[发明专利]用于废气涡轮增压器的涡轮壳体

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于废气涡轮增压器的涡轮壳体，该涡轮壳体具有外部壳体和内部壳体以及支承法兰，所述外部壳体与所述支承法兰接合。

背景技术

废气涡轮增压器通过压缩为燃烧所需的空气而提高发动机的空气流量。通过使用废气涡轮增压器，与自吸式发动机比较，在工作容积(排量)相同的情况下能够提高功率、扭矩以及也提高效率。废气涡轮增压器包括涡轮和压缩机，它们装配在共同的轴上并且静态地彼此相连。涡轮或者说涡轮转子通过热的废气流进行驱动。压缩机轮通过静态的连接也同样转动并且压缩流入的新鲜空气。被压缩的空气的温度通过增压空气冷却器进行冷却，以便减小体积并且因而能够将更多的空气或者说更多的氧引入燃烧腔中。通过使用废气涡轮增压器，不仅达到了功率的提升，而首要的是还实现了节能和减排。

通过DE 100 22 052 C2，用于废气涡轮增压器的涡轮壳体算作现有技术。在此，提出了导引废气的构件和承载性或者说密封性外部结构的脱联分离。工作轮壳体或者说内部壳体由两个半壳层组成并且由外部壳体包围，其中，在两个壳体之间存在气隙。该气隙起到隔热作用并由此降低了热辐射。支承法兰与工作轮壳体和外部壳体焊接。

同样对从DE 10 2009 025 054 A1中已知的涡轮壳体而言，有一内部壳体位于一个外部壳体中。内部壳体由两个板材壳层形成，所述板材壳层在外周上彼此焊接。外部壳体不仅与一支承法兰也与一排出法兰焊接。

DE 10 2010 021 114 A1示出了涡轮壳体的类似构造结构。不仅外部壳体而且内部壳体均由两个半壳层组成。外部壳体与一支承法兰材料锁合地相连。内部壳体形状锁合地与该支承法兰耦联。

对从DE 10 2009 042 260 A1中已知的涡轮壳体而言，支承法兰与外部壳体焊接。支承法兰可以是一个独立的构件或与内部壳体或者说工作轮壳体共同成单件地构造。

正如引言已经述及的那样，废气涡轮增压器由发动机废气驱动。该发动机废气以高的速度和部分超过1000℃的高的温度传导至涡轮叶片或者说涡轮转子上。相应于此，涡轮增压器在运行期间经受很大的机械负荷以及尤其是极高的热负荷。由于很高的热负荷，内部壳体通常由铸造材料以单件方式实施。外部壳体一般由成形加工的板材壳层组成。该板材壳层通常通过焊连接与支承法兰相焊接，该支承法兰用于将废气涡轮增压器紧固在涡轮转子的支承壳体上。由于对涡轮壳体的内壳层直接加载废气，内壳层与外壳层相比更强地延展膨胀。由于这种不同的加热特性，弯矩被引入支承法兰和外壳层的连接部位，其可能会决定性地降低构件强度。

发明内容

因此本发明从现有技术出发，针对的任务在于：改善涡轮壳体的热疲劳强度，尤其是在支承法兰和外壳层之间的接合区域内。

为此，本发明提供一种用于废气涡轮增压器的涡轮壳体，该涡轮壳体具有外部壳体和内部壳体以及支承法兰，其中，所述外部壳体与所述支承法兰接合，其特征在于，所述内部壳体具有法兰接管，在该法兰接管上定位所述支承法兰并且设有保持环，该保持环与所述法兰接管接合并且所述支承法兰通过该保持环在轴向上得以保持；所述保持环具有朝向法兰接管取向的带有一前部端面的环形区段，并且所述法兰接管具有一端面，所述环形区段和所述法兰接管以所述端面彼此接触和接合。

如上所述，废气涡轮增压器的涡轮壳体包括外部壳体和内部壳体以及支承法兰。外部壳体与支承法兰接合。根据本发明，内部壳体具有法兰接管，支承法兰定位在该法兰接管上。此外设置有保持环，该保持环与法兰接管接合。支承法兰通过所述保持环在轴向上得以保持。

根据本发明的设计方案使得内部壳体与支承法兰脱联分离，从而实现了热疲劳强度的提高。目前通常以单件方式由铸件包括支承法兰在内制作成的内部壳体在分离部位的区域中被分为多个构件。内部壳体具有法兰接管。支承法兰被定位在该法兰接管上。接着，将保持环装入支承法兰中并使该保持环与内部壳体的法兰接管材料锁合地相连。通常，这一点通过焊接连接或钎焊连接进行。保持环如此地配置，即，使得它从内部包箍支承法兰。由此便产生了对支承法兰的形状锁合的夹紧连接。通过该措施实现了内部壳体的一种有限的运动可能性，这样就显著降低了在运行中出现的弯矩或者说弯曲负荷。

根据本发明的涡轮壳体具有明显提高的构件强度。根据本发明设计的涡轮壳体也可以在发动机功率进一步提高的情况下使用，尤其是在工作温度还要更高的情况下。