專利名稱：裝配式渦輪殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及渦輪殼體，更具體地，涉及制造渦輪殼體的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
如本領(lǐng)域所知的那樣，渦輪增壓器通常和內(nèi)燃機(jī)一起使用以增大發(fā)動機(jī)的輸出功率。渦輪增壓器通過增加發(fā)動機(jī)內(nèi)的用于促進(jìn)燃燒的空氣的量來增大功率。提供到發(fā)動機(jī)氣缸的空氣的量的增加允許將在發(fā)動機(jī)中燃燒的燃料的量成比例地增加。該燃料的量的增加導(dǎo)致功率輸出增大。渦輪增壓器使用發(fā)動機(jī)廢氣(exhaust)來使渦輪旋轉(zhuǎn)，渦輪又使氣泵旋轉(zhuǎn)以壓縮空氣。壓縮后的空氣在燃燒過程中被泵入氣缸。渦輪典型地位于殼體內(nèi)，該殼體包括供發(fā)動機(jī)廢氣進(jìn)入的入口。該殼體一般為渦形，從而使被導(dǎo)入殼體的廢氣產(chǎn)生旋流，以使位于殼體內(nèi)的渦輪旋轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的渦輪殼體具有多種缺點(diǎn)。例如，如下面所詳細(xì)說明的那樣，渦形殼體內(nèi)的廢氣的交叉流動(cross-flow)可能使渦輪功率降低。另外，渦輪增壓器系統(tǒng)可能由于廢氣在殼體上的滑動接頭(slip joint)處泄漏而產(chǎn)生功率損失。另外，改變渦輪的大小和幾何形狀以使輸出最大化通常需要更換殼體和其它殼體部件以適合新的渦輪。因此，在本領(lǐng)域中需要改進(jìn)渦輪殼體。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種渦輪殼體(turbing housing)設(shè)備。所述渦輪殼體可以是渦形并且包括布置在渦輪殼體內(nèi)的舌形換向器(tongue diverter)。在一個實(shí)施方式中，所述渦輪殼體通過接合兩個半殼部而組裝。舌形換向器的一部分形成在各個半殼部中。當(dāng)組裝這些殼部時(shí)，所形成的部分對準(zhǔn)以形成舌形換向器。舌形換向器配置成控制進(jìn)入入口的廢氣和在殼體內(nèi)流動的廢氣之間的相互作用。舌形構(gòu)件也可配置成使得流路的橫截面的面積和該橫截面的形心與渦輪的轉(zhuǎn)軸之間的距離之間的比率在整個渦輪殼體內(nèi)恒定。渦輪殼體還包括沿殼體布置的一個或多個嚙合環(huán)(mesh ring)，以減少廢氣泄漏。另外，成型管連接內(nèi)殼體和下流管，以允許容易地改變渦輪的尺寸和幾何形狀。


通過結(jié)合下列附圖所作的具體說明，可更好地理解本發(fā)明的操作、目的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是渦輪殼體的示意圖；圖2是具有貫穿渦輪殼體延伸的假想平面的渦輪殼體的立體圖；圖3是沿假想平面剖開的圖2的渦輪殼體的剖視圖；圖4是舌形構(gòu)件的細(xì)節(jié)圖；圖5是渦輪殼體的立體圖；圖6是圖5的舌形構(gòu)件的細(xì)節(jié)圖；圖7是渦輪殼體的立體圖；圖8是圖7的舌形構(gòu)件的細(xì)節(jié)圖；圖9是具有貫穿渦輪殼體延伸的假想平面的渦輪殼體的立體圖；圖10是圖9的渦輪殼體的沿假想平面剖開的剖視圖；圖11是圖10的嚙合環(huán)的第一細(xì)節(jié)圖；圖12是圖10的嚙合環(huán)的第二細(xì)節(jié)圖；圖13是具有貫穿渦輪殼體延伸的假想平面的渦輪殼體的立體圖；圖14是圖13的渦輪殼體的沿假想平面剖開的剖視圖；圖15是圖14的適配管的細(xì)節(jié)圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將具體討論本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，在附圖中圖示了這些實(shí)施方式的實(shí)施例。應(yīng)理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以使用其它實(shí)施方式，并且可進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的變型。由渦輪增壓發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的動力的效率取決于渦輪殼體控制和引導(dǎo)發(fā)動機(jī)廢氣流經(jīng)渦輪殼體的效率。圖1是渦輪殼體8的示意圖。渦輪殼體8包括通常為渦形的內(nèi)殼體10 和位于內(nèi)殼體10的開口處的入口 12。渦形和入口 12的位置促進(jìn)內(nèi)殼體10內(nèi)的旋流。該旋流使通常位于內(nèi)殼體10的中央的渦輪14旋轉(zhuǎn)。正如將理解的那樣，當(dāng)廢氣沿內(nèi)殼體10 的周邊(perimeter)流動時(shí)，該流動著的氣體在離開內(nèi)殼體10之前可能繞周邊旋轉(zhuǎn)不只一圈。當(dāng)該氣體繞周邊流動時(shí)，該氣體可能與從入口 12進(jìn)入內(nèi)殼體10的新廢氣相互作用。未能控制通過內(nèi)殼體10流動的廢氣和新引入內(nèi)殼體10中的廢氣之間的相互作用可能阻止發(fā)動機(jī)的功率輸出實(shí)現(xiàn)最佳效率。正如下面將具體說明的那樣，可以鄰近入口 12定位舌形換向器以控制通過內(nèi)殼體10流動的氣體和通過入口 12進(jìn)入內(nèi)殼體10的氣體之間的相互作用。實(shí)現(xiàn)渦輪增壓發(fā)動機(jī)的最佳功率輸出的一個方法是維持內(nèi)殼體10內(nèi)的固定的幾何比率。例如，如圖1所示，可測量或以其它方式確定沿流路的任意點(diǎn)處流路的橫截面積 A，并且可測量或以其它方式確定面積A的形心到渦輪14的轉(zhuǎn)軸16的徑向距離R。將內(nèi)殼體10設(shè)計(jì)成使得橫截面積與半徑的比率A/R恒定，能夠提高并潛在地優(yōu)化發(fā)動機(jī)的功率輸
出ο參照圖2至圖8，渦輪殼體8包括大致包圍內(nèi)殼體10的外主體22。內(nèi)殼體10可由第一殼部18和第二殼部20形成。殼部18、20通常可以彼此鏡像對稱，但是，第二殼部20可包括用于允許廢氣排出內(nèi)殼體10的突出部(extrude portion) 24。殼部18、20可連接在一起。例如，殼部18、20可焊接、彎邊(crimp)或粘接在一起，或通過任何本領(lǐng)域已知的其它方法連接在一起。在一個實(shí)施方式中，一個殼部18可略大于另一殼部20以提供重疊部分，從而有助于焊接或以其它方式接著殼體18、20。舌形換向器沈可以位于內(nèi)殼體10內(nèi)部并且鄰近內(nèi)殼體10中的入口 12終止進(jìn)入流體腔的小轉(zhuǎn)彎(tight turn) 0舌形換向器沈可配置成控制或減少進(jìn)入的廢氣流和已經(jīng)在內(nèi)殼體10內(nèi)流動的廢氣的旋流或螺旋流之間的相互作用。舌形換向器沈也可配置和構(gòu)造成使得比率A/R在整個殼體10上恒定。舌形換向器沈可與殼部18、20—體地形成。例如，如圖3至圖8所示，第一殼部 18可在入口 12附近包括凹部28。第二殼部20也可在入口 12附近包括凹部30。當(dāng)殼部 18,20被組裝形成殼體10時(shí)，凹部觀、30對準(zhǔn)以形成舌形換向器26。對準(zhǔn)后的凹部觀、30 作為入口 12附近的流體腔和內(nèi)部流體腔之間的屏障。在圖3和圖4所示的實(shí)施方式中，第一殼部18和第二殼部20中的尺寸和形狀相似的凹部觀、30彼此抵接以形成舌形換向器 26。但是，可以理解的是，也可通過第一殼部18或第二殼部20中的單個凹部形成舌形換向器26。還可以理解的是，各凹部觀、30的尺寸和形狀可以彼此獨(dú)立，從而形成舌形換向器 26。在一個實(shí)施方式中，舌形換向器沈可包括鄰近入口 12定位的壁(未示出)。該壁可與殼部18、20中的任一個一體地形成，或者是安裝在入口 12處的單件(unitary piece)。 該壁可由兩個或更多個子部件形成。這兩個子部件可連接在一起以在入口 12附近的流體腔和內(nèi)部流體腔之間形成屏障。參照圖9至圖12，渦輪殼體8還可包括沿內(nèi)殼體10布置的一個或更多個嚙合環(huán) 32。嚙合環(huán)32可定位成有效地密封內(nèi)殼體10以防止廢氣泄漏。例如，嚙合環(huán)32可沿內(nèi)殼體10定位在滑動接頭處。在圖11所示的實(shí)施方式中，嚙合環(huán)32布置在入口 12附近，位于內(nèi)殼體10的外壁和外主體22的內(nèi)壁之間。嚙合環(huán)32被定位成減少入口接頭處的廢氣泄漏。渦輪殼體8還可包括廢氣控制閥(WaStegate)34。廢氣控制閥34可以是用于控制渦輪14的速度的閥。具體地，在預(yù)定的速度或壓力下，廢氣控制閥34可打開以允許進(jìn)入內(nèi)殼體10的一些廢氣繞開渦輪14。連接管36可連接廢氣控制閥34和內(nèi)殼體10。在圖12 所示的實(shí)施方式中，嚙合環(huán)32定位成圍繞連接管36的靠近廢氣控制閥34的外壁。嚙合環(huán) 32被定位成減少廢氣控制閥接頭處的廢氣泄漏。內(nèi)殼體10可連接到下流管38。離開內(nèi)殼體10的廢氣可流經(jīng)內(nèi)殼體10中的突出部24并且進(jìn)入下流管38。渦輪14通常可位于突出部M的內(nèi)部。參照圖13至圖15，渦輪殼體8可包括適配管(adapter tube) 400適配管40可定位成連接突出部M和下流管38。 例如，適配管40的第一端42可焊接到突出部對，而適配管40的第二端44可焊接到下流管 38或以其它方式連接到下流管38。但是，可以理解的是，適配管40可以以本領(lǐng)域已知的任何方式連接到突出部M和下流管38。適配管40可與突出部M重疊，從而渦輪14位于適配管40的內(nèi)部。于是可使適配管40的尺寸和形狀適于接收渦輪14。通過改變適配管40的厚度和形狀，單個渦輪殼體 8可適用尺寸和幾何形狀不同的多個渦輪14。
雖然在附圖中已經(jīng)示出并且在前面具體說明中已經(jīng)說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的優(yōu)選實(shí)施方式，此處說明的本發(fā)明能夠在不背離所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)進(jìn)行各種調(diào)整、變型和替代。
權(quán)利要求
1.一種渦輪殼體，其包括 殼體，所述殼體具有頂部和底部； 渦輪，所述渦輪定位于所述殼體內(nèi)；入口，所述入口位于所述殼體的外側(cè)端；以及舌形換向器，所述舌形換向器與所述入口相鄰地定位，其中，所述舌形換向器由所述頂部和所述底部之間的接合而形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪殼體，其特征在于，所述舌形換向器能夠減少進(jìn)入所述入口的氣體和在所述殼體內(nèi)流動的氣體之間的相互作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括位于所述殼體內(nèi)的流路，所述流路的橫截面的面積與所述橫截面的形心和所述渦輪的中心之間的距離之間的比率沿所述流路的長度大致保持恒定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括至少部分地包圍所述殼體的外主體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括布置在所述殼體和所述外主體之間的至少一個嚙合環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪殼體，其特征在于，嚙合環(huán)在所述入口附近定位在所述外主體和所述殼體之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括連接到所述殼體的廢氣控制閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括布置在所述殼體和所述廢氣控制閥之間的連接管。
9 根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括安裝到所述連接管的一部分的嚙合環(huán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括圍繞所述渦輪定位的適配管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括連接到所述適配管的廢氣管。
12.一種渦輪殼體，其包括第一半殼部，所述第一半殼部具有凹部；第二半殼部，所述第二半殼部連接到所述第一半殼部以形成殼體； 入口，所述入口位于所述殼體的外側(cè)端；以及舌形換向器，所述舌形換向器與所述入口相鄰地定位，其中，所述舌形換向器由所述凹部和所述第二半殼部之間的接合而形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪殼體，其特征在于，所述第一半殼部與所述第二半殼部重疊。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪殼體，其特征在于，所述第一半殼部被焊接到所述第二半殼部。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪殼體，其特征在于，所述第二半殼部包括凹部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的渦輪殼體，其特征在于，所述舌形換向器由所述第一半殼部的所述凹部和所述第二半殼部的所述凹部之間的接合而形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括位于所述殼體內(nèi)的流路，其中，所述流路的橫截面的面積與所述橫截面的形心和所述殼體的中心之間的距離之間的比率沿所述流路的長度大致保持恒定。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括定位于所述殼體內(nèi)的渦輪。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括圍繞所述渦輪定位的適配管。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的渦輪殼體，其特征在于，所述渦輪殼體還包括連接到所述適配管的廢氣管。
全文摘要
提供一種渦輪殼體。該渦輪殼體包括舌形換向器，以控制進(jìn)入殼體入口的廢氣和在殼體內(nèi)流動的氣體之間的相互作用。舌形構(gòu)件也可配置成使得流路的橫截面的面積和該橫截面的形心與渦輪的轉(zhuǎn)軸之間的距離之間的比率在整個渦輪殼體內(nèi)恒定。該殼體可包括一對半殼部，其中，每個半殼部均形成該舌形換向器的一部分。
文檔編號F01D25/24GK102203390SQ200980141123
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者M·P·施密特, M·布萊基, R·A·菲利普斯 申請人:柔性金屬有限公司