涡轮增压器系统技术方案

提供了一种涡轮增压器及用于径向涡轮增压器的各种方法和系统。在一实施例中，涡轮增压器包括：涡轮壳体和压缩机壳体，所述涡轮壳体容纳涡轮叶轮，所述压缩机壳体容纳压缩机叶轮，所述涡轮壳体包括集成到涡轮壳体中的无叶片涡轮喷嘴；轴承壳体，其围绕连接涡轮叶轮和压缩机叶轮的轴，并布置在涡轮壳体和压缩机壳体之间；多个长螺栓，其围绕涡轮壳体的周缘布置；以及多个狭槽，其围绕涡轮壳体的周缘布置，每个狭槽的狭槽长度沿径向方向延伸并且适于容纳具有小于所述狭槽长度的直径的定位销，其中每个定位销通过相应的狭槽将轴承壳体耦接到涡轮壳体。

【技术实现步骤摘要】
涡轮增压器系统
本文公开的主题的实施方式涉及一种可以在发动机系统中使用的较大框架的径向涡轮增压器。
技术介绍
发动机系统，诸如机车的发动机系统，可以配备有涡轮增压器，其可以允许发动机在一些发动机运行参数(engineoperatingparameters)的过程中接收增压空气，以提高功率输出(poweroutput)和燃料效率。涡轮增压器可以配备有各种特征(feature)，以管控由热排气(thermalexhaustgases)引起的热应力，以在涡轮叶轮劣化(例如爆裂)事件中管控封闭(containment)，以支撑涡轮增压器的轴(shaft)，并且以使涡轮增压器的所有部件彼此耦接。基于涡轮增压器的尺寸，某些涡轮可以配备有隔热罩和其它特征，以减缓从涡轮到轴承壳体或压缩机的热传递。例如，较大框架的涡轮增压器可以包括在涡轮增压器的涡轮周围的隔热罩和/或附加的封闭罩。
技术实现思路
在一实施方式中，一种涡轮增压器包括：涡轮壳体和压缩机壳体，所述涡轮壳体容纳涡轮叶轮，所述压缩机壳体容纳压缩机叶轮，所述涡轮壳体包括集成到涡轮壳体中的无叶片涡轮喷嘴；轴承壳体，其围绕连接涡轮叶轮和压缩机叶轮的轴，并布置在涡轮壳体和压缩机壳体之间；以及多个螺栓或其它紧固件，其围绕涡轮壳体的周缘布置，所述多个螺栓中的每个螺栓平行于轴延伸并从轴承壳体的压缩机端的外面(outerface)延伸穿过轴承壳体并进入涡轮壳体。附图说明图1示出了根据一实施方式的具有包括涡轮增压器装置的发动机的车辆的示意图。<br>图2A示出了涡轮增压器装置的剖视图。图2B示出了涡轮增压器装置的又一剖视图。图3示出了包括多个槽口销和狭槽的涡轮壳体。图4示出了涡轮增压器装置的另一剖视图。图5示出了涡轮增压器装置的水套的详细视图。图2A-5大致按比例示出。具体实施方式以下描述涉及一种径向涡轮增压器的实施例，该径向涡轮增压器包括：容纳涡轮叶轮的涡轮壳体和容纳压缩机叶轮的压缩机壳体。涡轮壳体可以进一步配备有集成到涡轮壳体中的无叶片涡轮喷嘴(vanelessturbinenozzle)，使得涡轮喷嘴可以与涡轮壳体的其余部分一起模制而成一体。轴承壳体可布置在涡轮壳体和压缩机壳体之间且布置为与涡轮壳体和压缩机壳体中的每一个共面接触，其中，轴承壳体可围绕连接涡轮叶轮和压缩机叶轮的轴。水套可以布置在轴承壳体中，使得轴承壳体水冷却。水套可以包括围绕一部分轴的环形部分和多个延伸部分，每个延伸部分相对于轴从环形部分向外延伸，并且与多个延伸部分中的相邻延伸部分间隔开，其中延伸部分的外端与轴承壳体的外表面间隔开，以构建用于将轴承壳体耦接至涡轮壳体的外凸缘的支撑区域。可围绕涡轮壳体的周缘布置多个螺栓或其它紧固件，其中多个长螺栓(或其它紧固件)中的每个长螺栓(或其它紧固件)可从轴承壳体的压缩机端的外面(outerface)平行于轴延伸穿过轴承壳体进入涡轮壳体。在一实施例中，如下文详述，螺栓或其它紧固件可以相对于在涡轮增压器的先前实施例中使用的螺栓(或其它紧固件)的长度被认为是长螺栓(或其它紧固件)。多个螺栓(或其它紧固件)可以邻近在水套的多个延伸部分之间形成的凹部。换句话说，多个螺栓(或其它紧固件)中的每个螺栓(或其它紧固件)可以定位于多个延伸部分中不同对的相邻延伸部分之间。由于长螺栓(或其它紧固件)能够响应于应力而挠曲，长螺栓(或其它紧固件)可增加涡轮增压器接头的顺应性(compliance)，这可在制造过程中维持预负载设定(maintainapre-loadset)。其它紧固件的实施例包括螺杆、螺钉、细长销等。一方面，涡轮增压器具体地包括如上文/本文中所述的螺栓，作为紧固件，来作为牢固且可易致动的紧固件。为了进一步解决涡轮的热负荷，径向涡轮增压器可包括围绕涡轮壳体的周缘布置的多个狭槽。每个狭槽的狭槽长度可以在径向方向上延伸并且适于容纳定位销(dowelpin)和/或槽口销(rabbetpin)，使得每个定位销可以将轴承壳体耦接到涡轮壳体。定位销和狭槽可以对称布置，使得多个狭槽包括两组狭槽，每组狭槽包括相对于涡轮增压器的中心轴线彼此间隔180度布置的两个狭槽。一对狭槽的狭槽长度可以在相同方向上定向，使得一对狭槽中的狭槽的长轴线平行。第一对狭槽中的狭槽可以垂直于第二对狭槽布置。狭槽的分布可以在涡轮壳体变热(由于涡轮壳体和轴承壳体之间具有相对大的温度梯度)时允许涡轮壳体在径向上扩大(grow)，同时狭槽的分布限制了涡轮壳体在槽口配合件(rabbetfit)上垂直于径向方向的平移运动。因此，由于在垂直于径向方向的方向上相对运动减少了，并且由于在径向方向上顺应性提高了，所以可以减少磨损。为了解决由于热排气而在涡轮增压器中引起的热应力，涡轮增压器可以配备有隔热罩。然而，隔热罩可能增加包装限制，并且可能难以制造在涡轮增压器中。另外，隔热罩可能与涡轮和轴承壳体之间的接头或相应的螺栓接头不期望地相互作用。例如，隔热罩可削弱涡轮增压器的接头与相应部件之间的耦接。由于降低的热传递，较小的涡轮增压器可能没有隔热罩。另外，由于与较大的涡轮增压器相比，较小的涡轮增压器的总体尺寸也较小，因此施加在较小的涡轮增压器的各种支撑特征上的力的应力(forcestresses)可能以较小的程度发生，从而呈现较少的问题。在一实施例中，较大框架的涡轮增压器可以包括大于150mm的涡轮叶轮。在另一实施方式中，较大框架的涡轮增压器可以包括大于200mm的涡轮叶轮。如基于下面的描述将变得更加明显的，较大的涡轮增压器可以没有隔热罩，同时保持期望的结构完整性和热梯度。本文描述的方法可以在多种发动机类型和多种发动机驱动的系统中采用。这些系统中的某些系统可能是固定的，而其它系统可能是位于半移动或移动平台上。半移动平台可以在操作时间段之间进行重新定位，例如安装在平板拖车上。移动平台包括自行式车辆。这种车辆可以包括路上运输车辆以及采矿设备、轮船、轨道车辆和其它非公路车辆(OHV)。为了说明清楚，提供机车作为移动平台的例子，该移动平台支撑包括本专利技术的实施方式的系统。图1-图5示出了各个组件相对位置的示例构造。如果被示出为彼此直接接触或直接耦接，则至少在一实施例中，可以分别将这样的元件称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一实施例中，示出为彼此邻接或相邻的元件可以分别彼此邻接或相邻。作为示例，放置成彼此共面接触的组件可被称为成共面接触。作为另一个例子，在至少一个实施例中，被定位成彼此隔开仅在其之间具有空间而没有其它组件的元件可以被如此称之。作为又一实施例，被示为在彼此上方/下方、在彼此的相对侧，或在彼此的左边/右边的元件可以相对于彼此被如此称之。进一步地，在至少一个实施例中，如图中所示，最高的元件或元件的点可称为组件的“顶部”，而最低的元件或元件的点可称为组件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部，上/下，上方/下方均可以相对于附图的垂直轴线，并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。这样，在一实施例中，被示为在其它元件上方的元件被本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮增压器，包括：/n涡轮壳体和压缩机壳体，所述涡轮壳体容纳涡轮叶轮，所述压缩机壳体容纳压缩机叶轮，所述涡轮壳体包括集成到所述涡轮壳体中的无叶片涡轮喷嘴；/n轴承壳体，所述轴承壳体围绕连接所述涡轮叶轮和所述压缩机叶轮的轴，并布置在所述涡轮壳体和所述压缩机壳体之间；以及/n多个紧固件，所述多个紧固件围绕所述涡轮壳体的周缘布置，所述多个紧固件中的每个紧固件平行于所述轴并从所述轴承壳体的压缩机端的外面延伸，穿过所述轴承壳体，并延伸进入所述涡轮壳体。/n

【技术特征摘要】
20190131 US 16/264,1741.一种涡轮增压器，包括：
涡轮壳体和压缩机壳体，所述涡轮壳体容纳涡轮叶轮，所述压缩机壳体容纳压缩机叶轮，所述涡轮壳体包括集成到所述涡轮壳体中的无叶片涡轮喷嘴；
轴承壳体，所述轴承壳体围绕连接所述涡轮叶轮和所述压缩机叶轮的轴，并布置在所述涡轮壳体和所述压缩机壳体之间；以及
多个紧固件，所述多个紧固件围绕所述涡轮壳体的周缘布置，所述多个紧固件中的每个紧固件平行于所述轴并从所述轴承壳体的压缩机端的外面延伸，穿过所述轴承壳体，并延伸进入所述涡轮壳体。


2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述轴承壳体为水冷却的，并且包括定位在其中的水套，所述水套包括围绕所述轴的一部分的环形部分、和多个延伸部分，每个所述延伸部分相对于所述轴从所述环形部分向外延伸，并且与所述多个延伸部分的相邻延伸部分间隔开，其中所述多个延伸部分的外端与所述轴承壳体的外表面间隔开，以构建用于将所述轴承壳体与所述涡轮壳体的外凸缘耦接的支撑区域。


3.根据权利要求2所述的涡轮增压器，其中，所述多个紧固件中的每个紧固件定位在所述多个延伸部分的不同对的相邻延伸部分之间，其中，所述水套还包括位于所述多个延伸部分的每个延伸部分与所述环形部分之间的平滑弯曲的过渡部。


4.根据权利要求2所述的涡轮增压器，还包括热释放槽，所述热释放槽凹入到所述轴承壳体的与所述涡轮壳体共面接触的面的一部分中，所述热释放槽与所述多个延伸部分中的一个延伸部分相邻布置，其中，所述涡轮壳体为无主动冷却的。


5.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述涡轮叶轮径向跨越所述涡轮壳体延伸至所述喷嘴，并且沿轴向方向向内延伸过所述喷嘴。


6.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述涡轮喷嘴与所述涡轮壳体的其余部分一起模制成一体。


7.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述轴承壳体包括：盒式轴颈轴承，所述盒式轴颈轴承围绕所述轴的中心部分；以及推力轴承，所述推力轴承围绕所述轴的另一部分，所述推力轴承相对于轴向方向布置在所述轴的压缩机侧上且在所述轴颈轴承的外侧。


8.根据权利要求1所述的涡轮增压器，还包括多个狭槽，所述多个狭槽围绕所述涡轮壳体的周缘布置，每个所述狭槽的狭槽长度沿径向方向延伸并且适于容纳直径小于所述狭槽长度的定位销，其中每个所述定位销通过相应的狭槽将所述轴承壳体与所述涡轮壳体耦接。


9.根据权利要求8所述的涡轮增压器，其中，每个所述定位销的直径定尺寸成与相应狭槽的相对侧面接合，所述侧面沿所述相应狭槽的狭槽长度的方向布置。


10.根据权利要求8所述的涡轮增压器，其中，所述多个狭槽包括两组狭槽每组所述狭槽为相对于所述涡轮增压器的中心轴线彼此间隔180度布置且狭槽长度沿相同方向定向的两个狭槽，其中第一组的两个狭槽垂直于第二组的两个狭槽布置。


11.一种涡轮增压器，包括：
涡轮壳体和压缩机壳体，所述涡轮壳体容纳涡轮叶轮，所述压缩机壳体容纳压缩机叶轮，所述涡轮壳体包括与所述涡轮壳体的其余部分一起集成为一体的无叶片涡轮喷嘴；
水冷式轴承壳体，所述水冷式轴承壳体围绕连接所述涡轮叶轮与所述压缩机叶轮的轴，并布置在所述涡轮壳体和所述压缩机壳体之间且布置为与所述涡轮壳体和所述压缩机壳体中的每一个共面接触，所述水冷式轴承壳体包括围绕所述轴的水套，所述水套包括环形部分和多个延伸部分，所述多个延伸部分相对于所述轴从所述环形部分径向向外...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·霍米森，L·科比尔斯基，D·E·洛林格，R·斯科特，L·约翰逊，J·沃恩，R·库尔卡尼，
申请(专利权)人：IP传输控股公司，
类型：发明
国别省市：美国;US