CN1721706A - 流体机械、特别是废气涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种流体机械，特别是废气涡轮增压器，带有径向通流的压缩机转子(2)，该转子套在一个支承在轴承箱内的轴(1)上并设置在一个带有蜗杆状流体通道的压缩机外壳内，其中，压缩机转子(2)轮毂的外部轮廓和压缩机外壳的内部轮廓构成从轴向向径向导向的流体通道，压缩机外壳由一个外部螺旋形外壳(5)和一个内部外壳插入件(6)构成，外部螺旋形外壳(5)借助于一个刚性固定件固定在轴承箱上，内部外壳插入件(6)设置在螺旋形外壳(5)和压缩机转子(2)之间，并固定在螺旋形外壳(5)上。用于将外壳插入件(6)固定在螺旋形外壳(5)上的第二固定件(8)包括至少一个膨胀配合螺栓(10)，该膨胀配合螺栓(10)的配合螺栓(12)至少在外壳插入件(6)和螺旋形外壳(5)的一个凸缘区或孔内进行配合，以吸收在切向上作用的力。

Description

流体机械，特别是废气涡轮增压器
技术领域
本发明涉及按权利要求1或4前序部分所述的流体机械，特别是废气涡轮增压器。
背景技术
EP 1 233 190 A1公开了一种依据分类的流体机械。EP 1 233 190 A1公开的是一种径流式压缩机方式的流体机械，带有一个在其中间纵向区内支承在轴承箱内的轴，在其从支座凸起的末端上携带一个涡轮和一个径向通流的压缩机转子。压缩机转子具有旋转合理地套在通过涡轮驱动的轴上的轮毂，该轮毂圆周侧配备径向相距的叶片。轮毂的外部轮廓与压缩机外壳的内部轮廓限制一个从轴向向径向导向向外变窄的流体通道，其横截面相应于叶片的配置。压缩机外壳借助于刚性固定件固定在轴承箱上。轮毂和叶片的直径从流体输入端向流体输出端增加，从而形成一个与压缩机转子的中心横向平面不对称的纵向横截面，并与此相应还形成一个通过压缩机转子的长度增加的质量分布。
在不利的运行条件下长时间运行后，这种流体机械的压缩机转子会由于腐蚀、侵蚀和老化而强度大大下降，以至于不能排除压缩机转子断裂的可能性。在压缩机转子断裂，转子破裂成至少两或三大块的情况下，这些碎块由于显著的离心力向外抛掷。在这种情况下这些碎块会从压缩机外壳甩出。小型流体机械可以通过相当大的壁厚和刚性外壳可靠吸收上述负荷或力。而在大型流体机械情况下，大多出于铸造技术方面的原因降低了外壳壁厚，由此在出现这种应力时迅速达到材质或材料的断裂极限并导致外壳断裂。与此同时压缩机转子的碎块或部件从流体机械甩出，从而造成严重的损坏。压缩机转子碎块或部件的甩出对整个流体机械的所谓防泄漏性的可靠性产生不利影响。这一点必须要避免。
为在取消螺旋形外壳外部的附加防断裂措施情况下保证流体机械的防泄漏系统的可靠性，EP 1 233 1 90 A1提出，压缩机转子由一个外部的螺旋形外壳和一个内部外壳插入件两部分构成。螺旋形外壳包括一个流体通道径向向外导向的通道段。内部外壳插入件径向上在外部螺旋形外壳和压缩机转子之间定位。外壳插入件的内部轮廓与压缩机转子轮毂的外部轮廓共同构成一个流体通道基本上分布在轴向上的通道段。螺旋形外壳带有至少部分包围内部外壳插入件的内部圆柱体构成，外壳插入件为构成空腔借助于柔性固定件安装在该内部圆柱体上。轴承箱上压缩机外壳或螺旋形外壳的刚性固定件借助于轴承箱1上的螺旋形外壳的固定凸缘连接构成。内部外壳插入件在外部螺旋形外壳上固定的柔性固定件，借助于轴向上穿过螺旋形外壳内部圆柱体的膨胀螺栓固定件构成。
用于将外壳插入件固定在螺旋形外壳上的柔性固定件比流体机械轴承箱上外部螺旋形外壳的刚性固定件更不易于断裂地构成。由此通过依据EP 1 233 190A1的现有技术提出一种带有“变皱区”的螺旋形外壳，利用该变皱区可以可靠避免断裂转子的碎块或部件甩出。在依据EP 1 233 190 A1的流体机械中，可以可靠吸收或接受轴向上和径向上作用的力和力矩。然而在EP 1 233 190 A1公开的流体机械中存在着这种危险，即外部螺旋形外壳上内部外壳插入件的柔性固定件在吸收能量期间由于切向上作用的力而失灵。然后压缩机转子的碎块或部件会甩出并不再能够保证流体机械的防泄漏系统的可靠性。
发明内容
本发明由此出发的目的在于，提供一种具有提高防泄漏系统可靠性的新型流体机械。
该目的通过依据权利要求1的流体机械得以实现。依据本发明，用于将外壳插入件固定在螺旋形外壳上的柔性固定件包括至少一个膨胀配合螺栓，其中，这个或者每个膨胀配合螺栓包括至少一个膨胀螺杆和一个配合螺栓，其中，这个或者每个膨胀配合螺栓的配合螺栓至少在外壳插入件和螺旋形外壳的凸缘区或孔内进行配合，以吸收切向上作用的力。
流体机械依据本发明的可选择构成在独立权利要求4中予以阐述。
附图说明
本发明优选的进一步构成来自下面的权利要求和下面的说明。现借助附图对本发明不局限于此的实施例进行详细说明。其中：
图1示出按本发明第一实施例依据本发明流体机械压缩机外壳外部螺旋形外壳和内部外壳插入件连接区的断面前视图；
图2示出沿图1剖面方向II-II图1断面的横截面；
图3以类似于图2的视图示出按本发明第二实施例依据本发明流体机械压缩机外壳外部螺旋形外壳和内部外壳插入件连接区的可选择构成；
图4示出按本发明第三实施例依据本发明流体机械压缩机外壳外部螺旋形外壳和内部外壳插入件连接区的断面前视图；
图5示出沿图4剖面方向V-V图4断面的横截面；
图6示出沿图4剖面方向VI-VI图4断面的横截面；
图7示出沿图5剖面方向VII-VII的横截面；
图8以类似于图2、3或5的视图示出依据本发明流体机械压缩机外壳外部螺旋形外壳和内部外壳插入件连接区的另一可选择构成。
具体实施方式
本发明涉及流体机械，特别是废气涡轮增压器的细节，带有由一个外部螺旋形外壳和一个内部外壳插入件构成的压缩机外壳，其中，内部外壳插入件通过柔性和可松开的固定件，也就是通过螺栓连接固定在外部螺旋形外壳上。采用柔性以及可松开的固定件将内部外壳插入件固定在外部螺旋形外壳上的流体机械由EP 1 233 190 A1公开，这里通过参考明确涉及其公开的内容。下面参考图1-8基本上仅介绍依据本发明的流体机械与EP 1 233 190 A1所公开的流体机械有所区别的细节。
图1和2示出废气涡轮增压器径流式压缩机方式的依据本发明流体机械的第一实施例，带有轴1，在其凸出支座的末端上携带一未示出的涡轮以及一个径向通流的压缩机转子2。压缩机转子2具有旋转合理地套在通过涡轮驱动的轴1上的轮毂3，该轮毂圆周侧配备径向相距的叶片4。压缩机外壳由一个外部螺旋形外壳5和一个内部外壳插入件6构成，其中，螺旋形外壳5带有至少部分包围外壳插入件6的内部圆柱体7构成，内部的外壳插入件6借助于一个柔性以及可松开的固定件8固定该内部圆柱体上。图1示出内部外壳插入件6的端面9。
根据图1和2的实施例，用于将内部外壳插入件6固定在外部螺旋形外壳5上的柔性以及可松开的固定件8包括多个膨胀配合螺栓10，其中，每个膨胀配合螺栓10除了膨胀螺杆11外还包括配合螺栓12。
依据图2，每个膨胀配合螺栓10的配合螺栓12一侧作用于内部外壳插入件6的凸缘区上，另一侧分段作用于内部圆柱体7上。每个膨胀配合螺栓10的配合螺栓12为此具有一种直径，从而它在外壳插入件6和内部圆柱体7的孔内进行配合。通过每个膨胀配合螺栓10的配合螺栓12可以可靠吸收切向上作用的力，从而即使在切向上作用力很高的情况下也能可靠排除固定件8的失灵。防止膨胀配合螺栓10的配合螺栓12切断。每个膨胀配合螺栓10的膨胀螺杆11可靠吸收轴向力。通过为固定件8使用这种膨胀配合螺栓10可以明显改善流体机械防泄漏系统的可靠性。在图1的视图中仅能看到膨胀配合螺栓10的螺栓帽13。
图3示出构成用于将内部外壳插入件6固定在外部螺旋形外壳5上的柔性以及可松开固定件8的第二实施例。在图3的实施例中，固定件8包括多个常规的膨胀螺栓15，其中，为每个膨胀螺栓15分配一个力吸收部件14。该力吸收部件14用于吸收切向上作用的力，并与图1和2实施例的膨胀配合螺栓10一样起到更可靠吸收切向力和因此提高防泄漏系统可靠性的作用。轴向力由膨胀螺栓15吸收。
在图3的实施例中，固定件8具有多个周向上彼此相距的膨胀螺栓15，其中，分配给每个膨胀螺栓15的力吸收部件14设置在与膨胀螺栓15相同的圆周位置上。特别是如从图3可看到的那样，力吸收部件14设置在外部螺旋形外壳5的内部圆柱体7和内部外壳插入件6之间。图3实施例的力吸收部件14最好作为弹性部件，也就是作为棱键构成。
图4-7示出依据本发明流体机械的另一实施例。在图4-7的实施例中，用于将内部外壳插入件6固定在外部螺旋形外壳5上的柔性和可松开的固定件8也包括多个周向上彼此相距的常规膨胀螺栓15以及附加的多个力吸收部件16。力吸收部件16在图4-7的实施例中也用于吸收切向上作用的力和由此提高防泄漏系统的可靠性。轴向力在这里也是由膨胀螺栓15吸收。
在图4-7的实施例中，各自在周向上彼此相距的两个膨胀螺栓15之间定位一个力吸收部件16，它造型合理地装入内部外壳插入件6以及外部螺旋形外壳5的内部圆柱体7的相应空隙内。图4-7实施例的力吸收部件16最好作为螺栓或销钉构成。
正如从图7可看到的那样，为内部外壳插入件6分配多个周向上彼此相距和在径向上延伸起到其它力吸收部件作用的凸起部17，它们造型合理地嵌入内部圆柱体7或螺旋形外壳5内部的相应空隙内，并起到将外壳插入件6进一步或附加固定在螺旋形外壳5上的作用。凸起部17也起到接受或吸收切向作用力的作用并由此提高流体机械防泄漏系统的可靠性。
需要指出的是，图4-7实施例在图7中所示的凸起部17不言而喻也可以在图1、2或图3的实施例中使用。
图8示出依据本发明流体机械的一种实施方式，其中图4-7实施例的膨胀螺栓15由常规的带帽螺栓18取代，其中，在带帽螺栓18的螺栓帽13和内部外壳插入件6的端侧或端面9之间设置用于吸收轴向作用力的力吸收部件19。利用图8的这种构成，因此可以用常规的带帽螺栓取代膨胀螺栓。力吸收部件19最好作为弹性部件或者膨胀套筒构成。弹性部件可以作为盘形弹簧构成。正如已经提到的那样，图8的力吸收部件19用于吸收轴向力。依据本发明吸收切向力在这里最好如结合图4-7所述实施例的方式进行。
依据本发明流体机械的特征在于用于将外壳插入件固定在螺旋形外壳上的柔性以及可松开固定件的特殊结构。轴向上和切向上作用的力和力矩可以被该固定件可靠地吸收。切向上作用的力也是第一次被可靠吸收并由此可靠避免了构成柔性固定件的螺栓切断。径向力主要由外壳插入件吸收。流体机械防泄漏系统的可靠性得到提高。因为外壳插入件和螺旋形外壳之间的连接可松开地构成，所以提供了一种便于维护的方案，因为在松开柔性以及可松开的固定件后外壳插入件可从螺旋形外壳上取下，而无需拆卸螺旋形外壳本身。这一点减轻了压缩机转子上的操作。
附图符号
1 轴
2 压缩机转子
3 轮毂
4 叶片
5 螺旋形外壳
6 外壳插入件
7 内部圆柱体
8 固定件
9 端面
10膨胀配合螺栓
11膨胀螺杆
12配合螺栓
13螺栓帽
14力吸收部件
15膨胀螺栓
16力吸收部件
17凸起部
18带帽螺栓
19力吸收部件

Claims (12)

1.流体机械，特别是废气涡轮增压器，带有径向通流的压缩机转子(2)，该转子套在一个支承在轴承箱内的轴(1)上并设置在一个带有蜗杆状流体通道的压缩机外壳内，其中，压缩机转子(2)轮毂的外部轮廓和压缩机外壳的内部轮廓构成从轴向向径向导向的流体通道，其中，压缩机外壳由一个外部螺旋形外壳(5)和一个内部外壳插入件(6)构成，其中，外部螺旋形外壳(5)借助于一个刚性固定件固定在轴承箱上，其中，内部外壳插入件(6)设置在螺旋形外壳(5)和压缩机转子(2)之间，并借助于一个柔性固定件(8)固定在螺旋形外壳(5)上，其特征在于，用于将外壳插入件(6)固定在螺旋形外壳(5)上的柔性固定件(8)包括至少一个膨胀配合螺栓(10)，其中，这个或者每个膨胀配合螺栓(10)包括至少一个膨胀螺杆(11)和一个配合螺栓(12)，其中，这个或者每个膨胀配合螺栓(10)的配合螺栓(12)至少在外壳插入件(6)和螺旋形外壳(5)的一个凸缘区或孔内进行配合，以吸收在切向上作用的力。
2.按权利要求1所述的流体机械，其特征在于，螺旋形外壳(5)带有至少部分包围外壳插入件(6)的内部圆柱体(7)构成，外壳插入件(6)借助于这个或者每个膨胀配合螺栓(10)这样安装在该内部圆柱体上，使这个或者每个膨胀配合螺栓(10)的配合螺栓(12)在内部圆柱体(7)和外壳插入件(6)的一个凸缘区或孔内进行配合。
3.按权利要求1或2所述的流体机械，其特征在于，为外壳插入件分配多个在周向上彼此相距的凸起部，它们嵌入螺旋形外壳内部的相应空隙内，用于将外壳插入件造型合理地固定在螺旋形外壳上。
4.流体机械，特别是废气涡轮增压器，带有径向通流的压缩机转子(2)，该转子套在一个支承在轴承箱内的轴(1)上并设置在一个带有蜗杆状流体通道的压缩机外壳内，其中，压缩机转子(2)轮毂的外部轮廓和压缩机外壳的内部轮廓构成从轴向向径向导向的流体通道，其中，压缩机外壳由一个外部螺旋形外壳(5)和一个内部外壳插入件(6)构成，其中，外部螺旋形外壳(5)借助于一个刚性固定件固定在轴承箱上，其中，内部外壳插入件(6)设置在螺旋形外壳(5)和压缩机转子(2)之间，并借助于一个柔性固定件(8)固定在螺旋形外壳(5)上，其中，用于将外壳插入件(6)固定在螺旋形外壳(5)上的柔性固定件(8)包括至少一个螺栓，其特征在于，除了这个或者每个螺栓，柔性固定件(8)还包括至少一个吸收切向上作用力的力吸收部件(14；16)。
5.按权利要求4所述的流体机械，其特征在于，柔性固定件(8)包括切向上分布的多个螺栓和多个力吸收部件(16)，其中，在各自两个周向上相邻的螺栓之间分别设置一个力吸收部件(16)。
6.按权利要求5所述的流体机械，其特征在于，力吸收部件(16)作为螺栓或者销钉构成。
7.按权利要求4所述的流体机械，其特征在于，柔性固定件(8)包括切向上分布的多个螺栓和多个力吸收部件(14)，其中，最好为每个螺栓分配一个力吸收部件(14)，该部件在螺旋形外壳(5)的内部圆柱体(7)和外壳插入件(6)之间各自螺栓的圆周位置上定位。
8.按权利要求7所述的流体机械，其特征在于，力吸收部件(14)作为弹性部件构成。
9.按权利要求4-8之一或多项所述的流体机械，其特征在于，为外壳插入件(6)分配多个在切向上彼此相距起到力吸收部件作用的凸起部(17)，它们嵌入螺旋形外壳(5)内部的相应空隙内，用于将外壳插入件(6)造型合理地固定在螺旋形外壳(5)上。
10.按权利要求4-9之一或多项所述的流体机械，其特征在于，这个或者每个螺栓作为膨胀螺栓(15)构成。
11.按权利要求4-9之一或多项所述的流体机械，其特征在于，这个或者每个螺栓作为带帽螺栓(18)构成，其中，为这个或者每个带帽螺栓(18)分配至少一个力吸收部件(19)，用于吸收轴向上作用的力。
12.按权利要求11所述的流体机械，其特征在于，为每个带帽螺栓(18)这样分配一个吸收轴向上作用力的力吸收部件(19)，使力吸收部件(19)在安装状态下在各自带帽螺栓(18)的螺栓帽(13)和外壳插入件(6)的端面(9)之间定位，最好夹紧。
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