TWI324224B - Exhaust-gas-turbine casing - Google Patents

Description

1324224 隙儘可此地小U ’這意味著此機殼壁與渦輪轉子總是 彼此相對中心定位，牲 ^ 特別地在滿負荷及所有部件具有相應 又載荷之操作過程中更是如此。由於渦輪機殼相對於 轴承機殼之定位座面徑向變寬，結果在軸承機殼與渦 輪機喊之間形成一高溫差，渦輪機殼可能相對於軸承機殼 偏移並且特別地相對於安裝在其中之渦輪軸偏移，也就是 4 ’該渦輪機殼不再相對於軸與佈置在軸上之渦輪在徑向 方向中。疋位。如此一偏移’可藉由外部作用力額外作用， 導致渴輪葉片.之尖部接觸至職輪機殼之機殼壁，從而導 致相應之磨損或偏斜。並且其中隨之而來的是導致該廢氣 滿輪機效率相當大之損失。 EP 〇 118 051表示藉由凹槽或榫連接之方式如何避免 -較熱元件之偏移，其中該等凹槽或榫連接佈置成一星形 形狀並且在徑向方向可移動。 此習用之較昂貴之解決方法’其中在生産過程除了純粹 車削操作外，纟包括銑磨操作，這種方法由於凹槽或棒連 接之離散數目而僅僅允許有限數量之不同機殼位置。具有 3、6或12個均勾分佈之凸出部或凹槽，可獲得該外部渦輪 機殼相對於該轴承機殼丨20度、6〇度或3〇度之位置變化。然 而’希望可以具有—種實質上以無限變化方式設置該外部、 渦輪機殼相對於該軸承機殼之位置之解決方法。 【發明内容】 因此，本發明之目標是-改良廢氣渦輪機殼，以如此一 方式.由於改良之渦輪機殼相對於安裝在軸承機殼之軸之 91627.doc 5 〜1‘‘呼 中心定位，該廢氣渦輪機具 輪機殼之外部部分相對於“ “之效率，同時關於渴 靈活性。 ㈣料承機殼之定位具有最大可能之 請專利範圍第1項所描述特 根據本發明 徵來實現。 此目標可藉由申 本毛明之優點實際上可 看作，由於徑向或軸向單一中 心定位凸出部且右4庙 之凹槽，在每一情形下在軸承機殼 與中心定位mu彳m ㈣承機成 一 中。疋位壌與進氣機殼之間分別地至少 1古Γ未正向動，結果使得進氣❹可相對軸承機殼而 具有任何所期望之定位。 :種類型之中心^位適合於目前所有之轴承機殼與進氣 機狀間之連接’但是，根據本發明，中心定位受到在轴 承機设上進氣機殼支撐區域渦輪機機殼内部元件之影響。 更多之優點可以從所附之申請專利範圍獲得瞭解。 【實施方式】 廢軋渦輪增壓器主要包括一廢氣渦輪，如圆1簡略表示爲 一杈向流動渦輪機，以及一壓縮機（圖中沒有表示）。該廢氣 渦輪機主要包括一機殼與一可旋轉地安裝在其中之一渦輪 轉子6 ^該機殼包括一徑向外部、螺旋進氣機殼丨，一氣體 出口側機豉壁8與一軸承機殼4。具有移動葉片61之渦輪轉 子6佈置在藉由轴承31可旋轉地安裝之一軸3上。在屋縮機 側’—壓縮機轉子（同樣圖中沒有表示）設置在該轴上。 進氣機殼下游合併入一用於内燃機（同樣圖中沒有表示） 廢氣之入口通道7,該入口通道連接至廢氣增壓器。該入〇 91627.doc 5 1324224 通道藉由氣體出口側機殼壁8與藉由進氣機殼丨與軸承機殼 4形成。 可將一用於流動偏移之喷嘴環佈置在進氣機殼與轴承機 殼以及氣體出口機殼壁之間之入口通道7中。 在圖不之實施例中，該進氣機殼1藉由帶51連接至軸承機 成4此些帶，藉由螺釘52固定在進氣機殼上，允許該進氣 機< 1相對於軸承機殼4在徑向方向上之特定運動。在廢氣 渦輪機之靜止狀態，當進氣機殼與軸承機殼處於冷狀態 時，該進氣機-殼以支撐件11停留在軸承機殼之支撐41件上 亚且由此松對於軸3與安裝在軸3上之渦輪轉子6中心定 位。在支撐區域，一中心定位環2徑向佈置在兩機殼部分之 間。如圖2所示，該中心定位環具有複數個中心定位凸出部 21，例如5至7個中心定位凸出部21 ’其安襞在機殼部件之 -之對應中心定位凹槽中。將該等中心定位凸出部如此佈 置以致於其分佈在中心定位環之整個圓周上並且可徑向向 内、徑向向外或以軸向方式佈置。 在第一示範實施例中 該中心定位凸出部朝向徑向向外 並且將相應之凹槽插入進氣機殼1中。圖3所示一具有一中 心定位凸出部2i之中心定位環2之放大詳細圖，該中心定位 凸出部21安裝在進氣機殼之凹槽12中。在廢氣渦輪機之運 行狀態，該中心定位環2藉由被擠壓在徑向内軸承機殼4上 之適當位置通過摩擦連接至軸承機殼4上，該轴承機^斗具 有遠離該等凸出部與凹槽之側面。 在該廢氣滿輪機之運行狀態’該進氣機殼加熱至高於中 91627.doc 5 •10- 。定位％之/皿度並且加熱至比軸承機殼高得多之溫度。該 檢壓確保該中心定位環不從該軸承機殼鬆開。從而甚至在 運订狀.¾、中，該中心定位環相對於該轴承機殼保持居中。 該進氣機殼’其相對於該轴承機殼而被加熱至一更高之溫 度，並且在徑向方向由於熱膨脹而恐怕會鬆開在軸承機殼 上之中心定位座面，然可藉由凹槽中之中心定位&出部之 位向導引而相對於該軸承機殼保持居中。 在此情形下’該播壓可藉由—錐體來進行。遠離中心定 位凸出4之中〜定位環之側面23與轴承機殼之背面傾斜成 一錐形。該錐形角，即表面23與軸3之軸線之間之夾角，藉 由如此-方式方便地選擇，該方式爲：當釋放機殼連接時， 該中心定位環自動地再次從該轴承機殼釋放，並且因此該 錐形擠壓配合不會自鎖。此爲錐形角在15度錢度之範圍 内之情形。 該擠壓也可藉由成—錐形傾斜之兩相對側面之一實現， 兩相對側面也就是遠離該等中心定位凸出部之中心定位環 之側面或者該軸承機殼之背面，而其他側面成圓柱形。 圖4表不第二示範實施例之一相應之放大詳圖，其中該等 令心定位凸出部21指向徑向向内’且在該轴承機殼4中具有 對應的該等凹槽42。該中心定位環2藉由徑向遠離該等凸出 部與凹槽之外側擠壓入該進氣機殼1中。 其他H放大之方式表示該中心定位環如何安裝在 該進氣機殼與該軸承機殼之間。 圖5至圖7表示第一示範實施例’該第一示範實施例具有 91627.doc 5 •II· 1324224 插入進氣機殼i之凹槽丨2與指向徑向向外之中心定位凸出 部2—1。當將進氣機殼i安裝在軸承機殼4時，根據^，該中 心定位環2插在軸向方向之機殼部件之間。在此過程中，該 等徑向向外凸出部21將要同進氣機殼之該等凹槽Η對齊。 該中心定位環相對於該軸承機殼之方位可以任一期望之方 式選擇^因此相應地也導致該進氣機殼相對於該軸承機殼 之自由定位。錢在軸向方向藉由帶51與螺釘⑽動兩個 機殼部件彼此靠近直至對應之軸向止動43與13相互接觸。 在此過程中，-推動該軸向中心定位環2進人轴承機殼4並且 擠壓該轴向中心定位環2靠近軸承機殼4。由於錐形形狀， 因此可以獲得一谷易實現之徑向壓入配合。 圖7表示該第一示範實施例之一略微修改形式，其中錐體 指向其他之軸向方向。相應地’在裝配之過程中，沒有將 中心定位環2軸向插入兩個機殼部件之間，但是從壓縮機側 推進。當兩個機殼部件藉由 該中心定位環2推入該軸承 其上。 螺釘擰緊時，藉由該等帶51將 機殼之錐體中並且牢牢地壓在 圖8表示第二實施例，該第二實施例具有插入軸承機殼4 之凹槽42與指向徑向向裏之中心定位凸出部η。當將進氣 機殼1安裝在軸承機殼4時，將該中心定位環2在軸向方向再 次插入軸承機殼部件之間。在此過程中，徑向内部中心定 位環承機殼中之該等凹槽42對齊。該中心定位環 相對於進氣機殼之方向可以任_期望之方式選擇，因此也 相應地導致該進氣機殼相對於韩承機殼之自以位。欲 9l627.doc 5 -12- 1324224 後藉由帶5 1與螺釘5 2在軸向方向上推動該兩個機殼部件相 互靠近直至相應之轴向止動43與13相互接觸。在此過程 中’將該中心定位環2推入該進氣機殼1並且擠壓在適當位 置。由於錐形形狀’實現一容易實現之徑向壓入配合。在 根據本發明氣輪機殼之所示第二實施例中，使用一加熱到 一相當高溫度之中心定位環。該加熱之中心定位環與同樣 熱之進氣機殼一起膨脹並且由於相對於該進氣機殼之壓縮 而保持居中。由於在軸承機殼之凹槽中之中心定位凸出部 之徑向導引該-中心定位環與該進氣機殼相對於該軸承機殼 保持居中。 儘官在中心定位環與具有凹槽之機殼部件之間是正向鎖 定連接，該進氣機殼相對於該軸承機殼之定位可以一有限 可變方式設置’儘管在該中心' 定位環與其他機殼部件之間 僅僅有一摩擦擠壓連接，但是沒有正向鎖定連接。 取代中^正位凸出部’該中心定位環亦可具有對應之凹 ’冓°孩凸㈣接著便可置在該軸承機殼或進氣機殼中。 取代單片中心定位環，亦可將複數個中心定位環部 分’例如三個H位環部分連接在—起以形成—中心定 位環。該中心定位環部分，特別適合於大型汽輪機並且可 分爲複數個子部分，其可更具有成本效益地生産並且更易 於安裝。 【圖式簡單說明] 以上係參照圖式概略矣 略表不亚且比較詳細地解釋根據本發 明渦輪機機殼之示範奮y. 轨實^例。在所有之圖中具有相同作用 9l627.doc 5 1324224 之元件具有相同之標記。在圖中： 圖1表示根據本發明一第一示範實施例具有一中心定位 環之一渦輪機機殼之概略視圖， 圖2表示根據圖i沿著IMI穿過該中心定位環之一剖視 圖， 第二示範實施 圖3表示根據圖2中心定位環之一放大視圖 圖4表示根據本發明，根據渦輪機機殼之_ 例之中心定位環之放大視圖， 圖5表不在預裝配狀態根據本發明渦輪機機彀 範實施例之一放大視圖， 之第一 示 圖6與圖7表示在裝配狀態根據本發明渦輪機 不範實施例之放大視圖，以及 戏之第〜 二示範實 欠 圖8表示根據本發明渦輪機機殼之第 放大視圖。 【圖式代表符號說明】 1 進氣機殼 2 中心定位環 3 轴 4 軸承機殼 6 漏輪轉子 7 入口通道 8 氣體出口側機殼壁 11 支撐 12 中心定位凹槽 91627.doc 5 1324224 13 軸向止動 21 中心定位凸出部 23 壓力錶面 31 内部軸承 41 支撐 42 中心凹槽 43 軸向止動 51 帶 52 緊固裝置 61 葉片 91627.doc 5 -15

Claims (1)

1324224 拾、申請專利範圍： 1. 一種渦輪機機殼，其包括一用於一可旋轉軸（3)之軸承裝 置之軸承機殼（4)，一支撐在軸承機殼上並且在支撐區域 同〜地包圍該軸承機殼之進氣機殼（丨），以及用於相對於 安裝在該軸承機殼中之軸中心定位該進氣機殼之一中心 疋位％ (2)，該中心定位環與該軸承機殼或與該進氣機殼 包括互相嚙合之中心定位裝置（12, 2卜42)，其特徵爲該 中心疋位裝置包括凹槽（12，42)與安裝在該等凹槽内徑向 或軸向之單询中心定位凸出部（21)，並且其中在不包括中 心疋位裝置之機殼，即進氣機殼（1)或軸承機殼，與該 中心定位環（2)之間有一摩擦連接。 2. 根據申請專利範圍第丨項之渦輪機機殼，其特徵爲中心定 位凸出部（2 1)設置在中心定位環上並且將該等凹槽（42， 12)插入軸承機殼（4)或進氣機殼（1)中。 3. 根據申請專利範圍第丨項之渦輪機機殼，其特徵爲該等凹 槽合併入中心定位環並且將中心定位凸出部設置在軸承 機殼或進氣機殼上。 4. 根據申請專利範圍第丨項之渦輪機機殼，其特徵爲將中心 疋位衣（2)¾壓在軸承機殼（4)或具有遠離中心定位裝置 之側面（23)之進氣機殼（1)之適當位置。 5. 根據申請專利範圍第4項之渦輪機機殼，其特徵爲遠離中 〜疋位裝置與/或機殼表面（11，41)且使中心定位環擦壓 於其上之中心定位環之侧面（23)具有一錐形輪廓。 6. 根據申請專利範圍第4項之渦輪機機殼，其特徵爲選擇在 9l627.doc 6 1324224 15度至30度範圍内之錐形角，使得在中心定位環（2)與機 殼表面（11，41)之間之壓入配合不會自行鎖定。 根據申請專利範圍第4項之渦輪機機殼，其特徵爲轴承機 殼（4)具有一在支撐區域之軸向止動件（43)，其中擠壓該 軸向止動件（4 3)罪在氣機殼之一抽向止動（13)件，該進氣 機殼具有用於軸向固定該進氣機殼（1)至軸承機殼之 裝置（51，52)，並且其中徑向佈置在該軸承機殼與進氣機 殼（1)之軸向止動件（43)與該進氣機殼（1)之間之中心定位 環（2)藉由軸向固定該進氣機殼至該軸承機殼而被擠壓在 軸承機殼或進氣機殼之適當位置。 8, 根據申請專利範圍第丨項之渦輪機機殼，其特徵爲中心定 位環包括複數個内部彼此扣釣之中心、定位環部分。 9. -種廢氣渦輪機，其包括如前面中請專利範圍之一所述 進氣機殼（1)與一軸承機殼（4) 之一滿輪機機殼，其具有一 内之一軸（3)，在此情形 對正該軸承機殼並且能 請專利範圍第9項所述之 以及一可旋轉地安裝在軸承機殼 下’該進氣機殼相對於轴而置中 以任一所期望之角度連接。 10. —種渦輪增壓器，其包括—如申 廢氣渦輪機。 91627.doc 6