CN216691191U - 涡轮增压器的涡轮机以及带有压缩机的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及涡轮增压器的涡轮机，涡轮机带有可变涡轮机几何形状的调节轴组件，涡轮机包括：叶片轴承环和盘以及布置在叶片轴承环和盘之间的叶片，叶片藉由调节轴组件可调节，在叶片轴承环与盘之间设计有流动通道；具有固定区段的调节轴；藉由固定区段与调节轴相连接的外杠杆；布置在调节轴的基体上的轴承套筒；轴承套筒具有带有第一推力面的阶梯式的外轮廓，在轴承套筒上布置有衬套，衬套的内轮廓适配轴承套筒的外轮廓并且衬套具有互补地设计的第二推力面，所述第二推力面贴靠在第一推力面上；在叶片轴承环与盘之间设置有进行流动优化的间隔保持装置，间隔保持装置用于设定流动通道的规定的宽度。本实用新型还涉及带有压缩机的涡轮增压器。

Description

涡轮增压器的涡轮机以及带有压缩机的涡轮增压器

技术领域

本实用新型涉及一种涡轮增压器的带有调节轴组件的涡轮机，以及一种涡轮增压器、尤其是VTG排气涡轮增压器。

背景技术

例如从EP 2 253 816 A1已知一种涡轮增压器的涡轮机的调节轴组件。

已知的调节轴组件表现出的缺点在于轴向间隙相对较大以及在调节轴处产生切口效应，由此可能出现排气从涡轮机壳体泄漏。

因此，本实用新型的目的是，提供一种带有调节轴组件的涡轮机，该涡轮机使得能够减小轴向间隙并消除切口效应并且由此更好地密封涡轮机壳体。本实用新型的另一个目的是，改善涡轮机的流体力学特性和热力学特性，由此同样能够改善密封。就此而言，本实用新型的另一个目的是，提供一种涡轮增压器，其中可以实现减少该涡轮增压器的构件的数量并且在尺寸紧凑的情况下在技术上简化这些构件的制造步骤和装配步骤。

实用新型内容

本实用新型涉及一种涡轮增压器的带有可变涡轮机几何形状的涡轮机、以及一种具有这样的涡轮机的涡轮增压器。

该涡轮增压器的涡轮机带有可变涡轮机几何形状的调节轴组件，所述涡轮机包括：

叶片轴承环和盘以及布置在叶片轴承环和盘之间的叶片，所述叶片是藉由所述调节轴组件可调节的，其中在所述叶片轴承环与所述盘之间设计有流动通道；

调节轴，所述调节轴具有固定区段；

外杠杆，所述外杠杆藉由所述固定区段与所述调节轴相连接；以及

轴承套筒，所述轴承套筒布置在所述调节轴的基体上，

所述轴承套筒具有带有第一推力面的阶梯式的外轮廓，

在所述轴承套筒上布置有衬套，所述衬套的内轮廓适配所述轴承套筒的外轮廓并且所述衬套具有互补地设计的第二推力面，所述第二推力面贴靠在所述第一推力面上；以及

在所述叶片轴承环与所述盘之间设置有进行流动优化的间隔保持装置，所述间隔保持装置用于设定所述流动通道的规定的宽度。

通过布置在调节轴上、带有阶梯式的外轮廓的轴承套筒的布置方式以及带有与外轮廓相适配的阶梯式的内轮廓的、布置在该轴承套筒上的衬套的布置方式，首先相比于已知的布置方式显著减小了根据本实用新型的调节轴组件的轴向间隙。

这个优点通过以下方式来加强，即：调节轴在其整个长度上具有表面平滑的、即没有阶梯的柱状外轮廓。

此外，由于先前所阐述的设计在调节件处不存在切口效应，这是因为可以实现更好的力矩传递。

此外，所描述的设计可以实现改善的密封，优选通过设置迷宫式密封件来实现这种密封。进行流动优化的间隔保持装置还在涡轮机中引起较小的流动阻力，由此较少的排气在朝向调节轴组件的方向上被压缩。在与根据本实用新型涉及的调节轴组件组合的情况下，这引起总体上改善的密封并且由此减少排气泄漏。

最后，有利地实现使调节轴的组装的装配简化，这是因为尤其无需将轴承套筒以阶梯方式压入调节轴的表面平滑的外轮廓上。

根据本实用新型的涡轮机的特别的优点还包括：实现减少所需的构件以及由此进一步减少加工步骤并降低装配耗费。还可以减小涡形装置的外直径，这有利地影响材料量和必要的结构空间。

此外，通过间隔保持装置的利于流动的设计，实现引导器件内的更好的气体动力学特性以及由此整个涡轮机或整个涡轮增压器的改善的热力学特性。

最后，优点还包括：与一直的涡形装置相比，由于间隔接片的外形形状和数量以及未经组合的结构形式而使可旋转的叶片的通道的稳定性提高。

使根据本实用新型的导环作为间隔保持装置相对于可旋转的叶片的边缘(Kranz)进行定位使得仅需在叶片轴承环的外直径处设置定位凹槽。

作为装配步骤，仅需将导环插接到盘和/或叶片轴承环上。

优选地，导环具有两个导环部件，这些导环部件优选被设计成圆环形的。这些环部件藉由外形部件彼此相连接，其中可以将这个组件设计为铸造部件或金属板部件。

优选地，对盘和叶片轴承环进行支撑的外形部件被设计成利于流动的。由此，外形部件可以使流动有针对性地向可变涡轮机几何形状的叶片边缘偏转。如已经阐述的，可以将导环的环部件插接到叶片轴承环或盘上。在此，外形部件承担对构件的轴向定位，而环部件承担径向支撑。

在另一个实施方式中可以实现的是：涡轮机壳体侧的环可以被设计为整体式的盘。在这个实施方式中，导环优选被设计为铸造部件或金属板部件，该铸造部件或金属板部件具有盘作为环部件，该盘单件式地与外形部件和第二环部件相连接。

此外，可以优选地给导环的环部件设置定位辅助部(优选呈弯边的形式)。这个定位辅助部可以与叶片轴承环中的适合的凹槽产生接合。盘同样可以具有这样的凹槽，以实现防旋转的定位。

在前述所有实施变体中，外形部件径向伸出到由环部件界定的内部的环空间中，从而使得在装配了涡形装置的状态下这些外形部件伸入可变涡轮机几何形状的叶片之间的空间中，使得这些外形部件可以使流动向可旋转的叶片偏转并且由此可以改善流动引入。

优选地，导环通过赋形制造方法(成型和冲压)被制造为金属板部件。在此，借助于成型方法(如弯曲挤压和深拉)来产生基本形状。通过对外形部件进行冲压和成型而产生这些外形。由此可以将材料使用减少至最小值。在此，适合于设计导环的制造工艺确保在零部件成本较低的情况下件数较多。在周围的构件中不需要额外的构造特征(如孔、螺纹)及其装配。

优选规定，所述调节轴在其整个长度上具有表面光滑的、柱状的外轮廓。

优选规定，所述第一推力面指向所述外杠杆。

优选规定，所述第一推力面与所述轴承套筒的纵向轴线的垂线成锐角地布置。

优选规定，所述第二推力面是至少大体上与所述轴承套筒或所述衬套的纵向轴线成直角地布置的。

优选规定，所述轴承套筒具有带有第一外直径的第一套筒区域和与第一套筒区域邻接的带有第二外直径的第二套筒区域，所述第二外直径小于所述第一外直径。

优选规定，所述第一套筒区域在轴向上长于所述第二套筒区域。

优选规定，所述衬套具有带有与所述第一外直径相对应的第一内直径的第一衬套区域，并且具有带有与所述第二外直径相对应的第二内直径的第二衬套区域。

优选规定，所述第一衬套区域长于所述第二衬套区域。

优选规定，所述第一套筒区域在轴向上长于所述第二套筒区域，较短的所述第二套筒区域和较短的所述第二衬套区域是与所述外杠杆相邻地布置的。

优选规定，在所述轴承套筒与所述调节轴之间布置有迷宫式密封件。

优选规定，所述间隔保持装置包括至少三个间隔型材。

优选规定，所述间隔保持装置包括恰好三个间隔型材。

优选规定，所述间隔型材的形状被设计成利于流动的。

优选规定，所述间隔型材的形状与所述叶片的外形中心线的走向相协调。

优选规定，所述间隔型材以在周向上分布的方式被紧固在所述叶片轴承环和/或所述盘上。

优选规定，所述间隔型材布置在所述叶片的上游或者至少部分地布置在所述叶片之间。

优选规定，所述间隔保持装置被设计为导环，所述导环具有多个间隔型材，所述间隔型材的高度与所述流动通道的宽度相对应。

优选规定，所述导环具有两个间隔开地布置的环部件，所述间隔型材设置在所述环部件之间。

优选规定，所述环部件藉由所述间隔型材彼此相连接。

优选规定，所述环部件是由所述盘构成的。

优选规定，所述间隔型材具有利于流动的外形。

优选规定，所述间隔型材在径向方向上伸入所述导环的内部空间中。

优选规定，所述叶片轴承环具有轴向的凸出部或轴向的周向凹槽，所述导环能够插套到所述周向凹槽上。

优选规定，所述导环能够以其环部件插套到所述盘的外直径上。

优选规定，所述导环被设计为金属板部件。

优选规定，所述导环设有定位辅助部。

本实用新型还包括一种具有根据本实用新型的涡轮机的涡轮增压器。涡轮机还可以包括分隔盘和/或屏蔽环，其中该分隔盘和/或屏蔽环布置在叶片轴承环的径向外侧。该分隔盘或屏蔽环有利地影响在涡轮机壳体与轴承壳体之间的连接区域或凸缘区域中的温度管理。尤其减小了对轴承壳体的温度负荷。

优选规定，所述涡轮增压器被设计成用于内燃机。

优选规定，所述涡轮增压器被设计成用于燃料电池。

优选规定，所述涡轮增压器还包括在涡轮机壳体与所述压缩机之间的轴承壳体。

优选规定，所述涡轮增压器还包括分隔盘和/或屏蔽环，其中所述分隔盘和/或所述屏蔽环布置在所述叶片轴承环的径向外部。

优选规定，所述分隔盘和/或所述屏蔽环夹紧在所述涡轮机壳体与所述轴承壳体之间。

优选规定，所述屏蔽环邻接所述轴承壳体并且在轴向方向上布置在所述轴承壳体与所述涡轮机壳体之间或者布置在所述轴承壳体与所述分隔盘的径向外侧的区域之间，所述径向外侧的区域布置在所述屏蔽环与所述涡轮机壳体之间。

优选规定，所述分隔盘的径向外侧的区域邻接所述涡轮机壳体并且在轴向方向上布置在所述屏蔽环与所述涡轮机壳体之间或者所述涡轮机壳体与所述轴承壳体之间。

优选规定，在所述涡轮机壳体的内侧面上的第一凸出部确定所述分隔盘和/或所述屏蔽环的位置。

优选规定，在所述屏蔽环的径向外部在所述屏蔽环与所述涡轮机壳体之间布置有密封件。

优选规定，所述密封件包括V形环密封件。

优选规定，所述密封件在轴向方向上布置在所述涡轮机壳体的内侧面上的第二凸出部与所述轴承壳体的径向侧面之间。

优选规定，所述密封件在径向方向上布置在所述屏蔽环的外表面与所述涡轮机壳体的内侧面之间。

优选规定，在径向方向上在所述叶片轴承环与所述分隔盘之间设计有穿通部，其中所述穿通部沿着所述叶片轴承环的整个周缘延伸。

优选规定，所述分隔盘的第一侧面被布置成与所述叶片轴承环的朝向所述叶片的正面齐平。

优选规定，所述屏蔽环被设计成中空柱体形的并且具有轴向延伸尺寸。

优选规定，所述屏蔽环至少大部分是与所述涡轮机壳体间隔开地布置的，使得在径向方向上在所述屏蔽环与所述涡轮机壳体之间在所述屏蔽环的轴向延伸尺寸的至少大部分上存在间隙。

优选规定，所述屏蔽环和所述分隔盘被设计为单件式的整体构件。

优选规定，所述涡轮机壳体在轴向延伸的内侧面处、在所述涡轮机壳体的在径向方向上界定所述涡轮机壳体的螺旋体体积的外壁处、在朝向所述轴承壳体的方向上从所述螺旋体直至达所述外壁的轴向端部不具有底切部。

借助附图从以下描述得出本实用新型的其他细节、特征和优点。

附图说明

图1示出根据本实用新型的涡轮增压器的立体、剖切图示，该涡轮增压器设有根据本实用新型的调节轴组件；

图2示出用于根据图1的涡轮增压器中的根据本实用新型的调节轴组件的实施方式的截面图示；

图3示出调节轴组件的轴承套筒的纵向截面的相比于图2 放大了的图示；

图4示出根据本实用新型的调节轴组件的衬套的与图3相对应的图示；

图5示出带有间隔保持装置的根据本实用新型的涡轮机的实施变体的截面视图；

图6示出带有间隔保持装置的根据本实用新型的涡轮机的另一个实施变体的截面视图；

图7以立体、分开的图示示出具有根据本实用新型的间隔保持装置的叶片轴承环组件/涡形装置；

图8示出根据本实用新型的间隔保持装置的第二实施方式的立体图示；

图9示出间隔保持装置的替代性实施方式的图示；

图10示出根据本实用新型的间隔保持装置的另一个实施方式的图示；

图11A示出根据本实用新型的涡轮机的另一个实施例的截面；

图11B示出根据本实用新型的涡轮机的另一个实施例的截面；

图12示出根据本实用新型的涡轮机的另一个实施例的截面；以及

图12A和图12B示出根据本实用新型的涡轮机的另一个实施例的细节视图。

具体实施方式

以下借助附图来描述针对根据本实用新型的涡轮机或根据本实用新型的涡轮增压器的实施例。在此，在第一段落中描述有关可变涡轮机几何形状的调节轴组件的细节。在第二部分中，描述在涡轮机中藉由间隔保持装置进行的在流动方面的其他优化措施。第三部分描述用于改善涡轮机壳体与轴承壳体之间的连接区域中的温度管理的优化措施。

在图1中展示了根据本实用新型的涡轮增压器1，该涡轮增压器具有涡轮机壳体2、轴承壳体100以及带有布置在其中的压缩机叶轮 115的压缩机壳体110。涡轮机壳体2包括排气入口3和排气出口4。在涡轮机壳体2中布置有涡轮机叶轮5，该涡轮机叶轮被紧固在轴6上，该轴将涡轮机叶轮5与压缩机叶轮115相联接。排气涡轮增压器 1还设有可变涡轮机几何形状(VTG)的涡形装置15(又被称为叶片轴承环组件)，该涡形装置可以藉由根据本实用新型的调节轴组件150 被致动，在下文中借助图2至图4来详细地阐述该调节轴组件。叶片轴承环组件15的多个叶片7在涡轮机壳体2中布置在排气入口3与涡轮机叶轮5之间。涡轮增压器1还具有用于致动调节轴组件150的执行器8。

在图2中展示了根据本实用新型的调节轴组件150的实施方式的截面图示。调节轴组件150具有调节轴152，该调节轴包括固定区段 153，在该固定区段上紧固有外杠杆154，该外杠杆藉由在附图中未详细展示的连接装置与执行器8处于操作性连接。

调节轴组件150还具有轴承套筒155，该轴承套筒布置在调节轴152的基体156上。基体156是调节轴152的布置在固定区段153与固定区段158(在该固定区段上紧固有内杆157)之间的区域。

如从图2得出，调节轴152在其整个长度LA上具有表面光滑的柱状外轮廓，这意味着：调节轴152不包括阶梯区段。

轴承套筒155具有阶梯式的外轮廓10，该外轮廓设有推力面11，这尤其从图3得出。

在轴承套筒155上布置有衬套12，该衬套具有与轴承套筒155的外轮廓10相适配的内轮廓13，这尤其展示了图2的图示。衬套12还具有互补地设计的推力面14，根据图2的图示，在已装配状态下该推力面贴靠轴承套筒155的推力面11。

图3的细节图示展示了：轴承套筒155具有带有外直径D1的套筒区域155A和与之邻接的带有外直径D2(其小于外直径D1)的套筒区域155B。这两个套筒区域155A和155B构成轴承套筒155的阶梯式的外轮廓10。轴承套筒155的内轮廓10'是柱状的并且由此与调节轴152的外轮廓相适配。

图3还展示了：推力面11优选与轴承套筒155的纵向轴线L的垂线LT成锐角α地布置。轴承套筒155的纵向轴线L与调节轴152 的纵向轴线L并且还与衬套12的纵向轴线L相对应，因此这条轴线在图2至图4中相应地被标记以相同的参考字母L。

最后，图3展示了：套筒区域155A所具有的轴向长度大于套筒区域155B的轴向长度。

由于衬套12布置在轴承套筒155上，因此该衬套具有与外轮廓 10相适配的内轮廓13。相对应地，衬套12具有带有内直径D'1的衬套区域12A和与之邻接的带有内直径D'2的衬套区域12B。衬套区域 12A所具有的轴向长度大于衬套区域12B的轴向长度，其中图2至图 3的概览得出：套筒区域155A和衬套区域12A、以及套筒区域155B 和衬套区域12B被设计得一样长。

图4还展示了：第二推力面14(根据图2的第一推力面11与之贴靠)被布置成与纵向轴线L成角度β，该角度至少大体上是直角、尤其为恰好90°。

衬套12的外轮廓13'(衬套以其外轮廓贴靠轴承套筒100的接纳凹口18的内表面)是表面光滑的且呈柱状的、带有衬套区域12B的轻微的端侧倒角19。

调节轴组件150的先前所描述的设计可以实现开篇所阐述的优点，如尤其是减小轴向间隙、通过优选地设置迷宫式密封件21(在图 2中展示)更好地进行密封、避免调节轴152上的切口效应、以及在流水线上简化对调节轴152的组装的装配，这是因为无需阶梯式地压入轴承套筒155。

现在，在以下的第二部分中，描述在涡轮机中藉由间隔保持装置 50进行的在流动方面的其他优化措施。

在此描述的涡轮机或在此描述的涡轮增压器1具有所谓的VTG 涡形装置或叶片轴承环组件15(参见图5和图6)，其包括可旋转的叶片7和杆和涡轮机壳体侧的盘30以及叶片轴承环20和调节环。在下文中将详细地阐述主要构件。

在图5中展示了带有对应叶片轴承环组件15的根据本实用新型的涡轮机。在叶片轴承环20与盘30之间设置有进行流动优化的间隔保持装置50，该间隔保持装置用于设定流动通道40的规定的宽度B。在图5的实施方式中，间隔保持装置50是以间隔型材70的形式设计的。间隔型材70例如可以被设计为间距销形件，这些间距销形件具有柱状的形状，该形状带有恒定的或沿间距销形件的轴线变化的截面(直径)。例如可以设有至少三个间隔型材70或者(尤其)恰好三个间隔型材70。尤其，间隔型材70的形状被设计成利于流动的。由此，如开篇所描述的，由此有助于在涡轮机中、尤其在流动通道40中的总体较低的流动阻力。

间隔型材70的形状可以与叶片7的外形中心线的走向相协调。

间隔型材70是以在周向上分布(尤其均匀分布)的方式布置的并且可以被紧固在叶片轴承环20和/或盘30上。

图5示出如下实施方式，其中间隔型材70主要布置在叶片7的上游。但是，间隔型材还可以至少部分地布置在叶片7之间。

图6示出带有间隔保持装置50的第二实施方式的另一个根据本实用新型的叶片轴承环组件15。图7以分开的图示示出组件，以便能够更好地阐述其构造。

叶片轴承环组件15具有叶片轴承环20，叶片7可旋转地支承在该叶片轴承环中。

此外，叶片轴承环组件15具有盘30。为了能够针对叶片7设计从图6可看到的、具有规定的宽度B(同样参见图6)的流动通道40，叶片轴承环组件15设有间隔保持装置50，该间隔保持装置被设计为导环60。如图7展示的，导环60具有相互间隔开地且优选圆形地设计的两个环部件60A和60B。在环部件60A和60B之间设有多个间隔型材70。在示例情况下，在环部件60A和60B之间设有总共十个间隔型材70。如图7展示的，环部件60A和60B藉由间隔型材70彼此相连接。间隔型材70被设计为利于流动的引导外形件。

在此，图7展示了：间隔型材70被布置并设计成使其伸入由环部件60A和60B界定的内部空间22中，从而使其在装配状态下伸入叶片7之间的区域中并且由此可以使排气流有针对性地向引导器件的叶片空隙中偏转。

在根据本实用新型的叶片轴承环组件15的在图7中展示的实施方式中，可以将导环60插接到叶片轴承环20和盘30上。为此，叶片轴承环20具有轴向凸出部或周向凹槽23并且盘30可以以其外直径被插到导环60的环部件60B中。优选地，导环60的这种实施方式是单件式的部件，优选是金属板部件(替代性地，铸造部件)。

在图8中展示了根据本实用新型的间隔保持装置的第二实施方式。

在这个实施方式中，导环60可以进而具有两个环部件60A和60B，这些环部件藉由外形部件70彼此相连接。在这个实施方式中，导环 60还设有凸缘90，其外直径大于环部件60A和60B的外直径。凸缘 90例如藉由接片91与环部件60A相连接。优选地，导环60的这种实施方式是单件式的部件，优选是金属板部件(替代性地，铸造部件)。

藉由导环的凸缘91，导环60可以在轴承壳体100与涡轮机壳体2 之间夹紧。流动通道40(参见图6)的宽度B可以藉由外形部件70 的在图8中标记的高度H来确定。

图9展示了导环60的另一个替代性实施方式，其中环部件60B 由盘30构成。盘30进而藉由外形部件70与环部件60A相连接，这从图9的图示得出。

而图10示出根据本实用新型的导环60的实施方式，该导环大体上与根据图7的实施方式相对应，然而在此额外地设有呈弯边42和 43的形式的定位辅助部44，当装配导环60时，这些定位辅助部接合到叶片轴承环20或盘30中的(在图10中未展示的)适合的凹部或凹槽中。在盘30的情况下，凹部用作额外的防扭转部。

如已经提及的，前述导环60可以优选被设计为金属板部件以及替代性地被设计为铸造部件。

本公开还涉及一种用于内燃机或燃料电池(在附图中未展示)的涡轮增压器1。涡轮增压器1还可以包括电动发动机(在附图中未展示)，该电动发动机布置在轴承壳体100中。电动发动机可以被设计成用于驱动位于轴6上的电磁有源元件并由此驱动轴6本身旋转。

现在，在以下的第三部分描述用于改善涡轮机壳体2与轴承壳体 100之间的连接区域中的温度管理的优化措施。

如已经展示的，根据本实用新型的涡轮机具有邻接轴承壳体100 的涡轮机壳体2。此外，涡轮机包括可变涡轮机几何形状的VTG涡形装置或叶片轴承环组件15。涡形装置包括用于支承可调节的叶片7的叶片轴承环20。

在图11A中示出的实施方式还具有分隔盘400，该分隔盘布置在叶片轴承环20的径向外侧。在此，分隔盘400夹紧在涡轮机壳体2 与轴承壳体100之间并且在轴向方向上界定涡轮机壳体2的螺旋体。在图11B的替代性实施方式中，涡轮机包括屏蔽环500，该屏蔽环布置在叶片轴承环20的径向外侧并且该屏蔽环夹紧在轴承壳体100与涡轮机壳体2之间。在图11B中示出的特别的实施方式中，涡轮机壳体 2具有在径向上远远地向内指向的突起部205，该突起部在轴向上在朝向轴承壳体100的方向上界定螺旋体。

在图12、图12A和图12B的另外的实施方式中，屏蔽环500和分隔盘400是组合式地设置的。在此，屏蔽环500和分隔盘400可以被设置为两个单独的构件(参见图12和图12A)或者被设置为整体构件(参见图12B)。如在所有附图中可清楚看到的，分隔盘400和屏蔽环500在此是始终与轴承壳体100和涡轮机壳体2分开的自身的构件或整体构件。如在图11A和图11B中示出的，分隔盘400或屏蔽环 500(或者这二者的组合，参见图12至图12B)在此尤其支撑在涡轮机壳体2的径向靠内的第一凸出部210并且在径向外侧被涡轮机壳体 2包围。此外，分隔盘400和/或屏蔽环500是与涡轮机的旋转轴线同中心地布置的。

分隔盘400或屏蔽环500有利地影响在涡轮机壳体2与轴承壳体 100之间的连接区域或凸缘区域中的温度管理。尤其减小了对轴承壳体100的温度负荷。

例如在图11A中可看到的，分隔盘400限定螺旋体的侧壁并且由此用作对涡轮机的螺旋体的被气体流过的空间与可变涡轮机几何形状的涡形装置15的调节机构(带有调节轴组件150)布置在其中的区域的(局部)分隔。由于分隔盘400在某些区域中防止涡轮机壳体2与轴承壳体100直接接触，因此在这些区域中减小了从涡轮机壳体2到轴承壳体100的热传递并由此减小了对轴承壳体100的热负荷。在已知的壳体中，藉由这样一种接片分隔，该接片从涡轮机壳体2的内壁伸出。这样的接片是易于开裂的，这是因为这些接片遭受相对较高的负荷。可以通过用分隔盘400代替接片来消除接片的易于开裂性。在此，分隔盘400例如可以由耐高温的材料制成，由此进一步减小涡轮机中的高温对邻接的构件、例如对轴承壳体100的影响。

涡轮机壳体2还可以基于分隔盘400被设计为在单侧(完全)开放的。这对用于制造涡轮机壳体2的铸造方法带来了优点，这是因为例如可以容易地移除芯或磨料。此外，通过开放的涡轮机壳体2来简化对涡轮机壳体2的加工并且改善对涡轮机壳体的初次接纳。通过这些优点以及通过分隔盘400在涡轮机壳体2中的经改善且可变的位置，总体上可以提高涡轮机的耐用性。

图11B和图12示出带有屏蔽环500的实施方式，该屏蔽环同样可以由耐高温的材料制成。屏蔽环500径向向外界定涡轮机壳体2的空间，可变涡轮机几何形状的调节机构布置在该空间中。屏蔽环500 一方面吸收轴承壳体100与涡轮机壳体2之间的轴向力并且另一方面减小轴承壳体100与涡轮机壳体2之间的接触区域。由此同样减小从涡轮机壳体2向轴承壳体100的温度负荷。此外，屏蔽环500对涡轮机壳体2和轴承壳体100的凸缘区域进行屏蔽以防高温。此外，在屏蔽环500的区域中例如设有密封件600(例如参见图11B、图12、图 12A和图12B)，该密封件保护轴承壳体100与涡轮机壳体2之间的连接区域以防高温和颗粒，例如污物、尘垢等。

如已经提及的，可以以简单的方式使用分隔盘400和屏蔽环500 的组合。在此，分隔盘400和屏蔽环500的组合既可以实现为单件式的构件(图12B)、也可以实现为两件式的构件(图12、图12A)。

例如在图11B中可看到的，屏蔽环500邻接轴承壳体100并且在轴向方向上布置在轴承壳体100与涡轮机壳体2之间。在图12A的实施方式中，屏蔽环500布置在轴承壳体100与分隔盘400的径向外侧的区域之间，该区域进而布置在屏蔽环500与涡轮机壳体2之间。

分隔盘400的径向外侧的区域邻接涡轮机壳体2并且在轴向方向上布置在屏蔽环500与涡轮机壳体2之间(参见图2)或者涡轮机壳体2与所述轴承壳体100之间(参见图11A)。

在所有附图中可以看到的是，在涡轮机壳体2的内侧面上的第一凸出部210确定分隔盘400和/或屏蔽环500的位置。根据仅带有分隔盘400(参见图11A)或仅带有屏蔽环500(参见图11B)的实施方案，分隔盘400或屏蔽环500夹紧在涡轮机壳体2与轴承壳体100之间。如果仅存在分隔盘400，那么分隔盘400的径向外侧的区域夹紧在轴承壳体100与涡轮机壳体2之间，尤其夹紧在涡轮机壳体2的为此而设的凸出部210的区域中(参见图11A)。如果仅存在屏蔽环500，那么屏蔽环500的第一端部(关于屏蔽环500在涡轮机的旋转轴线的方向上的纵向延展方向而言)贴靠轴承壳体100并且第二端部贴靠涡轮机壳体2，尤其贴靠为此而设的突起部210或涡轮机壳体2的内周上的阶梯状设计，该阶梯状设计同时用作针对屏蔽环500的定中心部。

针对设有分隔盘400和屏蔽环500(参见图12、图12A和图12B) 的情况，如果分隔盘400和屏蔽环500被设置为两个单独的构件(由此如在图12中所展示以及在图12A中所示的)，那么分隔盘400的径向外侧的区域夹紧在屏蔽环500与涡轮机壳体2之间并且屏蔽环500夹紧在分隔盘400与轴承壳体100之间，其中屏蔽环500的第一端部与轴承壳体100相接触并且屏蔽环500的第二端部与分隔盘400 相接触。由此，在此情况下分隔盘400和屏蔽环500作为复合件布置在轴承壳体100与涡轮机壳体2之间。如果分隔盘400和屏蔽环500 单件式地被设置为整体构件(参见图12B)，那么这个构件夹紧在涡轮机壳体2与轴承壳体100之间。

在图11B和图12至图12B的实施方式中，已经在更上文中提及的密封件600在屏蔽环400的径向外侧布置在屏蔽环500与涡轮机壳体2之间。尤其，密封件600例如可以包括V形环密封件。密封件600 在轴向方向上布置在所述涡轮机壳体2的内侧面处的第二凸出部220与轴承壳体100的径向侧面之间。就此而言应明确的是，在本申请的框架下，径向表面是指所处的平面与涡轮机的轴的旋转轴线相垂直地布置的表面。在此，密封件600在径向方向上布置在屏蔽环500的外表面与涡轮机壳体2的内侧面之间。

在图11A至图12B中同样展示的是，在径向方向上在叶片轴承环 20与分隔盘400之间设计有穿通部700。穿通部700沿叶片轴承环20 的整个周缘延伸并且在涡轮机的螺旋体与涡轮机的空间(涡形装置15 的调节机构布置在该空间中)之间形成轴向连接。还可以提出的是，分隔盘400具有至少一个穿通孔800(参见图11A和图12)。例如可以环绕地、均匀分布地设计有至少两个穿通孔800。由此，穿通孔800 可以布置在分隔盘400的径向外侧的半部，优选布置在涡轮机壳体2 的内壁附近。在穿通部700和/或穿通孔800处有利的是：穿通部和/ 或穿通孔可以实现使热的排气在一定程度上流到叶片轴承环20的背面(相对于叶片7布置在那里的正面而言)的区域中。由此避免在叶片轴承环20的正面与背面之间产生较高的温差，这样的温差可能由于对应区域中的热延展性不同而导致叶片轴承环20以及由此整个涡形装置15夹紧和翘曲。这个优点还可以实现使叶片轴承环20与涡形装置15的叶片7之间的间隙较小地形成，而不存在夹紧叶片7的风险。

例如在图11A和图12中展示的，分隔盘400的第一侧面被布置成与叶片轴承环20的指向叶片7的正面齐平。

屏蔽环500被设计成中空柱体形的并且具有轴向延伸尺寸。屏蔽环500至少大部分是与涡轮机壳体2间隔开地布置的，从而使得在径向方向上在屏蔽环500与涡轮机壳体2之间、在屏蔽环500的轴向延伸尺寸的至少大部分上形成间隙(图12A和图12B)。这是有利的，这是因为在屏蔽环500与涡轮机壳体2以及涡轮机壳体2和轴承壳体 100的凸缘区域之间的径向间隙增强了对高温的屏蔽。由此将较少的热量从涡轮机壳体2传递至轴承壳体100。

如已经提及的，屏蔽环500和分隔盘400还被可以设计为单件式的整体构件。这在图12B中展示。在两件式的构型中或者如果仅设有分隔盘400或屏蔽环500，那么分隔盘400例如可以是冲压部件并且屏蔽环例如可以是冲压弯曲部件。在单件式的构型中，由整体式的屏蔽环500和分隔盘400的所组合的构件例如可以通过深拉和冲压来制造或者还可以被旋转。

例如在图11A和图12的实施方式中，涡轮机壳体2在轴向延伸的内侧面处、在涡轮机壳体2的在径向方向上界定涡轮机壳体2的螺旋体体积的外壁处、在朝向轴承壳体100的方向上从螺旋体直至达外壁的轴向端部不具有底切部。换言之，涡轮机壳体2被设计为在朝向轴承壳体100的方向的那侧是完全开放的。通过涡轮机壳体2的这种设计，可以在很大程度上简化对涡轮机壳体2的铸造，这是因为可以非常容易且可靠地移除芯或在铸造时所使用的磨料。

除了本实用新型的上述书面公开之外，由此还应明确参照本实用新型的在图1至图12B中的图示内容。

附图标记清单

1 排气涡轮增压器；

2 涡轮机壳体；

3 排气入口；

4 排气出口；

5 涡轮机叶轮；

6 轴；

7 叶片；

8 执行器；

10 轴承套筒155的外轮廓；

10' 轴承套筒155的内轮廓；

11 第一推力面；

12 衬套；

12A，12B 衬套区域；

13 衬套12的内轮廓；

13' 衬套12的外轮廓；

14 第二推力面；

15 涡形装置/叶片轴承环组件；

150 调节轴组件；

152 调节轴(柱状夹紧轴)；

153 固定区段；

154 外杠杆；

155 轴承套筒；

155A，155B 套筒区域；

156 基体；

157 内杆；

158 固定区段；

18 轴承壳体100的接纳凹口；

19 倒角；

α，β 角度；

D1，D2 外直径；

D'1，D'2 内直径；

L 调节轴152、轴承套筒155以及衬套12的纵向轴线；

LA 调节轴152的长度；

20 叶片轴承环；

21 迷宫式密封件；

22 内部空间；

23 凸出部或周向凹槽；

30 盘；

40 流动通道；

50 间隔保持装置；

60 导环；

60A，60B 环部件；

70 间隔型材；

80 密封件；

90 凸缘/凸沿；

91 接片；

42 弯边；

43 弯边；

44 定位辅助部；

100 轴承壳体；

115 压缩机叶轮；

110 压缩机壳体；

H 高度；

B 宽度；

205 突起部；

210 第一凸出部；

220 第二凸出部；

300 涡形装置；

400 分隔盘；

500 屏蔽环；

600 密封件；

700 穿通部；

800 穿通孔。

Claims (46)

1.一种涡轮增压器(1)的涡轮机，所述涡轮机带有可变涡轮机几何形状(15)的调节轴组件(150)，所述涡轮机包括：

叶片轴承环(20)和盘(30)以及布置在叶片轴承环和盘之间的叶片(7)，所述叶片是藉由所述调节轴组件(150)可调节的，其中在所述叶片轴承环(20)与所述盘(30)之间设计有流动通道(40)；

调节轴(152)，所述调节轴具有固定区段(153)；

外杠杆(154)，所述外杠杆藉由所述固定区段(153)与所述调节轴(152)相连接；以及

轴承套筒(155)，所述轴承套筒布置在所述调节轴(152)的基体(156)上；其特征在于，

所述轴承套筒(155)具有带有第一推力面(11)的阶梯式的外轮廓(10)，

在所述轴承套筒(155)上布置有衬套(12)，所述衬套的内轮廓(13)适配所述轴承套筒(155)的外轮廓(10)并且所述衬套具有互补地设计的第二推力面(14)，所述第二推力面贴靠在所述第一推力面(11)上；以及

在所述叶片轴承环(20)与所述盘(30)之间设置有进行流动优化的间隔保持装置(50)，所述间隔保持装置用于设定所述流动通道(40)的规定的宽度。

2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述调节轴(152)在其整个长度(LA)上具有表面光滑的、柱状的外轮廓。

3.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述第一推力面(11)指向所述外杠杆(154)。

4.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述第一推力面(11)与所述轴承套筒(155)的纵向轴线(L)的垂线(LT)成锐角(α)地布置。

5.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述第二推力面(14)是至少大体上与所述轴承套筒(155)或所述衬套(12)的纵向轴线(L)成直角(β)地布置的。

6.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述轴承套筒(155)具有带有第一外直径(D1)的第一套筒区域(155A)和与第一套筒区域邻接的带有第二外直径(D2)的第二套筒区域(155B)，所述第二外直径小于所述第一外直径(D1)。

7.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述第一套筒区域(155A)在轴向上长于所述第二套筒区域(155B)。

8.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述衬套(12)具有带有与所述第一外直径(D1)相对应的第一内直径(D'1)的第一衬套区域(12A)，并且具有带有与所述第二外直径(D2)相对应的第二内直径(D'2)的第二衬套区域(12B)。

9.根据权利要求8所述的涡轮机，其特征在于，所述第一衬套区域(12A)长于所述第二衬套区域(12B)。

10.根据权利要求9所述的涡轮机，其特征在于，所述第一套筒区域(155A)在轴向上长于所述第二套筒区域(155B)，较短的所述第二套筒区域(155B)和较短的所述第二衬套区域(12B)是与所述外杠杆(154)相邻地布置的。

11.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，在所述轴承套筒(155)与所述调节轴(152)之间布置有迷宫式密封件(21)。

12.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔保持装置(50)包括至少三个间隔型材(70)。

13.根据权利要求12所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔保持装置(50)包括恰好三个间隔型材(70)。

14.根据权利要求12或权利要求13所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔型材(70)的形状被设计成利于流动的。

15.根据权利要求12或权利要求13所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔型材(70)的形状与所述叶片(7)的外形中心线的走向相协调。

16.根据权利要求12或权利要求13所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔型材(70)以在周向上分布的方式被紧固在所述叶片轴承环(20)和/或所述盘(30)上。

17.根据权利要求12或权利要求13所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔型材(70)布置在所述叶片(7)的上游或者至少部分地布置在所述叶片(7)之间。

18.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔保持装置(50)被设计为导环(60)，所述导环具有多个间隔型材(70)，所述间隔型材的高度(H)与所述流动通道(40)的宽度(B)相对应。

19.根据权利要求18所述的涡轮机，其特征在于，所述导环(60)具有两个间隔开地布置的环部件(60A，60B)，所述间隔型材(70) 设置在所述环部件之间。

20.根据权利要求19所述的涡轮机，其特征在于，所述环部件(60A，60B)藉由所述间隔型材(70)彼此相连接。

21.根据权利要求19或权利要求20所述的涡轮机，其特征在于，所述环部件(60B)是由所述盘(30)构成的。

22.根据权利要求18所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔型材(70)具有利于流动的外形。

23.根据权利要求18所述的涡轮机，其特征在于，所述间隔型材(70)在径向方向上伸入所述导环(60)的内部空间(22)中。

24.根据权利要求18所述的涡轮机，其特征在于，所述叶片轴承环(20)具有轴向的凸出部或轴向的周向凹槽(23)，所述导环(60)能够插套到所述周向凹槽上。

25.根据权利要求19所述的涡轮机，其特征在于，所述导环(60)能够以其环部件(60A，60B)插套到所述盘(30)的外直径上。

26.根据权利要求18所述的涡轮机，其特征在于，所述导环(60)被设计为金属板部件。

27.根据权利要求18所述的涡轮机，其特征在于，所述导环(60)设有定位辅助部(44)。

28.一种带有压缩机的涡轮增压器，其特征在于，该涡轮增压器具有根据权利要求1至27中任一项所述的涡轮机。

29.根据权利要求28所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器被设计成用于内燃机。

30.根据权利要求28所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器被设计成用于燃料电池。

31.根据权利要求28所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器还包括在涡轮机壳体(2)与所述压缩机之间的轴承壳体(100)。

32.根据权利要求31所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮增压器还包括分隔盘(400)和/或屏蔽环(500)，其中所述分隔盘(400)和/或所述屏蔽环(500)布置在所述叶片轴承环(20)的径向外部。

33.根据权利要求32所述的涡轮增压器，其特征在于，所述分隔盘(400)和/或所述屏蔽环(500)夹紧在所述涡轮机壳体(2)与所述轴承壳体(100)之间。

34.根据权利要求32或权利要求33所述的涡轮增压器，其特征在于，所述屏蔽环(500)邻接所述轴承壳体(100)并且在轴向方向上布置在所述轴承壳体(100)与所述涡轮机壳体(2)之间或者布置在所述轴承壳体(100)与所述分隔盘(400)的径向外侧的区域之间，所述径向外侧的区域布置在所述屏蔽环(500)与所述涡轮机壳体(2)之间。

35.根据权利要求32所述的涡轮增压器，其特征在于，所述分隔盘(400)的径向外侧的区域邻接所述涡轮机壳体(2)并且在轴向方向上布置在所述屏蔽环(500)与所述涡轮机壳体之间或者所述涡轮机壳体(2)与所述轴承壳体(100)之间。

36.根据权利要求32所述的涡轮增压器，其特征在于，在所述涡轮机壳体(2)的内侧面上的第一凸出部(210)确定所述分隔盘(400)和/或所述屏蔽环(500)的位置。

37.根据权利要求32所述的涡轮增压器，其特征在于，在所述屏蔽环(500)的径向外部在所述屏蔽环(500)与所述涡轮机壳体(2)之间布置有密封件(600)。

38.根据权利要求37所述的涡轮增压器，其特征在于，所述密封件(600)包括V形环密封件。

39.根据权利要求37或权利要求38所述的涡轮增压器，其特征在于，所述密封件(600)在轴向方向上布置在所述涡轮机壳体(2)的内侧面上的第二凸出部(220)与所述轴承壳体(100)的径向侧面之间。

40.根据权利要求37或权利要求38所述的涡轮增压器，其特征在于，所述密封件(600)在径向方向上布置在所述屏蔽环(500)的外表面与所述涡轮机壳体(2)的内侧面之间。

41.根据权利要求32所述的涡轮增压器，其特征在于，在径向方向上在所述叶片轴承环(20)与所述分隔盘(400)之间设计有穿通部(700)，其中所述穿通部(700)沿着所述叶片轴承环(20)的整个周缘延伸。

42.根据权利要求32所述的涡轮增压器，其特征在于，所述分隔盘(400)的第一侧面被布置成与所述叶片轴承环(20)的朝向所述叶片(7)的正面齐平。

43.根据权利要求32所述的涡轮增压器，其特征在于，所述屏蔽环(500)被设计成中空柱体形的并且具有轴向延伸尺寸。

44.根据权利要求43所述的涡轮增压器，其特征在于，所述屏蔽环(500)至少大部分是与所述涡轮机壳体(2)间隔开地布置的，使得在径向方向上在所述屏蔽环(500)与所述涡轮机壳体(2)之间在所述屏蔽环(500)的轴向延伸尺寸的至少大部分上存在间隙。

45.根据权利要求32所述的涡轮增压器，其特征在于，所述屏蔽环(500)和所述分隔盘(400)被设计为单件式的整体构件。

46.根据权利要求32所述的涡轮增压器，其特征在于，所述涡轮机壳体(2)在轴向延伸的内侧面处、在所述涡轮机壳体(2)的在径向方向上界定所述涡轮机壳体(2)的螺旋体体积的外壁处、在朝向所述轴承壳体(100)的方向上从所述螺旋体直至达所述外壁的轴向端部不具有底切部。

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