[发明专利]涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮机，尤其涉及一种涡轮机转子。

背景技术

涡轮增压器是所熟知的用于以高于大气压力(增压)将空气供应至内燃机进气口的装置。传统的涡轮增压器主要包括安装在位于涡轮机壳体内的旋转轴一端的废气驱动的涡轮机叶轮。该涡轮机叶轮的旋转带动安装在位于压缩机壳体内的轴另一端的压缩机叶轮转动。压缩机叶轮将压缩的空气传送至发动机进气歧管，以此增加发动机动力。

涡轮增压器轴通常通过轴颈轴承(滑动轴承)(journal bearing)和止推轴承(thrust bearing)支撑，其包括位于中间轴承壳体内连接在涡轮机及压缩机叶轮壳体之间的适当的润滑系统。所述轴、所连接的压缩机叶轮和涡轮机叶轮(连在轴的相反端部)共同地形成转子组件。已知，转子组件的平衡是重要的，以确保轴真正位于轴承内旋转。任何不平衡都会对涡轮增压器的运行及寿命带来危害。例如，转子组件的不平衡会导致涡轮增压器的噪音和振动以及磨损的增大，尤其是增大轴承表面的磨损。在极端的情况下，转子组件的不平衡可(例如)使得压缩机叶轮相对于轴的旋转轴线径向向外移动，可能潜在地导致涡轮增压器产生严重故障。

通常实现可接受的转子组件平衡的工艺是多步骤的工艺。首先，在组装之前，组成该转子组件的各个零件都单独地平衡。接下来，将涡轮叶轮摩擦焊接至该轴，然后平衡该轴和所连接的涡轮叶轮。继而，将该轴及所连接的涡轮叶轮插入涡轮增压器中，并且将转子组件的其他部件，包括压缩机叶轮，连接到装在该轴的相对端以完成转子组件的组装。最后，在涡轮增压器中在原位/现场平衡该转子组件。转子组件的平衡，包括调节转子组件各部件的平衡和/或位置，以补偿任何不平衡。可通过从部件的特定部分增加或去掉材料来调整组件的平衡。可选地，转子组件的单个部件是可更换的，以便努力获得形成平衡的转子组件的部件的组合。由于转子组件的平衡，特别是增加或去掉材料是在转子组件处于原位/现场时进行的，因为因而这个过程会是复杂的，因为转子组件的通道是受限。另外，压缩机叶轮通常采用比轴软的材料制成，众所周知，在平衡进行过程中，将压缩机叶轮连接到该轴上、从该轴的去除压缩机叶轮或从该轴上替换压缩机叶轮，将对压缩机叶轮产生不可修复的损伤。任何这种损坏了的压缩机叶轮不得不报废。

发明内容

本发明的目标在于消除或缓解上述问题的至少部分。

根据本发明，提供了一种涡轮增压器转子组件，包括安装到转子轴上以随其绕轴线转动的涡轮叶轮和压缩机叶轮，其中：

该涡轮叶轮安装在涡轮轴上；

该压缩机叶轮安装在压缩机轴上；且

该涡轮轴和压缩机轴彼此相连以限定所述转子轴。

因此，根据本发明的涡轮增压器转子组件可由两个子组件构成，即包括安装在涡轮轴部分的涡轮叶轮的涡轮端子组件，和包括安装在压缩机轴部分的压缩机叶轮的压缩机端子组件。这两个转子轴部分可共轴地连接在一起以形成完整的转子轴。该结构的一个优点在于可在将转子轴组装到涡轮增压器上之前，在涡轮增压器之外单独地平衡每个子组件。

该涡轮轴和压缩机轴可分开地彼此互相连接。这允许(例如)转子组件的组装允许该组件的一个或多个部件被替换。

该涡轮轴和压缩机轴可通过各自相互啮合的螺纹面连接在一起。例如，涡轮轴和压缩机轴中的一个在其外表面的一部分设有螺纹，而另一个设置有轴向延伸的螺纹孔用以接收所述螺纹轴。例如，在本发明的一个实施例中，压缩机轴外表面形成螺纹并旋入沿涡轮轴的轴线形成的孔内。应该认识到，在这种情况下，具有外螺纹的轴或者沿其轴线长度的至少一部分轴的直径，比形成有用于接收上述轴的内孔(或管座)的另一轴的外径小。设置有外螺纹的轴以及螺纹孔沿转子轴的长度的基本上部分延伸。可选地，当外螺纹轴是短轴时该孔可以相对较短。

应该认识到，该螺纹可布置成使得当转子轴组件安装在工作的涡轮增压器中时，由涡轮叶轮传递给压缩机叶轮的转动转矩将要拧紧而不是松开涡轮轴和压缩机轴之间的螺纹连接。

其他装置可以用来连接压缩机轴和涡轮轴。例如，所述连接可以是花键连接而不是螺纹连接。