渦輪增壓器殼體部分的連接裝置的製作方法

2023-11-06 01:59:22

專利名稱：渦輪增壓器殼體部分的連接裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及根據本專利權利要求1前序部分特徵的可彼此相連接的渦輪增壓器構件，特別是殼體部分，和涉及軸向固定根據權利要求11前序部分特徵的渦輪增壓器構件的裝置。
首先，因為許多渦輪增壓器構件還有殼體部分同心地沿著渦輪增壓器軸線延伸，所以業已證明通過徑向外延的環形凸緣來使這些構件彼此連接是有利的，這些凸緣的軸向端面彼此環形地支承靠在一起。這些凸緣在每種情況下都設置有接納孔，這些孔均勻地分布在上述整個圓周上，並可以彼此相配合。這樣，上述兩個構件可以藉助於緊固機構，例如栓或螺釘而最終牢固地彼此相連接。DE-C-3642 121就示出了以這種方式彼此相連的渦輪增壓器構件，即一方面是軸承殼體的兩個殼體部分還有軸承殼體和渦輪機殼體彼此精確相連，另一方面是軸承殼體和壓縮機殼體精確相連。上述渦輪增壓器構件連接區域的這種結構設置使其能夠以非常簡單的方式製造，但卻需要冒著螺栓在過大徑向力下剪斷的危險。
為了克服這一危險，如在EP-A-0 248 624中所示，其上述這些構件在它們的連接區域中設置有徑向肩部和其匹配槽，這樣第一構件中的肩部便與第二構件中的凹槽彼此軸向疊置，並且其中的一個徑向正向配合到另一個中。因此這些肩部和凹槽在能夠吸收徑向力的構件之間形成一種正向的徑向固定連接。在肩部和凹槽的區域之間設置接納孔必將存在洩漏緊密性的嚴重問題。因此帶有凹槽的第一構件具有這樣的材料，即在外側沿著該凹槽徑向加厚，並採用環形卷邊的形式，該卷邊設置有用於緊固裝置的接納孔，所述接納孔均勻分布在整個圓周上。為了軸向固定正向的徑向連接，在環形卷邊上軸向布置有環形固定裝置，所述固定裝置徑向向內伸出超過環形卷邊並承靠在位於第一構件凹槽中肩部的後側。該固定裝置也具有兩個接納孔，從而它藉助於螺栓或螺釘緊固到環形卷邊上，這樣該固定裝置便軸向地將第一構件的肩部牢固地夾緊在第二構件的凹槽中。雖然在渦輪增壓器構件的這種結構設置中，可保護緊固裝置不被剪斷，但是除了螺栓或螺釘之外，還需要附加的固定裝置來進行軸向固定。另外，製造肩部和凹槽非常複雜，因為它們需要非常精確地加工，以達到洩漏緊密性的要求。
在這兩個實施例中，拆裝需要固定或鬆開數個螺栓或螺釘。在維護工作中，打開殼體是耗費時間的，特別是因為螺栓或螺釘經常由於負載而卡塞和/或僅由於腐蝕而難於鬆開。
該目的通過根據專利權利要求1的特徵的渦輪增壓器構件和通過根據權利要求11的固定裝置來實現。
根據本發明的渦輪增壓器構件具有連接區域，這些連接區域沿軸向方向彼此同軸地疊置，並且其中的一個正向的徑向配合到另一個中，並通過大體成環形的固定裝置被軸向固定。該固定裝置包括至少兩個環段形固定元件。這些構件的連接區域具有彼此相對設置的周向槽，上述至少兩個環段形固定元件可插入這些周向槽中。這些固定元件同時嚙合入兩個周向槽中以進行軸向固定，這些固定元件配屬於用於沿徑向方向移動的位移機構，第一渦輪增壓器構件中的第一周向槽的徑向高度至少和固定元件的徑向高度一樣大。
具有彼此相對設置的周向槽的渦輪增壓器構件易於製造，並可能以簡單的方式而彼此相連接和藉助於環段形固定元件而相對於彼此軸向固定。這些固定元件可由位移機構非常容易地從它們在第一周向槽中的非固定位置中導出而進入第一和第二周向槽之間的固定位置，反之亦然。因此有可能產生一種可被隨時釋放並再進行的軸向固定。通過將固定裝置分成數個布置成分布在渦輪增壓器構件整個圓周上的固定元件，就有可能將該固定系統用於具有任何直徑尺寸的渦輪增壓器構件。渦輪增壓器構件的形狀不必非得是圓柱形的。這些構件例如也可以具有一個橢圓的或其它軸向對稱的橫截面。在渦輪增壓器構件具有不同直徑的情況下，通過適當地利用構件在連接區域中的壁厚，在共同疊置區域中的直徑可以製造使得它們中的一個正向配合到另一個中，就可以大大保護固定元件免於在槽中受到腐蝕，並且由於它們是分段的，所以即使在高機械負荷下，也不會卡塞。
有利的是，第二渦輪增壓器構件的第二周向槽具有小於固定元件徑向高度的徑向高度。因此，固定元件能夠非常容易地藉助於被驅動的位移機構而從第一周向槽中的非固定位置徑向移動到上述固定位置，直到固定元件貼靠第二周向槽的槽底。
對於每一個固定元件而言，兩個渦輪增壓器構件中的至少一個構件設置了一個配屬於各自的周向槽的徑向孔，以引導通過位移機構。因此，位移機構易於從外部接近和操作。如果該孔被密封，則腐蝕的危險便進一步減小，並以簡單的方式確保了連接的洩漏緊密性。
也可以通過使整個周向槽裝配有密封機構來實現該連接所需的洩漏緊密性和良好的防腐蝕性。
特別有利的是，將一個螺栓或一個位移銷設置成位移機構。螺栓是容易得到的，而且成本合理且易於處理。而當例如不希望一個螺母或一個螺栓頭伸出超過渦輪增壓器構件時，使用位移銷是有利的。
在固定元件在從周向方向上較長的情況下，設置附加的位移機構是有利的，以確保固定元件整個長度上在周向槽之間的固定位置中穩定定位。該附加的位移機構例如可以是一個壓力螺釘，其可以通過附加的徑向孔而連接到各自的固定元件上。
業已證明非常有利的是，附加的位移機構用於固定元件沿周向方向設置的設計成彈簧端形式的那些端部區域。因此，這些固定元件可以通過一種搭扣的方式作用，該連接還可以通過一個類似位移銷的元件釋放。
如果這兩個周向槽在周向方向上受限於固定元件的長度，則固定元件不僅在軸向方向上固定，還在周向方向固定。
在渦輪增壓器構件已經以任何方式固定在它們彼此相對的位置中，例如通過固定在另一個渦輪增壓器構件上的情況下，周向槽的側面可以布置成相對於另一個側面略微錯開，從而當固定元件被推入它們的固定位置中時，這些構件沿軸向方向彼此支撐。在這樣的情況下，特別有利的是，至少第二周向槽受夾緊力作用的側面對於槽底形成一個鈍角，因為固定元件可以由此被更容易地推入到第二周向槽中。另外有利的是，固定元件具有相應傾斜的側面。
根據本發明設計的一種渦輪增壓器構件，特別是殼體部分例如出於維護目的，能夠以簡單的方式安裝，也可以以簡單的方式拆卸，因此縮短了停機時間。這些渦輪增壓器構件包括它們的連接區域，還有固定元件和位移機構，都可以簡單和有效節約成本地製造，因此該渦輪增壓器是更為有利的。
其它優選的實施例是專利從屬權利要求的主題。
附圖中所使用的參考標號及它們的意義在參考標號表中進行了總結。附圖中相同的元件基本上使用了相同的參考標號。所說明的實施例是本發明主題的示例，不具有局限性。
圖2a示出了沿

圖1線II-II標明的截面，根據本發明的兩個渦輪增壓器構件10、12的周向部分，其只具有一個在周向分布的固定元件24。所示的固定元件24處於其固定位置，也就是說它和第一構件10的第一周向槽18邊緣區域26嚙合，並嚙合到第二構件12的第二周向槽20中。徑向孔28布置在第一構件10中，通過該孔引導有一個作為位移機構30的用於固定元件24的徑向移動的位移銷56。位移銷56藉助於一個焊縫25牢固地連接到固定元件24上，這在圖2b的放大視圖中可更清楚地看出。為了確保該連接的洩漏緊密性，位移銷56具有一個銷槽16，該銷槽設計為一個周向槽，用來接納一個設計為O形環密封形式的密封元件72。第一周向槽18在第一構件10中的徑向高度h1略微大於或等於固定元件24的徑向高度hs，從而固定元件24可以在位移機構30的協助下移動到一個非固定位置，在該位置固定元件24作為一個整體定位在第一周向槽18中。相反，第二周向槽20在第二構件12中的徑向高度h2小於固定元件24的徑向高度。當固定元件24沿徑向方向29脫離該非固定位置運動到上述固定位置時，固定元件24便只需簡單地貼靠第二周向槽20的槽底32。相反，當固定元件24脫離該固定位置運動到非固定位置中時，固定元件24便只需簡單地貼靠第一構件10第一周向槽18的槽底34上。在所示的特定實施例中，固定元件24沿周向方向35設置的端部區域設計為彈簧端54，這些端由在第一周向槽18的槽底34支撐。彈簧端54用作為附加的位移機構46並將固定元件24的中間區域53壓入固定位置。然後整個組件以搭扣緊固方式動作，由位移銷56的移動徑向向內釋放。為了實現沿周向方向35固定，在此處所示的示例中第一和第二構件10、12的周向槽18、20在周向方向35大體上根據固定元件24的長度限定。
除了壓縮殼體5的內壁構件和排氣殼體之外，根據本發明的渦輪增壓器1可以彼此連接的其它構件10、12也可以通過與DE-C-3642 121中示例相同的方式設計，例如壓縮機殼體與軸承殼體、各種軸承殼體部分以及軸承殼體和渦輪機殼體處於相同側。上述插入壁、壓縮機殼體的內壁和部分或渦輪機葉輪後壁或壓縮機葉輪後壁也可以按與EP-A-0 248 624的相同的方式示出，如果它們按本發明設計，則可毫不費事地彼此連接，如果需要，它們還可以再次沒有任何困難地拆卸下來。
附圖示出了根據本發明的渦輪增壓器構件10、12的連接區域，所示的渦輪增壓器構件10、12可以是渦輪增壓器1的所有那些至少在它們的連接區域中彼此相連且沿渦輪增壓器軸線14同軸延伸的構件。這些構件的連接區域在每種情況下都設計成彼此同軸且軸向疊置的、並沿徑向方向正向配合。圖3a、4和5中所示的內容各相應於圖2中所示的內容。在每種情況下，其周向槽具有較大徑向高度的渦輪增壓器構件被定義為帶有第一周向槽18的第一構件10。這也可以是徑向內構件，如圖1-5，或者是徑向外構件，如圖6。用於接納位移機構30的徑向孔28可以布置在第一和/或第二渦輪增壓器構件中，並優選位於固定元件24沿第二渦輪增壓器構件長度的大致中間位置處。
如圖1-2b，圖3a和3b示出了一個帶有彈簧端54的固定元件24，該彈簧端支撐在第一周向槽18的槽底34上，並將固定元件24的中間區域53壓入固定位置。與上述示例不同，周向槽18、20在每種情況下都是連續地製成的，並不受限於固定元件24的長度。只要構件10、12通過它們與渦輪增壓器1的其它結構性元件(未示出)固定，從而在周向方向35上固定，這樣的簡化周向槽18、20製造的解決方案都是可行的。因此雖然不對周向槽構成限制，但渦輪增壓器構件10、12在周向方向卻可以確保彼此相對轉動。
在圖3a、3b所示的示例中，再次設置有位移機構30，然而在該示例中，位移銷56是從外側通過徑向孔28而導入第二構件12中的。位移銷56插入孔28中，只是為了釋放連接，該位移銷也要從所述孔中取出。藉助於位移銷56，固定元件24的中間區域53可被壓入第一周向槽18中的非固定位置，這兩個構件10、12可以彼此釋放。該實施例的一個優點在於，在該固定位置中，位移銷56可以被取出，因此不會有元件伸出超過這兩個構件10、12中的一個。與圖1-2b中的渦輪增壓器構件相反，在該示例中這些構件相互在軸向上沿相反方向疊置，如從圖3b中看到的那樣。
圖4所示的實施例基本上相應於圖2a、2b的實施例。這兩個渦輪增壓器構件10、12的周向槽18、20在周向方向也大體由固定元件24的長度所限定，在所示示例中，這些周向槽通過沿圓周磨削出相應長度的槽段部而製成。然而，也可以設想例如通過在適當的位置將止動元件插入連續的周向槽中而使周向槽18、20具有限定部37。這些止動元件可以是例如雙頭螺栓、止動螺栓或類似物件。同樣，在第一構件10中設置有一個徑向孔28，這樣，螺栓36作為位移機構30通過該孔而導入在固定元件24的中間部分。螺栓36具有一條單一的右旋螺紋44，該螺紋與固定元件24和孔28中的相應內螺紋配合。可以取代彈簧端54，設置附加的位移機構46，即兩個壓力螺釘48，它們通過帶有相應內螺紋的徑向孔50而導入並壓在固定元件24上。徑向孔50在周向方向35上間隔布置在孔28的兩側。在該示例中，周向槽18、20作為一個整體裝配有密封機構72，該密封機構例如以橡膠塗層的形式應用在這些槽的內壁上。槽18、20在周向方向35上的限定部37除了在周向方向35上固定構件10、12之外，還具有其它的優點如果將螺栓36從固定元件24上擰松，固定元件24就不能在周向槽18、20內沿周向方向35移動，就好象其不存在一樣，而且還可以隨時再將螺栓36重新擰入固定元件24中。
當然可以使用一個在其底部區域38中具有左旋螺紋40且在其頭部區域42中具有左旋螺紋44的螺栓36作為位移機構30來取代上述螺栓36。這些螺紋40、44與固定元件24中的和第一構件10的孔28中的相應內螺紋40′、44′配合，如圖5所示。這樣，藉助於螺栓36的螺紋轉數，固定元件24就可以從固定位置進入非固定位置，並再返回。由於在該示例中固定元件長度小，所以不需要任何附加彈簧端或壓力螺釘形式的位移機構46。
圖6示出了渦輪增壓器1的軸58，所述軸設計成一個實心圓柱體，並在內側徑向構成第二渦輪增壓器構件12。連接到該軸上的第一構件10通過其連接區域11，構成一個被軸向套在軸58上的管件60。在該連接區域中，第一構件10有兩個具有大徑向高度h1的第一周向槽18、18′，軸58作為第二構件12有兩個與第一周向槽18、18′對置的第二周向槽20、20′，第二周向槽具有較小的徑向高度h2但寬度相同。位於軸58端部區域62中的周向槽18、20彼此精確地相對設置，以便軸向固定，並接納帶有螺栓36的固定元件24。相反，在管狀連接區域60端部區域64中的周向槽18′、20′卻布置成彼此略微錯開。軸58中的周向槽20′朝向軸端部62′的側面66相對於第二槽20′的槽底32設置為一個鈍角α。固定元件24′與周向槽20′側面66配合的側面68具有一個相應的斜角70。為了固定元件24′的徑向位移，設置了螺栓36′，該螺栓的頭部區域42伸出超過第一構件10的徑向孔28並在其上被擰有一個螺母52。在螺栓36′的底部區域38通過焊接點25牢固連接到固定元件24′上。通過旋擰螺母52，固定元件24能夠在固定位置和非固定位置之間沿徑向方向29移動。當固定元件24′從管件60的第一周向槽18′移動到固定位置時，固定元件24′側面68的斜角70沿第二周向槽20′的一個關於槽底32以角α布置的側面66滑動。固定元件24被壓入軸58的第二周向槽20′，在軸向方向14，第一渦輪增壓器構件10相對於第二渦輪增壓器構件12由軸58支撐。
因此位移機構30可以具有一個壓入和/或拉出動作，並都可以布置在渦輪增壓器構件中的徑向內部和外部。在附圖中所示的示例中，固定元件24、24′在所有情況下都設計成圓弧段。然而，固定元件24、24′也可以設計為多邊形形式或帶有兩個支腳的單一角形。對於具有大直徑的構件10、12而言，固定元件24、24′即使是條形也可能是有利的。然而，在那種情況下，這些固定元件不應該具有太大的長度，使它們的端部不會從構件10、12內部的表面伸出太遠。在應用這種條形固定元件24、24′的情況下，有利的是可以在固定元件24、24′端部區域中設置兩個位移機構30來取代在固定元件24、24′中間區域中的一個位移機構30。固定元件24、24′優選由彈簧鋼或具有高屈服強度的高強度鋼製成。也可以使用回火鋼或者其它具有相應特性的材料。
參考標號表h1第一槽的徑向高度44右旋螺紋h2第二槽的徑向高度44′ 右旋內螺紋hs固定元件的徑向高度 46附加的位移機構α側面/槽底角 48力螺釘10 第一構件50徑向孔12 第二構件52螺母14 軸向方向53中間區域16 銷槽54彈簧端18、18′ 第一周向槽 56位移銷20、20′ 第二周向槽 58軸22 固定裝置60管件24、24′ 固定元件62軸的端部區域25 焊縫62′ 軸端部26 第一槽的邊緣64管件的端部區域28 徑向孔 66第二槽的側面29 徑向孔 68固定元件的側面30 位移機構70側面的斜角32 第二槽的槽底72密封機構34 第一槽的槽底35 周向方向36、36′ 螺栓37 周向槽的限制部38 螺栓的底部區域40 左旋螺紋40′ 左旋內螺紋42 螺栓的頭部區域
權利要求
1.可彼此連接的渦輪增壓器構件(10、12)，特別是殼體部分，其連接區域(11、11′)沿軸向方向(14)彼此同軸地疊置，並且其中一個徑向的正向配合到另一個中，且具有用於軸向固定的大體成環形的固定裝置(22)，其特徵在於，連接區域(11、11′)具有彼此相對設置的周向槽(18、18′、20、20′)，在這些周向槽中可插入有作為固定裝置(22)的至少兩個環段形固定元件(24、24′)，這些固定元件同時嚙合到兩個周向槽(18、18′、20、20′)中以進行軸向固定，固定元件(24、24′)配屬於沿徑向方向(29)移動的位移機構(30)，第一構件(10)中第一周向槽(18、18′)的徑向高度(h1)至少和固定元件(24、24′)的徑向高度(hs)一樣大。
2.如權利要求1所述的可彼此連接的渦輪增壓器構件(10、12)，其特徵在於，第二構件(12)第二周向槽(20、20′)的徑向高度(h2)小於固定元件(24、24′)的徑向高度(hs)。
3.如權利要求1或2所述的可彼此連接的渦輪增壓器構件(10、12)，其特徵在於，對於每一個固定元件(24、24′)而言，渦輪增壓器構件(10、12)中的一個具有一個配屬於各自周向槽(18、18′、20、20′)的徑向孔(28)，以引導通過位移機構(30)，孔(28)優選是密封的。
4.如權利要求1-3中任一項所述的可彼此連接的渦輪增壓器構件(10、12)，其特徵在於，可以設置一個位移銷(56)和/或一個螺栓(36、36′)作為固定元件(24、24′)的位移機構(30)。
5.如上述權利要求中任一項所述的可彼此連接的渦輪增壓器構件(10、12)，其特徵在於，設置有附加的位移機構(46)，其優選為形成在固定元件(24、24′)上的彈簧端(54)形式。
6.如上述權利要求中任一項所述的可彼此連接的渦輪增壓器構件(10、12)，其特徵在於，固定元件(24、24′)具有一個特定的長度，周向槽(18、18′、20、20′)在周向方向(35)由固定元件(24、24′)的長度所限定。
7.如上述權利要求中任一項所述的可彼此連接的渦輪增壓器構件(10、12)，其特徵在於，在彼此連接的狀態中，第一周向槽(18、18′)的至少一個側面布置成相對於第二周向槽(20、20′)的側面(66)軸向錯開，從而固定元件(24、24′)在其固定位置相對於第一構件(10)沿軸向方向(14)支撐第二構件(12)。
8.如權利要求7所述的可彼此連接的渦輪增壓器構件(10、12)，其特徵在於，第二周向槽(20、20′)受夾緊力作用的側面(66)和槽底(34)形成一個鈍角α，優選的是，固定元件(24、24′)的相應側面(68)具有一個相應的斜角(70)。
9.如上述權利要求中任一項所述的可彼此連接的渦輪增壓器構件(10、12)，其特徵在於，周向槽(18、18′、20、20′)具有密封機構。
10.一個具有如上述權利要求中任一項所述的可彼此連接的渦輪增壓器構件(10、12)的渦輪增壓器。
11.一個用於軸向固定渦輪增壓器構件(10、12)的固定裝置(22)，特別是殼體部分，其連接區域(11、11′)沿軸向方向(14)彼此同軸地疊置，並且其中一個徑向的正向配合到另一個中，其特徵在於，上述固定裝置(22)至少具有兩個環段形固定元件(24、24′)，其可插入渦輪增壓器構件(10、12)連接區域(11、11′)的周向槽(18、18′、20、20′)中以進行軸向固定，同時嚙合入兩個周向槽(18、18′、20、20′)中，固定元件(24、24′)沿周向方向(35)布置的那些端部區域被設計成彈簧端(54)。
全文摘要
本發明涉及一種可彼此連接的渦輪增壓器構件(10、12)，其連接區域(11、11′)沿軸向方向(14)彼此同軸地疊置，並且其中一個徑向的正向裝配。所述構件由大體成環形的固定裝置(22)固定。連接區域(11、11′)具有彼此相對設置的周向槽(18、20)。在所述槽中可插入有作為固定裝置(22)的至少兩個環段形固定元件(24、24′)。所述元件同時嚙合到兩個周向槽(18、20)中以進行軸向固定。固定元件(24、24′)配屬於允許徑向移動的位移機構(30)。第一構件(10)中第一周向槽(18、18′)的徑向高度(h
文檔編號F04D29/62GK1468351SQ01816971
公開日2004年1月14日 申請日期2001年7月31日 優先權日2000年8月7日
發明者J·貝蒂, J 貝蒂 申請人:Abb渦輪系統有限公司