定装置，其特征在于，设有一个设置在过滤消声器(16)的一个相邻于压缩机入口(14)的元件(60)中的径向外开口的环槽(62)和两个固定环(64、66)，这两个固定环的径向内侧与环槽(62)径向间隔一定距离地平行于其延伸；而且振动断开件(46)以一种O环的形式构成，其一侧由过滤消声器(16)的环槽(62)支承，另一侧由两个固定环(64、66)支承，其中这两个固定环(64、66)沿轴向同轴地前后设置，并借助于固定元件(44)与压缩机(18)的壳体部分(32)相连。
10.如权利要求9所述的固定装置，其特征在于，通过固定环(64、66)将预紧力施加到振动断开件(46)上，而固定环(64、66)支撑O环形振动断开件(46)。
11.如权利要求9所述的固定装置，其特征在于，相邻压缩机(18)的壳体部分(32)的固定环(64)与该壳体部分整体构成。
12.如权利要求9所述的固定装置，其特征在于，设置有一个安全元件(68)，该安全元件在振动断开件(46)失效时，防止过滤消声器(16)和压缩机(18)的壳体部分(32)之间的连接松开。
13.如权利要求12所述的固定装置，其特征在于，安全元件(68)固定在至少一个固定环(64、66)上和/或压缩机(18)的壳体部分(32)上，并在振动断开件(46)失效时，从过滤消声器(16)侧夹紧在过滤消声器(16)的支承着环槽(62)的元件(60)后面。
14.用于使内燃机增压的涡轮增压器，具有一个设置在压缩机入口(14)上的过滤消声器(16)，该过滤消声器与涡轮增压器(12)的压缩机(18)的壳体部分(32)可拆卸地相连接，其特征在于，为了将过滤消声器(16)固定在压缩机(18)的壳体部分(32)上，设置有一个按上述权利要求中任一项所述的固定装置(36)。
CNB018185827A 2000-09-08 2001-08-21 在涡轮增压器的压缩机入口上的过滤消声器的固定装置 Expired - Lifetime CN1242179C (zh)

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