DE112017002412T5

DE112017002412T5 - Turbinengehäuse und turbolader

Info

Publication number: DE112017002412T5
Application number: DE112017002412.9T
Authority: DE
Inventors: Naotada UEDA; Ryohei Kitamura; Yukio Takahashi
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2016-05-11
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2019-01-31
Also published as: JP6687108B2; CN109072775B; JPWO2017195441A1; WO2017195441A1; CN109072775A; US20190024577A1

Abstract

Ein Turbinengehäuse hat: einen Hauptkörperabschnitt 18; eine Einfügebohrung 18a, die in dem Hauptkörperabschnitt 18 ausgebildet ist, und weist ein Ende 18b zu einem Äußeren des Hauptkörperabschnitts 18 des Turbinengehäuses geöffnet und ein anderes Ende 18c mit dem Turbinenschneckenfließdurchgang 16 verbunden auf; ein Rohrelement 19, das getrennt von dem Hauptkörperabschnitt 18 ausgebildet ist, ist in der Einfügebohrung 18a angeordnet und weist einen Verbindungsfließdurchgang 20 auf, der einen Einfließanschluss 17 als einen Einlass für ein Abgas aufweist und zu dem Turbinenschneckenfließdurchgang 16 geöffnet ist; und gestufte Oberflächen 18f und 19e (gestufte Abschnitte), die auf dem Rohrelement 19 und der Einfügebohrung 18a ausgebildet sind und einander gegenüberliegen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Turbinengehäuse zum Aufnehmen eines Turbinenimpellers, und einen Turbolader.
Stand der Technik
Bisher war ein Turbolader bekannt, in dem eine Welle axial so durch ein Lagergehäuse gelagert ist, dass sie drehbar ist. Ein Turbinenimpeller ist an einem Ende der Welle bereitgestellt. Ein Verdichterimpeller ist an einem anderen Ende der Welle bereitgestellt. Der Turbolader ist mit einer Maschine verbunden. Der Turbinenimpeller wird durch von der Maschine abgegebenes Abgas gedreht. Die Drehung des Turbinenimpellers verursacht, dass der Verdichterimpeller durch die Welle dreht. In einer derartigen Weise verdichtet der Turbolader die Luft und sendet die verdichtete Luft zusammen mit der Drehung des Verdichterimpellers zu der Maschine.
Unter den Turbolader ausbildenden Elementen ist der Turbinenimpeller in dem Turbinengehäuse aufgenommen. Ein Turbinenschneckenfließdurchgang ist in dem Turbinengehäuse ausgebildet. Der Turbinenschneckenfließdurchgang ist an einer radial außen liegenden Seite des Turbinenimpellers ausgebildet. Der Turbinenschneckenfließdurchgang erstreckt sich in einer Drehrichtung des Turbinenimpellers. Zum Beispiel ist in der Patentliteratur 1 eine Konfiguration beschrieben, in der ein Rohrelement bereitgestellt ist, das getrennt von einem Element (Hauptkörperabschnitt) ausgebildet ist, das den Turbinenschneckenfließdurchgang ausbildet. Das Rohrelement bringt das Abgas in den Turbinenschneckenfließdurchgang ein. Der Hauptkörperabschnitt weist eine Durchgangsbohrung auf. Die Durchgangsbohrung durchdringt von einer Außenseite des Hauptkörperabschnitts zu dem Turbinenschneckenfließdurchgang. Das Rohrelement ist in die Durchgangsbohrung eingefügt. In einer derartigen Weise ist ein Verbindungsfließdurchgang des Rohrelements ausgebildet. Der Verbindungsfließdurchgang setzt sich von dem Äußeren des Hauptkörperabschnitts zu dem Turbinenschneckenfließdurchgang fort.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanisches Patent mit der Nummer 3597752
Zusammenfassung
Technisches Problem
Wie voranstehend beschrieben wurde, ist das Rohrelement in eine Einfügebohrung des Hauptkörperabschnitts des Turbinengehäuses eingefügt. Mit der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Konfiguration besteht eine Sorge, wenn der Verbindungsdurchgang aus dem Rohrelement ausgebildet ist, dass eine Position des Rohrelements in einer Einfügerichtung in Bezug auf die Einfügebohrung abweicht. Als Ergebnis verursacht die Positionsabweichung des Rohrelements eine Abweichung von einer vorbestimmten Turbinenleistungsfähigkeit.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Turbinengehäuse und einen Turbolader bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Positionsgenauigkeit eines Rohrelements mit Bezug auf einen Hauptkörperabschnitt zu verbessern, um eine Variation der Turbinenleistungsfähigkeit zu unterdrücken.
Lösung des Problems
Um das voranstehend erwähnte Problem zu lösen, ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Turbinengehäuse bereitgestellt, mit: einem Hauptkörperabschnitt; einer Einfügebohrung, die in dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet ist und ein Ende zu einem Äußeren des Hauptkörperabschnitts hin geöffnet aufweist und ein anderes Ende mit einem Turbinenschneckenfließdurchgang verbunden aufweist; einem Rohrelement, das getrennt von dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet ist, das in der Einfügebohrung angeordnet ist und einen Verbindungsfließdurchgang aufweist, der einen Einfließanschluss für Abgas aufweist, und zu dem Turbinenschneckenfließdurchgang geöffnet ist; und gestufte Abschnitte, die auf dem Rohrelement und der Einfügebohrung ausgebildet sind, und die einander gegenüberliegen.
Das Turbinengehäuse kann außerdem haben: eine Schlüsselnut, die in einer aus einer äußeren Oberfläche des Rohrelements und einer inneren Oberfläche der Einfügebohrung ausgebildet ist, und sich von einem Ende der Einfügebohrung zu einer anderen Endseite der Einfügebohrung erstreckt; und einem Vorsprung der auf einer anderen der äußeren Oberfläche des Rohrelements und der inneren Oberfläche der Einfügebohrung ausgebildet ist, und an die Schlüsselnut gepasst ist.
Das Turbinengehäuse kann außerdem haben: einen Zungenabschnitt, der in dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet ist und an einen Verbindungsabschnitt zwischen einem stromabwärtsliegenden Ende des Turbinenschneckenfließdurchgangs und der Einfügebohrung ausgebildet ist; und einen Endabschnitt, der an der anderen Endseite der Einfügebohrung in dem Rohrelement angeordnet ist und zu der Seite des Turbinenschneckenfließdurchgangs mit Bezug auf den Zungenabschnitt auf einer zu dem Zungenabschnitt gerichteten Seite vorragt.
Das Turbinengehäuse kann außerdem haben: einen Zungenabschnitt, der in dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet ist und an einem Verbindungsabschnitt zwischen einem stromabwärts liegenden Ende des Turbinenschneckenfließdurchgangs und der Einfügebohrung ausgebildet ist; und einen Endabschnitt, der an der anderen Endseite der Einfügebohrung in dem Rohrelement angeordnet ist und auf einer Endseite der Einfügebohrung mit Bezug auf den Zungenabschnitt auf einer zu dem Zungenabschnitt gerichteten Seite angeordnet ist.
Um das voranstehend erwähnte Problem zu lösen ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Turbolader mit dem voranstehend beschriebenen Turbinengehäuse bereitgestellt.
Wirkungen der Offenbarung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Positionierungsgenauigkeit des Rohrelements mit Bezug auf den Hauptkörperabschnitt verbessert werden, wodurch es möglich wird, die Variation der Turbinenleistungsfähigkeit zu unterdrücken.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers.
2 (a) ist eine perspektivische Ansicht eines Turbinengehäuses, an das ein Rohrelement montiert ist.
2 (b) ist eine perspektivische Ansicht des Turbinengehäuses, von dem das Rohrelement entfernt ist.
3 (a) ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der 2 (a), und ist eine Darstellung eines Zustands, bevor das Rohrelement an einem Hauptkörperabschnitt montiert ist.
3 (b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der 2 (a), und ist eine Darstellung eines Zusands, nachdem das Rohrelement an den Hauptkörperabschnitt montiert wurde.
4 (a) ist eine Ansicht zum Darstellen eines Querschnitts eines modifizierten Beispiels entsprechend dem Querschnitt entlang der Linie III-III der 2 (a), und ist eine Darstellung eines Zustands, bevor das Rohrelement an den Hauptkörperabschnitt montiert wird.
4 (b) ist eine Ansicht zum Darstellen eines Querschnitts eines modifizierten Beispiels entsprechend dem Querschnitt entlang der Linie III-III der 2 (a), und ist eine Darstellung eines Zustands, nachdem das Rohrelement an den Hauptkörperabschnitt montiert wurde.

Beschreibung von einer Ausführungsform
Nun wird mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben. Die Abmessungen, die Werkstoffe und andere bestimmte numerische Werte, die in den Ausführungsformen gezeigt sind, sind lediglich Beispiele, die zum Erleichtern des Verständnisses der vorliegenden Offenbarung verwendet werden, und begrenzen die vorliegende Offenbarung nicht, solange dies nicht insbesondere bezeichnet ist. Elemente, die hierin und in den Zeichnungen im Wesentlichen die gleichen Funktionen und Konfigurationen aufweisen, sind durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um eine wiederholte Beschreibung davon auszulassen. Außerdem ist die Darstellung von Elementen mit keinem direkten Verhältnis zu der vorliegenden Offenbarung weggelassen.
Die 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Turboladers C. In der folgenden Beschreibung entspricht die durch den in der 1 dargestellten Pfeil L bezeichnete Richtung einer linken Seite des Turboladers C. Die durch den in der 1 dargestellten Pfeil R bezeichnete Richtung entspricht einer rechten Seite des Turboladers C. Wie in der 1 dargestellt ist, hat der Turbolader C einen Turboladerhauptkörper 1. Der Turboladerhauptkörper 1 hat ein Lagergehäuse 2. Ein Turbinengehäuse 4 ist mit der linken Seite des Lagergehäuses 2 durch einen Befestigungsmechanismus 3 gekoppelt. Ein Verdichtergehäuse 6 ist durch eine Befestigungsschraube 5 an die rechte Seite des Lagergehäuses 2 gekoppelt. Das Lagergehäuse 2, das Turbinengehäuse 4 und das Verdichtergehäuse 6 sind integriert.
Ein Vorsprung 2a ist in der Nähe des Turbinengehäuses 4 an einer äußeren Randoberfläche des Lagergehäuses 2 ausgebildet. Der Vorsprung 2a ragt in einer radialen Richtung des Lagergehäuses 2 vor. Ein Vorsprung 4a ist in der Nähe des Lagergehäuses 2 an einer äußeren Randoberfläche des Turbinengehäuses 4 ausgebildet. Der Vorsprung 4a ragt in einer radialen Richtung des Turbinengehäuses 4 vor. Die Vorsprünge 2a und 4a sind mit einem Band durch den Befestigungsmechanismus 3 befestigt. In einer derartigen Weise ist das Ladegehäuse 2 an das Turbinengehäuse 4 montiert. Der Befestigungsmechanismus 3 ist zum Beispiel aus einer G-Kopplung (Schelle) ausgebildet. Die G-Kopplung zwingt die Vorsprünge 2a und 4a zusammen.
Das Lagergehäuse 2 weist eine Lagerbohrung 2b auf. Die Lagerbohrung 2b dringt in der Richtung des Turboladers C von rechts nach links durch. Ein Lager 7 ist in der Lagerbohrung 2b bereitgestellt. Eine Welle 8 ist axial so durch das Lager 7 gelagert, dass sie drehbar ist. Ein Turbinenimpeller 9 ist an einem linken Endabschnitt der Welle 8 bereitgestellt. Der Turbinenimpeller 9 ist so aufgenommen, dass er in Impelleraufnahmeraum Sa drehbar ist, der in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildet ist. Darüber hinaus ist ein Verdichterimpeller 10 an einem rechten Endabschnitt der Welle 8 bereitgestellt. Der Verdichterimpeller 10 ist so aufgenommen, dass er in einem Impelleraufnahmeraum Sb aufgenommen ist, der in dem Verdichtergehäuse 6 ausgebildet ist.
Das Verdichtergehäuse 6 weist einen Sauganschluss 11 auf. Der Sauganschluss 11 ist auf der rechten Seite des Turboladers C geöffnet. Das Sauganschluss 11 ist mit einem Luftfilter (nicht gezeigt) verbunden. Darüber hinaus ist unter dem Zustand, in dem das Lagergehäuse 2 und das Verdichtergehäuse 6 miteinander durch die Befestigungsschraube 5 gekoppelt sind, ein Diffuserfließdurchgang 12 ausgebildet. Der Diffuserfließdurchgang 12 ist aus gegenüberliegenden Oberflächen des Lagergehäuses 2 und dem Verdichtergehäuse 6 ausgebildet. Der Diffuserfließdurchgang 12 erhöht den Druck der Luft. Der Diffuserfließdurchgang 12 weist eine ringförmige Form auf, die sich von einer Innenseite zu einer Außenseite in einer radialen Richtung der Welle 8 erstreckt. Der Diffuserfließdurchgang 12 verbindet den Sauganschluss 11 durch die Mitte des Verdichterimpellers 10 auf der Innenseite der radialen Richtung der Welle 8.
Darüber hinaus weist das Verdichtergehäuse 6 einen Verdichterschneckenfließdurchgang 13 auf. Der Verdichterschneckenfließdurchgang 13 weist eine ringförmige Form auf. Der Verdichterschneckenfließdurchgang 13 ist auf der Außenseite mit Bezug auf den Diffuserfließdurchgang 12 einer radialen Richtung der Welle 8 ausgebildet. Der Verdichterschneckenfließdurchgang 13 ist mit einem Ansauganschluss einer Maschine (nicht gezeigt) in Verbindung. Der Verdichterschneckenfließdurchgang 13 ist ebenfalls mit dem Diffuserfließdurchgang 12 in Verbindung. Wenn der Verdichterimpeller 10 sich dreht, wird somit die Luft durch den Sauganschluss 11 in das Verdichtergehäuse 6 gesaugt. Die angesaugte Luft wird in ihrer Geschwindigkeit durch eine Tätigkeit einer Zentrifugalkraft im Zug des Fließens durch Flügel des Verdichterimpellers 10 erhöht. Die in ihrer Geschwindigkeit erhöhte Luft wird in ihrem Druck in dem Diffuserfließdurchgang 12 und dem Verdichterschneckenfließdurchgang 13 erhöht. Die in ihrem Druck erhöhte Luft wird in einen Ansauganschluss der Maschine eingebracht.
Das Turbinengehäuse 4 weist einen Abgabeanschluss 14 auf. Der Abgabeanschluss 14 ist auf der linken Seite des Turboladers C geöffnet. Der Abgabeanschluss 14 ist mit einem Abgasreinigungsgerät (nicht gezeigt) verbunden. Darüber hinaus weist das Turbinengehäuse 4 einen Fließdurchgang 15 und einen Turbinenschneckenfließdurchgang 16 auf. Der Turbinenschneckenfließdurchgang 16 weist eine ringförmige Form auf. Der Turbinenschneckenfließdurchgang 16 ist auf einer äußeren Seite mit Bezug auf den Fließdurchgang 15 in einer radialen Richtung des Turbinenimpellers 9 ausgebildet. Durch einen Abgaskrümmer (nicht gezeigt) der Maschinen abgegebenes Abgas wird in den Einfließanschluss 17 eingebracht. Der Turbinenschneckenfließdurchgang 16 ist mit dem Einfließanschluss 17 in Verbindung (siehe 2). Der Turbinenschneckenfließdurchgang 16 ist ebenfalls mit dem Impelleraufnahmeraum Sa durch den Fließdurchgang 15 in Verbindung. Somit wird das durch den Einfließanschluss 17 in den Turbinenschneckenfließdurchgang 17 eingebrachte Abgas zu dem Abgabeanschluss 14 durch den Fließdurchgang 15 und den Turbinenimpeller 9 eingebracht. Das zu dem Abgabeanschluss 14 eingebrachte Abgas verursacht, dass der Turbinenimpeller 9 sich im Zug der Strömung dreht.
Eine Drehkraft des Turbinenimpellers 9 wird zu dem Verdichterimpeller 10 durch Vermittlung der Welle 8 übertragen. Wie voranstehend beschrieben wurde, wird die Luft durch die Drehkraft des Verdichterimpellers 10 erhöht und dann zu dem Ansauganschluss der Maschine eingebracht.
Die 2 (a) ist eine perspektivische Ansicht des Turbinengehäuses 4, an dem ein Rohrelement 19 montiert ist. Die 2 (b) ist eine perspektivische Ansicht des Turbinengehäuses 4, von dem das Rohrelement 19 entfernt wurde. Wie durch den Pfeil in gestrichelter Linie in der 2 (a) angezeigt ist, fließt das Abgas durch den in dem Turbinengehäuse 4 ausgebildeten Einfließanschluss 17 ein. Wie durch den Strich-Punkt-Linienpfeil in der 2 (a) angezeigt ist, fließt das durch den Impelleraufnahmeraum Sa durch die durchgetretene Abgas durch den Abgabeanschluss 14 zu dem Äußeren des Turbinengehäuses 4 aus.
Wie darüber hinaus in der 2 (b) dargestellt ist, hat das Turbinengehäuse 4 das Rohrelement 19. Das Rohrelement 19 ist getrennt von dem Hauptkörperabschnitt 18 des Turbinengehäuses 4 ausgebildet. Das Rohrelement 19 ist ein zylindrisches Element. Das Rohrelement 19 weist den Einfließanschluss 17 als ein Einlass für das Abgas auf. Das Rohrelement 19 ist in eine Einfügebohrung 18a, die in dem Hauptkörperabschnitt 18 ausgebildet ist, in der Richtung eingefügt, die durch den Umrissteil in der 2 (b) angezeigt ist. Das Rohrelement 19 ist in die Einfügebohrung 18a eingepasst.
Die 3 (a) ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie III-III der 2 (a) genommen ist, und ist eine Darstellung eines Zustands bevor das Rohrelement 19 an dem Hauptkörperabschnitt 18 montiert wird. Die 3 (b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III der 2 (a), und ist eine Darstellung eines Zustands, nachdem das Rohrelement 19 an den Hauptkörperabschnitt 18 montiert wurde.
Wie aus der 3 (a) ersichtlich ist, ist der Turbinenschneckenfließdurchgang 16 in dem Hauptkörperabschnitt 18 ausgebildet. Ein Ende 18b der Einfügebohrung 18a ist zu dem Äußeren des Hauptkörperabschnitts 18 hin geöffnet. Ein anderes Ende 18c der Einfügebohrung 18a ist mit dem Turbinenschneckenfließdurchgang 16 in Verbindung. Durch die Einfügebohrung 18a sind nämlich der Turbinenschneckenfließdurchgang 16 und das Äußere des Hauptkörperabschnitts 18 miteinander in Verbindung.
Wie aus der 3 (b) ersichtlich ist, ist das Rohrelement 19 von der Seite des einen Endes 18b der Einfügebohrung 18a her eingefügt. Das Rohrelement 19 ist innerhalb der Einfügebohrung 18a zusammengebaut. In der folgenden Beschreibung ist die Richtung des Einfügens des Rohrelements 19 in die Einfügebohrung 18a einfach als „Einfügerichtung“ bezeichnet. Der Einfließanschluss 17 ist an einem Endabschnitt 19a des Rohrelements 19 an einer unteren Seite in den 3 (Rückseite in der Einfügerichtung in die Einfügebohrung 18a) ausgebildet.
Darüber hinaus ist ein Verbindungsfließdurchgang 20 in dem Rohrelement 19 ausgebildet. Der Verbindungsfließdurchgang 20 ist ein Fließdurchgang, durch den der Einfließanschluss 17 und der Turbinenschneckenfließdurchgang 16 miteinander in Verbindung sind. Wie insbesondere aus der 3 (b) ersichtlich ist, entspricht der Endabschnitt 19 a auf der unteren Seite der 3 (b) in dem Verbindungsfließdurchgang 20 dem Einfließanschluss 17. Ein Endabschnitt 20a des Verbindungsfließdurchgangs 20 auf der oberen Seite in der 3 (b) (Vorderseite in der Einfügerichtung in der Einfügebohrung 18a) ist zu dem Turbinenschneckenfließdurchgang 16 hin geöffnet. Darüber hinaus ist als ein Beispiel eine Fließdurchgangsbreite des Verbindungsfließdurchgangs 20 allmählich zu der Seite des Turbinenschneckenfließdurchgangs 16 hin reduziert. Ähnlich zu einer später beschriebenen Fließdurchgangsbreite des Rohrelements 19 entspricht eine Fließdurchgangsbreite des Turbinenschneckenfließdurchgangs 16 zum Beispiel einer Fließdurchgangsbreite in einer Richtung rechtwinklig zu einer Fließlinie (Strich-Punkt-Linienpfeil in der 3 (b)) des Abgases. Die Fließdurchgangsbreite des Schneckenfließdurchgangs 16 stellt eine Fließdurchgangsschnittfläche dar, die eine Fläche des Fließdurchgangs in einem Querschnitt rechtwinklig zu der Fließlinie des Abgases ist.
Wie durch den Strich-Punkt-Linienpfeil in der 3 (b) angezeigt ist, fließt das Abgas, das aus dem Verbindungsfließdurchgang 20 in den Turbinenschneckenfließdurchgang 16 geflossen ist, in einer umlaufenden Weise entlang einer Fließdurchgangsform in dem Turbinenschneckenfließdurchgang 16 zu einem später beschriebenen Zungenabschnitt. Das Abgas fließt zu der radial innen liegenden Seite. Während das Abgas in der umlaufenden Weise in dem Turbinenschneckenfließdurchgang 16 fließt, fließt darüber hinaus ein Teil des Abgases durch den Fließdurchgang 15. Das durch den Fließdurchgang 15 geflossene Abgas fließt hinaus zu der Seite des Turbinenimpellers 9. Ein stromabwärts liegendes Ende 16a des Turbinenschneckenfließdurchgangs 16 ist mit einer stromaufwärts liegenden Seite in dem Turbinenschneckenfließdurchgang 16 verbunden. Als ein Beispiel ist die Fließdurchgangsbreite des Turbinenschneckenfließdurchgangs 16 allmählich von der stromaufwärts liegenden Seite zu dem Zungenabschnitt auf der stromabwärts liegenden Seite hin reduziert. In dem Hauptkörperabschnitt 18 ist ein Zungenabschnitt 21 an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem stromabwärts liegenden Ende 16a des Turbinenschneckenfließdurchgangs 16 und der Einfügebohrung 18a ausgebildet. Zum Beispiel ist das stromabwärts liegende Ende 16a so ausgebildet, dass es eine minimale Fließdurchgangsbreite an dem Zungenabschnitt 21 aufweist.
Übrigens weist ein Endabschnitt 19e des Rohrelements 9 auf der oberen Seite in der 3 (a) und der 3 (b) Vorderseite in der Einfügerichtung) eine geneigte Oberfläche auf. Der Endabschnitt 19e ist mit Bezug auf eine Ebene rechtwinklig zu der Einfügerichtung geneigt. Der Endabschnitt 19e erstreckt sich in der Einfügerichtung auf einer Seite weg von dem Zungenabschnitt 21 (rechte Seite nach 3 (a) und 3 (b)) länger als auf einer Seite, zu dem Zungenabschnitt 21 gerichtet ist (linke Seite in der 3 (a) und der 3 (b)).
Typischerweise ist eine Fließdurchgangsbreite an dem Endabschnitt 19e (durch die Pfeile W in der 3 (b) angezeigt) des Rohrelements 19 entsprechend einer Position des Zungenabschnitts 21 ein Faktor, der die Turbinenleistungsfähigkeit beeinflusst. Die Fließdurchgangsbreite des Endabschnitts 19e ist gemäß einer vorbestimmten Turbinenleistungsfähigkeit eingestellt. Wenn das Rohrelement 19 in die Einfügebohrung 18a zu tief oder zu seicht mit Bezug auf eine vorbestimmte Position in der Linksrichtung eingefügt wird, weicht deswegen die Turbinenleistungsfähigkeit von einer erwarteten Turbinenleistungsfähigkeit ab. Eine derartige Abweichung der Turbinenleistungsfähigkeit weist einen Einfluss auf zum Beispiel den Kraftstoffverbrauch der Maschine auf, an der der Turbolader C montiert ist.
Deswegen gab es hier einen Bedarf, um eine Variation der Turbinenleistungsfähigkeit zu reduzieren. Die Fließdurchgangsbreite entspricht zum Beispiel einer Fließdurchgangsbreite in einer Richtung rechtwinklig zu einer Fließlinie (Strich-Punkt-Linienpfeil in der 3 (b)) des Abgases. Die Fließdurchgangsbreite entspricht einer Fließdurchgangsschnittfläche, die eine Fläche des Fließdurchgangs in einem Querschnitt rechtwinklig zu der Fließlinie des Abgases ist. Darüber hinaus kann der Fließdurchgang eine geeignete Schnittfläche aufweisen. Zum Beispiel ist in einem Fall einer Schnittflächenform, für die eine Schwierigkeit besteht, die Fließdurchgangsbreite zu verwenden, wie sie in einer Richtung gesehen ist, um die Fließdurchgangsschnittflächenform darzustellen, die Fließdurchgangsschnittfläche an dem Endabschnitt 19e des Rohrelements 19 entsprechend der Position des Zungenabschnitts 21 gemäß einer vorbestimmten Turbinenleistungsfähigkeit eingestellt. Wenn darüber hinaus ein vorbestimmter Querschnitt eingestellt ist, ist es nicht immer erforderlich, dass die Fließdurchgangsbreite (Fließdurchgangsschnittfläche) eine Breite in einer Richtung rechtwinklig zu der Fließlinie des Abgases in seiner genauen Bedeutung ist, sondern eine Abweichung kann zu einem gewissen Ausmaß gegeben sein.
Deswegen sind auf einer äußeren Oberfläche des Rohrelements 19 ein Abschnitt 19b kleinen Außendurchmessers und ein Abschnitt 19c großen Außendurchmessers ausgebildet. Der Abschnitt 19b kleinen Außendurchmessers ist auf der Vorderseite in der Einfügerichtung auf der äußeren Oberfläche des Rohrelements 19 angeordnet. Der Abschnitt 19c großen Außendurchmessers und auf der Rückseite in der Einfügerichtung mit Bezug auf den Abschnitt 19b kleinen Außendurchmessers angeordnet. Der Abschnitt 19c großen Außendurchmessers weist einen Außendurchmesser auf, der größer als der des Abschnitts 19b kleinen Außendurchmessers ist.
Auf der äußeren Oberfläche des Rohrelements 19 ist eine gestufte Oberfläche 19d (gestufter Abschnitt (zwischen dem Abschnitt 19b kleinen Außendurchmessers und dem Abschnitt 19c großen Außendurchmessers ausgebildet. Die gestufte Oberfläche 19d ist durch einen Unterschied der Außendurchmesser zwischen dem Abschnitt 19b kleinen Außendurchmessers und dem Abschnitt 19c großen Außendurchmessers ausgebildet. Die gestufte Oberfläche 19d erstreckt sich rechtwinklig zu der Einfügerichtung. Die gestufte Oberfläche 19d ist eine Oberfläche, die zu der Vorderseite in der Einfügerichtung gerichtet ist.
Indes weist die Einfügebohrung 18a einen Abschnitt 18d kleinen Innendurchmessers und einen Abschnitt 18e großen Innendurchmessers auf. Der Abschnitt 18d kleinen Innendurchmessers ist auf der Vorderseite in der Einfügerichtung einer inneren Oberfläche der Einfügebohrung 18a ausgebildet. Der Abschnitt 18e großen Innendurchmessers ist auf der Rückseite in der Einfügerichtung mit Bezug auf den Abschnitt 18d kleinen Innendurchmessers ausgebildet. Der Abschnitt 18d großen Innendurchmessers weist einen inneren Durchmesser auf, der größer als der des Abschnitts 18d kleinen Innendurchmessers ist.
Auf der inneren Oberfläche der Einfügebohrung 18a ist eine gestufte Oberfläche 18f (gestufter Abschnitt) zwischen dem Abschnitt 18d kleinen Innendurchmessers und dem Abschnitt 18e großen Innendurchmessers ausgebildet. Die gestufte Oberfläche 18f ist durch einen Unterschied der Innendurchmesser zwischen dem Abschnitt 18d kleinen Innendurchmessers und dem Abschnitt 18e großen Innendurchmessers ausgebildet. Die gestufte Oberfläche 18f erstreckt sich rechtwinklig zu der Einfügerichtung. Die gestufte Oberfläche 18f ist eine Oberfläche, die in der Einfügerichtung zu der Rückseite gerichtet ist. Die gestufte Oberfläche 18f und die gestufte Oberfläche 19d liegen einander gegenüber.
Zum Beispiel weisen der Abschnitt 19b kleinen Außendurchmessers und der Abschnitt 18d kleinen Innendurchmessers ein Abmessungsverhältnis auf, mit dem sie zueinander passen, und der Abschnitt 19c großen Außendurchmessers und der Abschnitt 18e großen Innendurchmessers weist ein Abmessungsverhältnis auf, mit dem sie zusammenpassen. Wenn das Rohrelement 19 in die Einfügebohrung 18a eingefügt ist, ist eine Einfügeposition des Rohrelements 19 an einer Position bestimmt, an der die gestufte Oberfläche 18f und die gestufte Oberfläche 19d gegeneinander in Anlage gebracht sind. Das Abmessungsverhältnis zwischen dem Abschnitt 19c großen Außendurchmessers und dem Abschnitt 18e großen Innendurchmessers kann ein Verhältnis sein, das ein beliebiges aus einer Spielpassung, einer Übergangspassung, und einer Übermaßpassung gestattet. Darüber hinaus kann das Rohrelement 19 mittels Pressung in die Einfügebohrung 18a mit einem Abmessungsverhältnis zwischen dem Abschnitt 19c großen Außendurchmessers und dem Abschnitt 18e großen Innendurchmessers gepasst sein.
Wie darüber hinaus aus der 3 (b) ersichtlich ist, kann der Endabschnitt 19e des Rohrelements von einem Teil des Hauptkörperabschnitts 18 gegenüber dem Endabschnitt 19e in der Einfügerichtung getrennt sein. In diesem Fall ist eine Berührung zwischen dem Endabschnitt 19e und dem Hauptkörperabschnitt 18 verhindert. In einer derartigen Weise kann die Bewegung des Rohrelements 19 zu der Vorderseite in der Einfügerichtung zuverlässig durch Verwendung der gestuften Oberfläche 18f und der gestuften Oberfläche 19d reguliert werden.
Das Rohrelement 19 ist getrennt von dem Hauptkörperabschnitt 18 ausgebildet. Das Rohrelement 19 ist zum Beispiel ein Element, das grob eine ringförmige Form aufweist. Das Rohrelement 19 ist einfach durch allgemein eingesetztes Bearbeiten wie zum Beispiel Schneiden ausgebildet. Deswegen kann das Rohrelement 19 in seiner Abmessungsgenauigkeit im Vergleich mit dem Fall verbessert sein, in dem ein dünnwandiges Element durch Pressformen wie zum Beispiel Biegen ausgebildet ist, oder in einem Fall eines anderen Turbinengehäuses, das einstückig durch Gießen oder Ähnliches geformt wird. Die Variation der Abmessung der Fließdurchgangsbreite an dem Endabschnitt 19e entsprechend der Position des Zungenabschnitts 21 kann unterdrückt werden. Deswegen kann die Variation der Turbinenleistungsfähigkeit reduziert werden. Darüber hinaus kann in dieser Ausführungsform die Abmessungsgenauigkeit des Rohrelements 19 mit Bezug auf die Einfügebohrung 18a in der Einfügerichtung durch die Verwendung der gestuften Oberflächen 18f und 19d verbessert werden. Als ein Ergebnis kann der Endabschnitt 19e mit der vorbestimmten Position entsprechend dem Zungenabschnitt 21 mit hoher Genauigkeit zusammengepasst werden. Deswegen kann die Variation der Turbinenleistungsfähigkeit weiter reduziert werden.
Wie darüber hinaus aus der 3 (b) ersichtlich ist, ist das Rohrelement 19 in die Einfügebohrung 18a eingefügt und ist durch die Verwendung der gestuften Oberfläche 18f und der gestuften Oberfläche 19d positioniert. In diesem Zustand kann der Endabschnitt 19e des Rohrelements 19 in der Einfügerichtung mit Bezug auf den Zungenabschnitt 21 auf der Seite vorragen, mit der er zu dem Zungenabschnitt 21 gerichtet ist.
In diesem Fall ist der Endabschnitt 19e des Rohrelements 19 auf der stromabwärtsliegenden Seite in dem Turbinenschneckenfließdurchgang mit Bezug auf die Position des Zungenabschnitts 21 angeordnet. Deswegen ist der Grad des Einflusses auf die Turbinenleistungsfähigkeit durch die Fließdurchgangsbreite (Fließdurchgangsfläche) des Endabschnitts 19e des Rohrelements 19 verbessert. Wie voranstehend beschrieben wurde, weist das Rohrelement 19 eine höhere Abmessungsgenauigkeit als die des Hauptkörperabschnitts 18 auf. Durch die Verwendung der gestuften Oberflächen 18f und 19d ist die Positionierungsgenauigkeit des Rohrelements 19 in der Einfügerichtung mit Bezug auf die Einfügebohrung 18a des Rohrelements 19 verbessert. Deswegen kann eine Variation der Turbinenleistungsfähigkeit reduziert werden. Es ist erforderlich, dass eine Position des Endabschnitts 19e des Rohrelements 19 innerhalb eines Bereichs eingestellt ist, in dem eine Berührung mit dem Turbinenimpeller 9 verhindert ist.
Wie darüber hinaus aus der 3 (a) ersichtlich ist, ist eine Schlüsselnut 18g in der inneren Oberfläche der Einfügebohrung 18a ausgebildet. Die Schlüsselnut 18g erstreckt sich von dem einen Ende 18b der Einfügebohrung 18a zu der Seite des anderen Endes 18c. Ein Vorsprung 19f kann auf der äußeren Oberfläche des Rohrelements 19 ausgebildet sein. Der Vorsprung 19f ist an die Schlüsselnut 18g gepasst.
In diesem Fall kann durch das Ausbilden der Schlüsselnut 18g und des Vorsprungs 19f das Rohrelement 19 in der Drehrichtung positioniert sein. Wenn zum Beispiel der Endabschnitt 19e des Rohrelements 19 geneigt ist, kann deswegen auf der Seite, zu der der Zungenabschnitt 21 gerichtet ist, eine Abweichung in der Position einer Einfügerichtung ebenfalls verhindert werden.
Wie darüber hinaus aus der 3 (b) ersichtlich ist, kann eine Position des Zungenabschnitts 21 in der Richtung von oben nach unten in der 3 (b) an der unteren Seite mit Bezug auf eine axiale Mitte O der Welle 8 angeordnet sein.
Eine Position des Zungenabschnitts 21 in der Einfügerichtung kann nämlich mit Bezug auf die axiale Mitte O der Welle 8 auf der Rückseite liegen.
Wenn zum Beispiel der Zungenabschnitt 21 auf der oberen Seite mit Bezug auf die axiale Mitte O der Welle 8 angeordnet ist, ist es erwünscht, die Seite des Turbinenschneckenfließdurchgangs 16 des Verbindungsfließdurchgangs 20 in eine Form auszubilden, in der sie in der 3 (b) in Konformität mit der umlaufenden Form zu einer oberen linken Seite gekrümmt ist. Eine derartige Konfiguration ist für den Zweck eingesetzt, den Verbindungsfließdurchgang 20 gleichmäßig mit dem Turbinenschneckenfließdurchgang 16 zu verbinden. In diesem Fall ist es ebenfalls erforderlich, dass die äußere Oberfläche des Rohrelements 19 und die Einfügebohrung 18a ebenfalls entlang des Verbindungsfließdurchgangs 20 gekrümmt sind. Es wird schwierig, das Rohrelement 19 in die Einfügebohrung 18a einzufügen. Wenn der Zungenabschnitt 21 an der unteren Seite mit Bezug auf die axiale Mitte O der Welle 8 angeordnet ist, kann die äußere Oberfläche des Rohrelements 19 parallel zu der Einfügerichtung eingestellt sein, während die Krümmung der äußeren Oberfläche so weit wie möglich verhindert ist. Das Rohrelement 19 kann einfach in die Einfügebohrung 18a eingefügt werden.
Die 4 (a) ist eine Ansicht zum Darstellen eines Querschnitts eines modifizierten Beispiels entsprechend dem Querschnitt entlang der Linie III-III der 2 (a), und ist eine Darstellung eines Zustands, bevor das Rohrelement 19 an dem Hauptkörperabschnitt 18 montiert wird. Die 4 (b) ist eine Ansicht zum Darstellen eines Querschnitts eines modifizierten Beispiels entsprechend dem Querschnitt entlang der Linie III-III der 2 (a), und ist eine Darstellung eines Zustands, nachdem das Rohrelement 19 an dem Hauptkörperabschnitt 18 montiert wurde.
In dem modifizierten Beispiel, wie in der 4 (b) dargestellt ist, ist das Rohrelement 19 in die Einfügebohrung 18a eingefügt. Unter einem Zustand, in dem das Rohrelement 19 durch die Verwendung der gestuften Oberfläche 18f und der gestuften Oberfläche 19d positioniert ist, kann ein Endabschnitt 29e des Rohrelements 19 an der Rückseite in der Einfügerichtung mit Bezug auf den Zungenabschnitt 21 auf der Seite in Berührung mit dem Zungenabschnitt 21 eingefügt sein.
In diesem Fall ist verhindert, dass der Endabschnitt 29e des Rohrelements 19 zu der Seite des Turbinenschneckenfließdurchgangs 16 vorragt. Es besteht kein Bedarf, eine Stufe auf der inneren Wand des Turbinenschneckenfließdurchgangs 16 auszubilden. Deswegen kann ein Einfluss der Stufe, die eine Turbulenz in der Strömung des Abgases in einer umlaufenden Weise zu dem Zungenabschnitt 21 in dem Turbinenschneckenfließdurchgang 16 verursacht, reduziert werden.
Die Ausführungsform wurde voranstehend mit Bezug auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben, aber es ist nicht notwendig zu erwähnen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die voranstehend beschriebene Ausführungsform begrenzt ist. Es ist deutlich, dass Fachleute zu verschiedenen Alternativen und Modifikationen innerhalb des Bereichs der Ansprüche kommen werden und diese Beispiele sind als selbstverständlich innerhalb des technischen Bereichs der vorliegenden Offenbarung fallend anzusehen.
Zum Beispiel wurde in der Ausführungsform und dem modifizierten Beispiel, die voranstehend beschrieben wurden, eine Beschreibung des Falles gegeben, in dem das Rohrelement 19 grob eine zylindrische Form aufweist, und dem die Einfügebohrung 18a eine Form aufweist, die zu dem Rohrelement 19 passt, dass die zylindrische Form aufweist. Wenn in diesem Fall die Form grob zylindrisch ist, ist eine herausragende Verarbeitbarkeit gegeben, und dadurch ist sie in der Lage, die Einfachheit der Bearbeitung zu verbessern. Jedoch können das Rohrelement 19 und die Einfügebohrung 18a eine andere Form aufweisen.
Darüber hinaus ist in der Ausführungsform und in dem modifizierten Beispiel, das voranstehend beschrieben wurde, eine Beschreibung des Falls gegeben, in dem das Rohrelement 19 in die Einfügebohrung 18a eingefügt oder mittels Pressung gepasst ist. Jedoch ist das Rohrelement 19 nicht auf die Konfiguration begrenzt, in der es in die Einfügebohrung 18a eingefügt oder mittels Pressung gepasst ist. Zum Beispiel kann das Rohrelement 19 an dem Hauptkörperabschnitt 18 durch zum Beispiel Schweißen montiert sein.
Darüber hinaus ist in der Ausführungsform und dem modifizierten Beispiel, die voranstehend beschrieben wurden, eine Beschreibung des Falls gegeben, in dem der Abschnitt 19b kleinen Außendurchmessers und der Abschnitt 18d kleinen Innendurchmessers ein Abmessungsverhältnis aufweisen, in dem sie zueinander passen, und in dem der Abschnitt 19c großen Außendurchmessers und der Abschnitt 18e großen Innendurchmessers ein Abmessungsverhältnis aufweisen, in dem sie zueinander passen. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Konfiguration begrenzt, in der der Abschnitt 19b kleinen Außendurchmessers und der Abschnitt 18d kleinen Innendurchmessers ein Abmessungsverhältnis aufweisen, in dem sie zueinander passen, und die Konfiguration, in dem der Abschnitt 19c großen Außendurchmessers und der Abschnitt 18e großen Innendurchmessers ein Abmessungsverhältnis aufweisen, in dem sie zueinander passen. Zum Beispiel ist es lediglich erforderlich, dass eines der Paare ein Abmessungsverhältnis aufweist, in dem sie zueinander passen.
Darüber hinaus ist in der Ausführungsform und dem modifizierten Beispiel, die voranstehend beschrieben wurden, eine Beschreibung des Falls gegeben, in dem die Schlüsselnut 18g in der inneren Oberfläche der Einfügebohrung 18a ausgebildet ist, und in dem der Vorsprung 19f auf der äußeren Oberfläche des Rohrelements 13 ausgebildet ist. Jedoch sind die Schlüsselnut 18g und der Vorsprung 19f nicht essentiell erforderlich. Darüber hinaus, sogar wenn die Schlüsselnut in der äußeren Oberfläche des Rohrelements 19 ausgebildet ist, und der Vorsprung auf der inneren Oberfläche der Einfügebohrung 18a ausgebildet ist, kann das Rohrelement 19 in der Drehrichtung positioniert werden. Darüber hinaus kann das Rohrelement 19 in der Drehrichtung durch das Ausbilden einer Schlüsselnut in jedem aus der inneren Oberfläche der Einfügebohrung 18a und der äußeren Oberfläche des Rohrelements 19 positioniert werden, was es den Schlüsselnuten ermöglicht, zueinander gerichtet zu sein, und einen Schlüssel in jede der beiden Schlüsselnuten einzufügen, der ein getrenntes Element ist.
Darüber hinaus ist in der Ausführungsform und dem modifizierten Beispiel, die voranstehend beschrieben wurden, eine Beschreibung des Turbinengehäuses 4 des Turboladers C als ein Beispiel gegeben. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf den Turbolader C begrenzt, sondern kann auf das Turbinengehäuse 4 für eine andere drehende Maschine wie zum Beispiel eine Gasturbine angewendet werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung ist auf ein Turbinengehäuse zum Aufnehmen eines Turbinenimpellers und durch einen Turbolader anwendbar.
Bezugszeichenliste

C: Turbolader
4: Turbinengehäuse
16: Turbinenschneckenfließdurchgang
16a: stromabwärtsliegendes Ende
17: Einfließanschluss
18: Hauptkörperabschnitt
18a: Einfügebohrung
18b: ein Ende
18c: ein anderes Ende
18f: gestufte Oberfläche (Stufenabschnitt)
18g: Schlüsselnut
19: Rohrelement
19d: gestufte Oberfläche (Stufenabschnitt)
19e: Endabschnitt
19f: Vorsprung
20: Verbindungsfließdurchgang
20a: Endabschnitt
21: Zungenabschnitt
29e: Endabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3597752 [0004]

Claims

Turbinengehäuse, mit: einem Hauptkörperabschnitt; einer Einfügebohrung, die in dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet ist und ein Ende zu einem äußeren des Hauptkörperabschnitts geöffnet und ein anderes Ende mit einem Turbinenschneckenfließdurchgang in Verbindung aufweist; einem Rohrelement, das getrennt von dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet ist, das in der Einfügebohrung angeordnet ist, und eine Verbindungsfließdurchgang aufweist, der einen Einfließanschluss für Abgas aufweist, und zu dem Turbinenschneckenfließdurchgang geöffnet ist; gestufte Abschnitte, die auf dem Rohrelement und der Einfügebohrung ausgebildet sind, und die einander gegenüberliegen.
Turbinengehäuse nach Anspruch 1, außerdem mit: einer Schlüsselnut, die in einem aus einer äußeren Oberfläche des Rohrelements und einer inneren Oberfläche der Einfügebohrung ausgebildet ist, und sich von einem Ende der Einfügebohrung zu einer Seite des anderen Endes der Einfügebohrung erstreckt; und einem Vorsprung, der auf einem anderen aus der äußeren Oberfläche des Rohrelements und der inneren Oberfläche der Einfügebohrung ausgebildet ist, und in die Schlüsselnut gepasst ist.
Turbinengehäuse nach Anspruch 1, außerdem mit: einem Zungenabschnitt, der in dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet ist, und an einem Verbindungsabschnitt zwischen einem stromabwärtsliegenden Ende des Turbinenschneckenfließdurchgangs und der Einfügebohrung ausgebildet ist; und einem Endabschnitt, der auf der Seite des anderen Endes der Einfügebohrung in dem Rohrelement angeordnet ist, und zu der Seite des Turbinenschneckenfließdurchgangs mit Bezug auf den Zungenabschnitt auf einer zu dem Zungenabschnitt gerichteten Seite vorragt.
Turbinengehäuse nach Anspruch 2, außerdem mit: einem Zungenabschnitt, der in dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet ist, und an einem Verbindungabschnitt zwischen einem stromabwärtsliegenden Ende des Turbinenschneckenfließdurchgangs und der Einfügebohrung ausgebildet ist; und einem Endabschnitt, der auf der Seite des anderen Endes der Einfügebohrung in dem Rohrelement angeordnet ist, und zu der Seite des Turbinenschneckenfließdurchgangs mit Bezug auf den Zungenabschnitt auf einer zu dem Zungenabschnitt gerichteten Seite vorspringt.
Turbinengehäuse nach Anspruch 1, außerdem mit: einem Zungenabschnitt, der in dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet ist, und an einem Verbindungabschnitt zwischen einem stromabwärtsliegenden Ende des Turbinenschneckenfließdurchgangs und der Einfügebohrung ausgebildet ist; und einem Endabschnitt, der auf einer Seite eines anderen Endes der Einfügebohrung in dem Rohrelement angeordnet ist und auf einer Seite eines Endes der Einfügebohrung mit Bezug auf den Zungenabschnitt auf einer zu dem Zungenabschnitt gerichteten Seite angeordnet ist.
Turbinengehäuse nach Anspruch 2, außerdem mit: einem Zungenabschnitt, der in dem Hauptkörperabschnitt ausgebildet ist, und an einem Verbindungabschnitt zwischen einem stromabwärtsliegenden Ende des Turbinenschneckenfließdurchgangs und der Einfügebohrung ausgebildet ist; und einem Endabschnitt, der auf der Seite des anderen Endes der Einfügebohrung in dem Rohrelement angeordnet ist und auf einer Seite eines Endes der Einfügebohrung mit Bezug auf den Zungenabschnitt auf einer zu dem Zungenabschnitt gerichteten Seite angeordnet ist.
Turbolader mit dem Turbinengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6.