壓縮機級裝配鎖的製作方法

2023-09-23 05:59:25 1

專利名稱：壓縮機級裝配鎖的製作方法
技術領域：
(技術領域)
本發明涉及渦輪增壓器壓縮機組件，具體來說涉及用於將一個渦 輪增壓器級部件(如壓縮機組件)連接到另一個級部件(如第二壓縮機 組件或渦輪增壓器中心殼體旋轉組件)上的裝置。
相關技術描述
注意以下討論涉及多個按作者及出版年份分類的出版物。因為出 版於近期，所以某些出版物並不認為是相對於本發明的現有技術。本 文提供的對此類出版物的討論是為了更完整的背景，而並不解釋為承 認此類出版物是用於專利性確定目的的現有技術。
用於將進入內燃機的進氣氣流加壓或增壓的渦輪增壓器包括若 幹級部件例如排氣渦輪，從發動機的排氣被引導通過該排氣渦輪，以 使得排氣渦輪在渦輪增壓器殼體內旋轉。典型地，排氣渦輪通過中心
殼體旋轉組件("CHRA")中的軸連接到布置於壓縮機殼體內的徑向空 氣壓縮機葉輪上，以使得當排氣渦輪轉動時，壓縮機葉輪也在壓縮機 殼體內轉動，並導致進氣軸向地進入壓縮^/L殼體，穿過葉輪，然後在 進入壓縮機殼體蝸殼(volute)前改變方向經過擴散器。進氣在被加壓或 增壓後離開渦輪增壓器，以與燃料混合後送向發動機燃燒室。
渦輪增壓器級組件典型地通過夾板、螺栓等相互連接在一起。例 如，壓縮機殼體典型地用夾板和螺栓連接到CHRA上。此類裝配需要 若干分離的渦輪增壓器部件以及隨後注意所有緊固件要求的裝配扭 矩。因此，由於向裝配緊固件施加不適當的扭矩，結果可能存在劣質 裝配的情況。另外，由於使用夾板和螺栓也會導致更大的渦輪增壓器裝配成本，並且與螺紋孔相關的更大的製造成本。
因此，需要一種便宜且精確的裝置來將渦4侖增壓器級相互裝配在 一起。不同於需要特定裝配扭矩的螺栓及其他緊固件，典型地在如今
很多應用之中卡環(snapring)的使用，包括"馬蹄"形卡環，如果能夠 適當地運用在渦輪增壓器系統的裝配中，利用起來將會更簡便且更便 宜。
發明簡述
本發明通過使用部分地布置於第 一 渦輪增壓器級中的圓周凹槽 內且部分地布置於第二渦輪增壓器級中的圓周凹槽內的扣環(retaining ring),提供了一種渦輪增壓器級裝配鎖，來將第一渦輪增壓器級配合 到第二渦輪增壓器級上。
因此，本發明的一個實施例包括渦輪增壓器組件，該組件包括具 有環形凹槽的第一渦輪增壓器級，布置於該環形凹槽中的扣環，所述 扣環具有可調節的圓周，以及鄰近該第 一渦輪增壓器級的第二渦輪增 壓器級，所述第二渦輪增壓器級具有配合凹槽，扣環安裝到該配合凹 槽內以使環形凹槽與配合凹槽配合，從而將第一渦輪增壓器級緊固在 第二渦輪增壓器級上。
本發明的另一個實施例包括一種用於相互連接渦輪增壓器級的 方法，該方法包括在第一渦輪增壓器級中布置環形凹槽；在環形凹槽 內布置具有可調節的圓周的扣環；在第二渦輪增壓器級中布置配合凹 槽；將第一渦輪增壓器級與第二渦輪增壓器級裝到一起，並且同時改 變該扣環的圓周，當環形凹槽與配合凹槽會合時，通過快速就位(snap into position)而允許扣環恢復其原有圓周，以〗吏得扣環部分地位於環形 凹槽內且部分位於配合凹槽內，從而將第一渦輪增壓器級連接到第二 渦輪增壓器級上。
本發明的一個目的是提供一種有效且簡便的裝置來將第一渦輪 增壓器級部件連接至第二渦輪增壓器級部件。本發明的一個優點是裝配及部件的成本降至最低。 本發明的其他目的、優點、新穎特徵及進一步的應用性範圍將會 結合附圖在以下的詳細描述中部分地陳述，並且部分地通過對下文的 分析而對於本領域的技術人員變得顯而易見，或者也可通過實踐本發 明而了解。
出的手段及組合來實現和獲得<
附圖的若干視圖的簡要描述 附圖結合在說明書中並形成說明書的一部分，其圖示本發明的一 個或多個實施例，並且與描述一起用來解釋本發明的原理。附圖僅用 於圖示本發明的一個或多個優選實施例的目的，並不解釋為限制本發
明。在附圖中
圖l是現有技術的渦輪增壓器的橫截面視圖2是本發明的 一個實施例的橫截面放大視圖，顯示了渦輪增壓 器的壓縮機殼體，其包括用於將壓縮機殼體緊固到背板上的扣環;
圖3是本發明的 一個實施例的橫截面放大視圖，顯示了渦輪增壓 器背板，其包括用來將渦輪增壓器壓縮機緊固到背板上的扣環；
圖4A是本發明的實施例的橫截面視圖，顯示了兩級壓縮機組件， 其中兩個壓縮機^f吏用扣環連接；以及
圖4B是圖4 A的實施例的放大視圖。
本發明詳細描述 本發明提供了 一種渦輪增壓器裝配鎖，其包括扣環和圓周凹槽， 用來將渦輪增壓器級(即級部件)相互連接，例如但並不限於壓縮機、 渦輪和/或中央殼體旋轉組件。因而，本發明包括布置於渦輪增壓器級 中的扣環和凹槽，用來將渦輪增壓器級相互連接。例如，本發明的一
個實施例包括扣環，其將壓縮機級連接至中央殼體旋轉組件 ("CHRA")。而且，本發明的扣環也能應用於單級壓縮機和兩級壓縮
6機組件。如在本文的說明書和權利要求中所用，用語"一"、"一個" 以及"該"意為一個或多個。
因此，雖然描述與附圖出於說明性的目的描繪了一個壓縮機級到 另 一個渦輪增壓器級的連接，但可以理解使用本發明的其他渦輪增壓 器級部件的連接/裝配也在本發明的範圍之內。
轉向附圖，

圖1顯示了現有技術的渦輪增壓器組件100,其中渦輪 110連接至CHRA 150，並且壓縮機101通過壓縮機殼體102的連接而連 接到CHRA 150，壓縮機殼體102用螺栓108和夾板109緊固在背板106 上。
在本發明的所有實施例中，用扣環代替螺栓108和夾板109，該扣 環是卡環，根據本發明，該扣環包括位於其圓周結構中的開口或裂口， 以使得其圓周可以通過被強制打開而擴張，或者通過被強制閉合而收 縮，之後在釋放強制其打開或閉合的壓力後，扣環恢復到其原始的形 狀。因此，扣環包括易變地可調節的圓周。扣環布置在第一渦輪增壓 器級的周向凹槽之中，本文稱作"環形凹槽"。第二渦輪增壓器級也 包括周向凹槽，本文稱作"配合凹槽，，。在渦輪增壓器級進行配合後， 扣環部分地位於環形凹槽內並且部分地位於配合凹槽內。如本文在i兌 明書及權利要求中所用，用語"凹槽，，表示或意指具有底部、兩個大 致相對的側邊及與底部相對的開口的凹槽。
圖2圖示了本發明的一個實施例，其中壓縮才幾201(第一壓縮才幾級) 的殼體202包括環形凹槽218(為本文的一致性，第一壓縮機級是包括環 形凹槽的壓縮機級)，在將殼體202裝配到背板206上之前，先將扣環220 布置到該環形凹槽218內。背板206(第二壓縮機級、CHRA的一部分) 包括配合凹槽228。為了裝配，將壓縮機殼體202與背板206放到一起(例 如，將壓縮機殼體202移到背板206上)，使得扣環220被強制打開。扣 環220的圓周的增加由環形凹槽208來容納，環形凹槽208具有足夠的 深度以容納扣環220的擴張。如圖所示，扣環布置成使得其圓周沿著 大致與給定渦輪增壓器級的縱向中心軸線垂直的平面定向，儘管定向也可能根據應用而變化。優選地，提供圓周斜面或斜角204以協助扣 環220的擴張。然後扣環220滑動至背板206上直到其到達配合凹槽 228,隨之扣環220迅速跳回其原有形狀/圓周尺寸，以使得其位於環形 凹槽218與配合凹槽228兩者之內，從而將殼體202緊固到背板206上。 因此，扣環220與環形凹槽218以及配合凹槽228配合，從而將第一渦 輪增壓器級配合到第二渦輪增壓器級上。
在如圖3所示的另 一實施例中，環形凹槽的位置與圖2中所示的位 置相反，但在其它方面在概念上與圖2中所示的類似。在此實施例中， (第一壓縮機級的)背板306包括背板環形凹槽328,在將壓縮機301的殼 體302裝配至背板306上之前，先將扣環320布置到該環形凹槽328內。 壓縮機301(即第二壓縮機級)包括配合凹槽318。為了裝配，將壓縮機 殼體302推至背板306上，以使得扣環320被強制閉合從而減小其圓周， 並且扣環圓周的改變進一步被環形凹槽328容納。優選地，提供圓周 斜面或斜角304以當兩個渦輪增壓器級部件移到一起時協助扣環320 的收縮。然後扣環320沿殼體302滑動直到其到達配合凹槽318，隨之 扣環320迅速跳回其原有形狀。
在如圖4A和4B所示的實施例中(圖4B是圖4A中用"B"標明的區 域的放大視圖)，顯示了兩級壓縮機組件400，其中第一壓縮機401(低 壓壓縮機)根據以上關於圖2和圖3中所描述的相同的概念連接至第二 壓縮機402(高壓壓縮機)。在圖4A和4B中，壓縮機401的殼體411包括 環形凹槽428,在將壓縮機401裝配至壓縮機402之前，先將扣環420布 置於該環形凹槽428內。壓縮機402的殼體412包括配合凹槽418。當壓 縮才兒401與壓縮才幾402會合時，扣環420淨皮壓縮以使其圓周縮短，直到 扣環420到達配合凹槽418 ，隨之扣環420迅速跳回其原有形狀/圓周。 優選地，提供圓周斜面或斜角404以當兩個渦輪增壓器的壓縮機殼體 移到一起時協助扣環420的收縮。如同圖2相對於圖3，凹槽的定向也 可以與圖4A和4B中所示的相反。
優選地，防洩漏密封件和/或載荷部件，如分別於圖2與圖3中顯示的0型環226和0型環326，以及於圖4B中顯示的0型環426與密封板 436，被布置於第一渦輪增壓器級與第二渦輪增壓器級的接合處以密 封各自壓縮機級而防止洩漏和/或用作彈簧或栽荷部件。備選地，密封 /載荷部件可以包括彈簧狀的裝置，例如但不限於Bellevme彈簧(或墊 圈)或其他本領域已知的其它部件來執行密封和/或載荷功能。而且， 也可以提供定向部件，例如但不限於銷(未示出)，以確保渦輪增壓器 級部件相互之間適當的定向。
本發明通過消除典型的夾板和緊固螺栓而減少了渦輪增壓器部 件的數目並降低了成本。由於利用本發明時既不需要螺紋孔也不需要 裝配夾板與螺栓，還可以實現額外的成本縮減，從而減少機加工及渦 輪增壓器裝配的時間(即裝配周期)。另外，由於實施本發明不要求緊 固件裝配扭矩，提升了渦輪增壓器的裝配質量。
本發明還提供了渦輪增壓器級的防篡改裝配。考慮到渦輪增壓器 典型地是內燃機排放控制系統的一個整體部件，當強加排放控制要求 時，有時防篡改是所期望的。
通過替換本發明在前述的實例中所使用的 一 般或特別描述的部 件、機構、材料和/或運行條件，前述的實例可以相似的成果而重複。
官
詳細描述，但其他實施例也能實現相同的結果。本發明的變化及更改 對於本領域的技術人員來說是顯而易見的，並且所有此類更改其及等 價物意在由所附權利要求覆蓋。所有以上引用的參考、申請、專利以 及出版物的完整公布於此通過引用而結合。
權利要求
1. 一種渦輪增壓器組件，包括具有環形凹槽的第一渦輪增壓器級；布置於所述環形凹槽中的扣環，所述扣環具有可調節的圓周；以及鄰近所述第一渦輪增壓器級的第二渦輪增壓器級，所述第二渦輪增壓器級具有配合凹槽，所述扣環裝入所述配合凹槽以配合所述環形凹槽與所述配合凹槽，並且將所述第一渦輪增壓器級緊固到所述第二渦輪增壓器級上。
2. 如權利要求1所述的組件，其特徵在於，所述組件還包括位 於所述第一渦輪增壓器級與所述第二渦輪增壓器級的接合處的栽荷 部件。
3. 如權利要求1所述的組件，其特徵在於，所述第二渦輪增壓 器級還包括圓周斜角，當所述第一渦輪增壓器級朝所述第二渦輪增壓 器級移動時，所述圓周斜角便於所述扣環的圓周的變化。
4. 如權利要求1所述的組件，其特徵在於，所述第一渦輪增壓 器級包括壓縮機。
5. 如權利要求1所述的組件，其特徵在於，所述第二渦輪增壓 器級包括壓縮機。
6. 如權利要求1所述的組件，其特徵在於，所述第一渦輪增壓 器級包括渦輪增壓器中央殼體旋轉組件。
7. 如權利要求1所述的組件，其特徵在於，所述第二渦輪增壓 器級包括渦輪增壓器中央殼體旋轉組件。
8. 如權利要求1所述的組件，其特徵在於，所述第一渦輪增壓 器級包括渦輪增壓器渦輪。
9. 如權利要求1所述的組件，其特徵在於，所述第二渦輪增壓 器級包括渦輪增壓器渦輪。
10. —種用於相互連接渦輪增壓器級的方法，該方法包括在第一渦輪增壓器級中布置環形凹槽；在該環形凹槽中布置具有可調節的圓周的扣環；在第二渦輪增壓器級中布置配合凹槽；使該第一渦輪增壓器級與該第二渦輪增壓器級會合，並且 同時地改變該扣環的圓周，當該環形凹槽與該配合凹槽會合時，通過 快速就位而允許該扣環恢復其原有圓周，使得該扣環部分地位於該環 形凹槽內且部分地位於該配合凹槽內，從而將該第一渦輪增壓器級連 接到該第二渦輪增壓器級上。
全文摘要
本發明涉及包括扣環的渦輪增壓器裝配鎖，該扣環部分地布置於第一渦輪增壓器級部件的圓周凹槽內且部分地布置於第二渦輪增壓器級部件的圓周凹槽內，使得渦輪增壓器級相互緊固地連接。
文檔編號F01D25/24GK101484664SQ200780025220
公開日2009年7月15日 申請日期2007年5月7日 優先權日2006年5月8日
發明者A·F·麥格勞, C·O·米德, S·P·馬丁 申請人:霍尼韋爾國際公司