渦輪機殼體的製作方法
2023-08-10 14:35:21 1
專利名稱：渦輪機殼體的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於增壓內燃機的廢氣渦輪增壓器領域。
本發明涉及廢氣渦輪增壓器的軸流式渦輪機的殼體以及用於製造 這種渦輪機殼體的方法。
背景技術：
廢氣渦輪增壓器用於提高內燃機、尤其是活塞式發動機的功率。在 此廢氣渦輪增壓器一般具有離心壓縮機和徑流式或軸流式渦輪機。
在設計用於確定應用的廢氣渦輪增壓器時，使渦輪機側對應於內燃 機要求配置。在此例如對於給定的渦輪機尺寸、即確定的渦輪機輪尺寸 和相應的渦輪機殼體，使渦輪機葉片配有不同的葉片高度。根據應用裝 配更短或更長的葉片在葉片支架上。
為了適用於不同的應用場合，也應該能夠在以後使渦輪機葉片以不 同的葉片高度後裝備在現有的廢氣渦輪增壓器裡面。
當然通過變化的葉片高度也必須使殼體件適配於工作葉片周圍、即 擴壓器外壁。這一點對於常見的廢氣渦輪增壓器是煩瑣的，尤其是當可 能具有明顯重量的較大殼體件必須安裝在廢氣渦輪增壓器上的時候。
例如由DE 101 37 899 Cl已知的軸流式渦輪機排氣殼體通常由收集 室構成，它在一側具有基本半圓形的橫截面，並且在對置的一側上包括 圓的、矩形的用於與排流管連接的法蘭。擴壓器伸進收集室內，擴壓器 實際上軸向延伸地連接在渦輪機輪的葉片輪緣上並且在收集室的入口 部位中獲得徑向偏轉。在常見的排流殼體中只在擴壓器部位由於準確確 定的擴壓器幾何形狀能夠控制流動。當流動離開擴壓器到收集室時，則 流動進入其不可控運4亍。
發明內容
本發明的目的是，以簡單的措施在流體技術上改善軸流式渦輪機的 排流部^立。
按照本發明這一點由此得以實現，即對於軸流式渦輪機，使殼體在排流部位中從擴壓器直到排氣殼體構造成一個結構部件，該結構部件具 有集成的內部和外部的流動通道。通過使擴壓器集成到排氣殼體內，提 供一種在空氣動力學上是最佳的殼體，並且以最小的壓力損失保證最大 的流體遲滯。
整合的內部和外部流動通道通過排氣殼體和擴壓器壁來界定，其中 排氣殼體與擴壓器壁之間的交點按照本發明沿著圓周位於不同的半徑 上。由此得到兩個沿圓周方向上變化的分流動通道，它們負責所期望的 流動優化。
可以選擇性地使擴壓器在工作葉片徑向以外部位中具有可更換的 插入件，它在需要時並根據所選擇的渦輪機葉片高度更換成另一具有不 同的幾何形狀尺寸的插入件。
下面藉助於附圖簡示並詳細解釋按照本發明的裝置。
在附圖中相同功能的部件配有相同的附圖標記
圖1示出軸流式渦輪機排流部位的截面圖，具有按照本發明的集成 的擴壓器和排氣殼體，以及
圖2示出可更換的插入件的局部放大圖，插入件在渦輪機葉片的徑 向以外部位設置在擴壓器裡面。
具體實施例方式
圖1示出軸流式渦輪機的排流部位。在排流部位中的殼體1主要包 括靠近渦輪機的擴壓器和外部的排氣殼體10,其中擴壓器由內部的擴壓 器壁12和外部的擴壓器壁11界定，而排氣殼體接收從擴壓器內部部位 排出的內部流動13並且作為外部的流動14輸送到排氣殼體的出口法 蘭。在渦輪機排流部位中的殼體的任務是降低廢氣的流速，同時不失去 更多的壓力。
排氣殼體10與擴壓器殼體整體地構成。由此得到從內部的流動部 位13到外部的流動部位14的空氣動力學最佳的過渡。排氣殼體10和 擴壓器的外壁11之間的交點部位是T形的。交點T在圓周上分布地沿 著擴壓器壁變動，因此外部的流動通道具有不均勻的橫截面。
帶有集成的擴壓器的排氣殼體可選擇性地包括插入件15，該插入件設置在渦輪機葉片3的徑向以外的部位中。圖2以放大的視圖示出這個 部位。如果對於具有給定的殼體尺寸、即給定的集成擴壓器和排氣殼體 的軸流式渦輪機，設有新的工作葉片高度，為了補償葉片尖與殼體之間 的距離可以更換插入件15。由此能夠以簡單的方式且尤其沒有大的物流 和裝配技術費用地，實現具有 一 個和同 一 渦輪機尺寸的多個渦輪機配 置。不同的殼體件僅僅是小的插入件。無需更換大的擴壓器或者甚至替 換整個排氣殼體。
如圖2所示，使插入件15固定在擴壓器壁與例如噴嘴環4或進氣 殼體2之間。也可以選擇使插入件固定在任意的殼體件上，例如通過螺 紋件。在圖2中表明，具有相應錯開的葉片尖32的不同長度的葉片如 何使不同插入件的內輪廓徑向向內偏移。
噴嘴環4的外部固定環在流動方向上設置在插入件15前面。有利 地使噴嘴環的外部固定環的內徑小於插入件15的內輪廓的內徑。該差 值有利地為葉片尖與插入件的內輪廓之間距離的0.3至3倍。
可以選擇使插入件這樣設置在兩個殼體件之間，即它在徑向方向上 具有一定的運動間隙空間。由此可以避免插入件中的熱應力。在此要注 意，插入件通過鄰接的殼體件相對於渦輪機軸線保持定心。這一點可以 有利地由此實現，即在插入件16.的出口側端部上設有定心座。在渦輪 機葉片的徑向以外可以使插入件在徑向方向上自由膨脹，只要在插入件 與設置在插入件徑向以外的殼體件之間存在間隙17。
插入件的壁厚與相鄰的殼體件相比是小的。由此可以避免溫度快速 變化時的熱應力。此外可以使插入件熱膨脹的差和渦輪機旋轉輪保持較 小。
插入件15與外部的擴壓器壁11之間的過渡可以扁平地或者也可以 配有正的或負的階梯地構成。
在製造或維護這樣構成的軸流式渦輪機時可以使插入件在安裝到 集成的殼體內之前配有所期望的內徑，該內徑根據所選擇的渦輪機葉片 長度給出。如果在運行中必須使葉片長度匹配，可以相應地使插入件通 過另 一具有更大或更小的內徑的插入件來替換。對於給定的渦輪機尺 寸，所有插入件具有相同的外部尺寸，僅僅內徑存在變化。附圖標記列表
1 排流部位中的殼體
10 排氣殼體
11 外部的擴壓器壁
12 內部的擴壓器壁
13 內部的流動通道
14 外部的流動通道
15 插入件16 插入件的出口側端部
17 排氣殼體與插入件之間的徑向間隙
2 進氣殼體
3 渦輪枳4侖
31 工作葉片
32 葉片尖
33 葉片尖與殼體之間的距離
4 噴嘴環
權利要求
1. 軸流式渦輪機的殼體，包括擴壓器和排氣殼體，其中擴壓器伸入到由進氣殼體所界定的收集室內，其特徵在於，使所述擴壓器和排氣殼體構造成一個集成的整體的殼體件所。
2. 如權利要求l所述的殼體，其中排氣殼體(10)在交點(T)處 碰到擴壓器壁(11)，並且所述交點(T)的位置在擴壓器壁上沿圓周 方向變4匕。
3. 如權利要求1或2所述的殼體，其中所述集成的殼體在軸流式渦 輪機的工作葉片(31)的徑向以外的部位中包括插入件(15),該插入 件作為獨立的結構部件插入到集成的殼體內。
4. 如權利要求3所述的殼體，其中在插入件(15)與徑向以外設置 的殼體件之間設有徑向間隙(17),並且所述插入件(15)在排氣側的 端部(16)上設有定心座，通過該定心座使插入件在徑向以外設置的殼 體件上定心。
5. 用於製造或維護廢氣渦輪增壓器的軸流式渦輪機的方法，在該方 法中，對於給定的渦輪機尺寸能夠使用不同長度的工作葉片，其特徵在 於，在具有集成的擴壓器的排氣殼體中插入有插入件，該插入件事先配 有與所選擇的工作葉片長度相匹配的內徑。
全文摘要
本發明的目的是以簡單的措施流體技術改善軸流式渦輪機的排流部位。按照本發明這一點由此得以實現，即對於軸流式渦輪機，使殼體在排流部位中從擴壓器直到排氣殼體構造成一個結構部件，該結構部件具有集成的內部和外部的流動通道。通過使擴壓器集成到排氣殼體內，提供一種在空氣動力學上最佳的殼體，並且以最小的壓力損失保證最大的流體遲滯。
文檔編號F01D9/02GK101506476SQ200780031434
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月24日 優先權日2006年8月24日
發明者B·菲利普森, M·斯塔德利, M·賈魯塞爾, M·迪皮特羅, P·紐恩施旺德 申請人:Abb渦輪系統有限公司