專利名稱：具有空氣動力學(xué)增強(qiáng)型壓縮機(jī)葉輪凹座幾何結(jié)構(gòu)的軸承箱的渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪增壓器以及防止由于在壓縮機(jī)油封上的壓力平衡 不充分而引起的漏油。
背景技術(shù)：
為了提高發(fā)動機(jī)中的功率密度，渦輪增壓器是一種通常使用的設(shè) 備。渦輪增壓器包括渦輪機(jī)和壓縮機(jī)。渦輪機(jī)具有渦輪機(jī)殼體和渦輪 機(jī)葉輪；壓縮機(jī)具有壓縮機(jī)殼體和壓縮機(jī)葉輪。壓縮才幾葉輪和渦輪機(jī) 葉輪均安裝在一根公共軸上。 一個中間殼體位于渦輪機(jī)殼體和壓縮機(jī)殼體之間，渦輪機(jī)殼體和壓縮機(jī)殼體均:陂連接到該中間殼體。該中間殼體具有一個壓縮才幾葉輪凹座；該壓縮才幾葉輪部分地位于該壓縮機(jī)葉 輪凹座中，并且部分地位于壓縮機(jī)殼體中。通過排氣歧管并且進(jìn)入渦輪機(jī)殼體中的來自發(fā)動機(jī)的廢氣流使渦 輪機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)渦輪機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動時，壓縮機(jī)葉輪也進(jìn)行轉(zhuǎn)動。當(dāng)壓 縮機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動時，新鮮空氣被壓縮并且被迫進(jìn)入發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管中。 當(dāng)空氣流過壓縮機(jī)殼體時，在一定的操作條件下，壓縮機(jī)葉輪以高轉(zhuǎn) 速轉(zhuǎn)動，但是增壓壓力較低。這種情形可發(fā)生在當(dāng)車輛發(fā)動機(jī)以高的 空轉(zhuǎn)速度運(yùn)轉(zhuǎn)時并且能夠造成在壓縮機(jī)葉輪的設(shè)有中間殼體的一側(cè)上中。 ' 曰 曰、'該中間殼體還包括用于支撐所迷軸的一組軸承。渦輪機(jī)葉輪和壓 縮機(jī)葉輪均被安裝在該軸上，該軸在軸承中旋轉(zhuǎn)。這些軸承得到潤滑，并且中間殼體還具有用于防止油泄漏到壓縮機(jī)殼體中的一個迷宮式密 封件。該壓力失衡導(dǎo)致作用在迷宮式密封件以及由其約束的油上的壓力 不足，這可引起油泄漏到壓縮機(jī)葉輪凹座中并進(jìn)入壓縮才幾殼體中。油 泄漏到壓縮機(jī)葉輪和壓縮機(jī)殼體上可引起污損以及與通向發(fā)動機(jī)的進(jìn) 氣構(gòu)件有關(guān)的問題。發(fā)明內(nèi)容據(jù)此，本發(fā)明旨在防止在壓縮機(jī)葉輪和中間殼體之間壓力失衡。 本發(fā)明是一種具有空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座的渦輪增壓器單元，包括具有渦輪^幾殼體和渦輪機(jī)葉4侖的 一 個渦輪才幾，該渦輪才幾葉輪與 一 個壓縮 機(jī)一起連接到一根軸上，該壓縮機(jī)具有壓縮機(jī)殼體和安裝在同一軸上 的壓縮機(jī)葉輪。該渦輪機(jī)殼體和壓縮機(jī)殼體之間裝有一個中間殼體， 它環(huán)繞該軸并且具有 一個壓縮機(jī)葉輪凹座。中間殼體中有一 系列用于 支撐該軸的軸承。中間殼體中還有一系列的流體通道，它們提供用于 潤滑這些軸承的流體。使用了一個密封件來防止油進(jìn)入壓縮機(jī)葉輪凹 座中。該壓縮機(jī)葉輪凹座具有一種空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座，用于在壓 縮機(jī)葉輪后面改進(jìn)壓力平衡，防止中間殼體中的油進(jìn)入壓縮機(jī)殼體。在一個第一實施例中，該空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座是由在所述壓縮 機(jī)葉輪凹座的端部處的一個銳利邊緣下的圓化凹陷構(gòu)成的一種匙形邊緣。在一個第二實施例中，該空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座是由在所述壓縮 機(jī)葉輪凹座的邊緣處的一個銳角構(gòu)成的一種刀刃邊緣。從以下提供的詳細(xì)說明中可以清楚本發(fā)明的其他應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)該 理解，詳細(xì)說明和特殊實例雖然示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例，它們是旨 在僅僅用于示意性目的而非旨在用于限制本發(fā)明的范圍。


從詳細(xì)說明和附圖中可以更加充分地理解本發(fā)明，其中 圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例具有空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座的渦輪 增壓器單元的截面視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例具有空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座的部分?jǐn)嚅_的中間殼體的放大截面視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例具有空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座的中間 殼體的高度放大的截面視圖；和圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施例具有空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座的部分 斷開的中間殼體的放大截面視圖。
具體實施方式
優(yōu)選實施例的以下說明在本質(zhì)上僅僅是示例性的，而絕非旨在限 制本發(fā)明、其應(yīng)用或者用途。參見圖l-3，結(jié)合有第一實施例的渦輪增壓器單元總體用io表示。渦輪增壓器單元10包括壓縮機(jī)12和渦輪機(jī)14。壓縮機(jī)12包括壓縮機(jī) 殼體16，以及利用鎖緊螺母22固定到軸20上的壓縮機(jī)葉輪18。渦輪 機(jī)14包括渦輪機(jī)殼體24和焊接到軸22上的渦輪機(jī)葉輪26。中間殼體 28位于渦輪機(jī)殼體24和壓縮機(jī)殼體16之間并與二者連接。 一組軸承 30和一個止推軸承32位于中間殼體28中。這些軸承30和止推軸承32 從一系列的流體通道33接收油。該一系列的流體通道33由一個供油 通道34、 一個主要油通路36、 一個第一斜向通路38和一個第二斜向 通路40構(gòu)成。供油通道34將油供給到主要油通路36中；主要油通路 36將油直接輸送到止推軸承32、第一斜向通路38以及第二斜向通路 40。該第一斜向通路38和第二斜向通路40將油輸送到軸承30。通過 使用在圖1中示為迷宮式密封件42的密封件和護(hù)油罩44防止油與壓 縮才幾葉輪18形成接觸?，F(xiàn)在將說明本發(fā)明的各種實施例。在正常運(yùn)行期間，來自車輛發(fā) 動機(jī)的廢氣通過渦輪機(jī)14流動，并且以高轉(zhuǎn)速使渦輪機(jī)葉輪26轉(zhuǎn)動。 以高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動渦輪機(jī)葉輪26引起軸20和壓縮機(jī)葉輪18以與渦輪機(jī)葉 輪26相同的速度轉(zhuǎn)動。壓縮機(jī)葉輪18使壓縮機(jī)殼體16中的空氣壓縮， 并且迫使壓縮空氣進(jìn)入發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣歧管(未示出)。利用流過第一斜向 通路38和第二斜向通路40的油將軸承30潤滑。在這些圖中， 一個銳利邊緣48被表示為位于中間殼體28中的壓 縮機(jī)葉輪凹座50的一部分。在第一實施例中，該壓縮機(jī)葉輪凹座50 -波示為具有匙形凹陷54的空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座52。匙形凹陷54包 括在中間殼體28中的銳利邊緣48，并且以圓化的、匙形方式凹進(jìn)以形成一個圓化凹陷56。當(dāng)渦輪增壓器IO在高油流條件下(例如高發(fā)動機(jī) 轉(zhuǎn)速、低發(fā)動機(jī)載荷運(yùn)行條件下)運(yùn)轉(zhuǎn)時，該匙形凹陷54減輕了由壓 縮^L葉輪18引起的壓力失衡。該匙形凹陷54可由不同的半徑構(gòu)成以 補(bǔ)償由于中間殼體28的尺寸、壓縮機(jī)葉輪18的尺寸以及通過壓縮機(jī) 12的空氣流量引起的各種范圍的壓力失衡。本發(fā)明的第二實施例示于圖4中。在該實施例中，在中間殼體28 中的空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座52的形式為由與中間殼體28的匙形凹陷 54相同的銳利邊緣48限定的一個刀刃形凹陷58,但是然后凹進(jìn)到殼 體中以形成設(shè)定為角度62的一個成角凹陷60。當(dāng)渦輪增壓器IO在高 油流條件(例如高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、低發(fā)動機(jī)載荷運(yùn)行條件)下運(yùn)轉(zhuǎn)時， 圖4所示的刀刃形凹陷58減輕了由壓縮機(jī)葉輪18引起的壓力失衡。 該刀刃形凹陷58可由不同角度構(gòu)成以補(bǔ)償由于中間殼體28的尺寸、 壓縮機(jī)葉輪18的尺寸以及通過壓縮機(jī)12的空氣流量引起的各種范圍 的壓力失衡。應(yīng)該注意該匙形凹陷54和刀刃形凹陷58均在中間殼體28中限定 銳利邊緣48。在此所述的兩個實施例中，銳利邊緣48的直徑相同。通過消除當(dāng)壓縮機(jī)葉輪18在高轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動而同時渦輪增壓器10 未被加載所產(chǎn)生的任何抽吸力，在中間殼體28和壓縮機(jī)葉輪18之間 的反壓力平衡的減輕提高了迷宮式密封件42在中間殼體28中保持油 的能力。本發(fā)明的說明本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且因此期望并不背離本 發(fā)明要旨的改變被包括在本發(fā)明的范圍中。這種改變不應(yīng)被認(rèn)為是背離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種渦輪增壓器，包括一個渦輪機(jī)，具有一個渦輪機(jī)殼體和連接到一根軸上的一個渦輪機(jī)葉輪；一個壓縮機(jī)，具有一個壓縮機(jī)殼體和安裝在所述軸上的一個壓縮機(jī)葉輪；置于在所述渦輪機(jī)殼體和所述壓縮機(jī)殼體之間的一個中間殼體，該中間殼體圍繞所述軸，具有一個壓縮機(jī)葉輪凹座，所述壓縮機(jī)葉輪至少部分地延伸到所述壓縮機(jī)葉輪凹座中；位于所述中間殼體中的一個或多個軸承，用于支撐所述軸；位于所述中間殼體中的一個或多個流體通道，用于允許油潤滑所述軸承；用于防止所述油進(jìn)入所述壓縮機(jī)殼體中的一個密封件；以及在所述壓縮機(jī)葉輪凹座中的一個空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座，用于防止環(huán)繞所述壓縮機(jī)葉輪的氣壓失衡，并且防止所述油環(huán)繞所述密封件泄漏并且進(jìn)入所述壓縮機(jī)殼體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的渦輪增壓器，其中所述空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座 是一個匙形凹陷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的渦輪增壓器，其中所述匙形凹陷是由 一個銳利 邊緣和在所述壓縮;f幾葉輪凹座的端部的一個圓化凹陷構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的渦輪增壓器，其中所述空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座 是一個刀刃形凹陷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的渦輪增壓器，其中所述刀刃形凹陷是由在所述 壓縮機(jī)葉輪凹座的邊緣處具有一個成角凹陷的一個銳利邊緣構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的渦輪增壓器，其中所述密封件是一個迷宮式密 封件。
7. —種渦輪增壓器，包括一個渦輪機(jī)，具有一個渦輪機(jī)葉輪和一個渦輪機(jī)殼體，所述渦輪 機(jī)葉輪位于所述渦輪機(jī)殼體中并且安裝在 一根軸上；一個壓縮才幾，具有一個壓縮機(jī)葉輪和一個壓縮才幾殼體，所述壓縮 機(jī)葉輪安裝在所述軸上并且位于所述壓縮機(jī)殼體中；位于所述渦輪機(jī)殼體和所述壓縮機(jī)殼體之間的一個中間殼體；一個壓縮機(jī)葉輪凹座，它具有一個銳利邊緣，以可工作方式關(guān)聯(lián)到所述中間殼體而用于接收所述壓縮機(jī)葉輪的一部分；和在所述壓縮機(jī)葉輪凹座中的一個空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座，用于平 衡繞所述壓縮機(jī)葉輪的氣流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的渦輪增壓器，其中所述中間殼體還包括用于支 撐所述軸的一個或多個軸承。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的渦輪增壓器，其中所述中間殼體還包括位于所 述中間殼體中用于提供對所述一個或多個軸承進(jìn)行潤滑的油的一個或 多個流體通道。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7的渦輪增壓器，其中所述中間殼體還包括一個 密封件，它可工作地關(guān)聯(lián)到所述流體通道系列以用于防止油進(jìn)入所述 壓縮機(jī)殼體中。
11. 根椐權(quán)利要求10的渦輪增壓器，其中所述密封件是一個迷宮式 密封件。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7的渦輪增壓器，其中所述空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹 座是一個匙形凹陷，所述匙形凹陷具有一個圓化凹陷并且所述銳利邊 緣在所述壓縮機(jī)葉輪凹座中位于所述壓縮機(jī)葉輪附近。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7的渦輪增壓器，其中所述空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹 座是由所述銳利邊緣和一個成角的凹陷構(gòu)成的一個刀刃形凹陷，所述 銳利邊緣和所述成角的凹陷位于所述壓縮機(jī)葉輪附近。
14. 一種用于在渦輪增壓器單元中平衡通過壓縮機(jī)殼體的氣流的方 法，包括提供具有一個渦輪機(jī)葉輪和一個渦輪機(jī)殼體的一個渦輪機(jī)，所述 渦輪機(jī)葉輪安裝在一根軸上并且被所述渦輪機(jī)殼體包圍；提供具有一個壓縮機(jī)葉輪和一個壓縮機(jī)殼體的一個壓縮機(jī)，所述 壓縮機(jī)葉輪安裝在所述軸上并且被所述壓縮機(jī)殼體包圍；提供置于所述渦輪機(jī)殼體和所述壓縮機(jī)殼體之間并與二者連接的 一個中間殼體，以及置于所述中間殼體中的一個壓縮^f幾葉輪凹座；并且提供具有一個銳利邊緣的一個空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座，所迷空氣 動力學(xué)增強(qiáng)型凹座置于所述壓縮機(jī)葉輪凹座中；并且通過利用所述空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座減少所述銳利邊緣附近的紊流氣流量并且將所述壓縮機(jī)葉輪的至少一部分定位于所述空氣動力學(xué) 增強(qiáng)型凹座中來平衡圍繞所述壓縮機(jī)葉輪的氣流。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步提供位于所述中間殼體中的用 于支撐所述軸的至少一個軸承。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步提供位于所述中間殼體中的一 個或多個流體通道。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括利用流過所述一個或多個 流體通道的油潤滑所述至少 一個軸承的步驟。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括通過提供置于所述中間殼 體中的一個密封件而防止所述油進(jìn)入所迷壓縮機(jī)殼體的步驟。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，進(jìn)一步提供通過利用所述空氣動力學(xué) 增強(qiáng)型凹座來平衡圍繞所述壓縮機(jī)葉輪的氣流從而防止油圍繞所述密 封件泄漏的步驟。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步提供使所述空氣動力學(xué)增強(qiáng)型 凹座由一個匙形凹陷構(gòu)成。
21 .根據(jù)權(quán)利要求20的方法，進(jìn)一 步提供使所述匙形凹陷由所述銳 利邊緣和置于所述壓縮機(jī)葉輪凹座中的一個圓化凹陷構(gòu)成。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14的方法，進(jìn)一步包括使所述空氣動力學(xué)增強(qiáng)型 凹座由一個刀刃形凹陷構(gòu)成。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，進(jìn)一 步使所述刃形凹陷由所述銳利邊 緣和設(shè)于所述壓縮機(jī)葉輪凹座中的一個成角的凹陷構(gòu)成。
全文摘要
一種具有空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座(52)的渦輪增壓器單元(10)，包括一個渦輪機(jī)(14)，它具有渦輪機(jī)殼體(24)和與一個壓縮機(jī)(12)一起連接到軸(20)的渦輪機(jī)葉輪(26)，該壓縮機(jī)具有壓縮機(jī)殼體(16)和安裝在同一軸(20)上的壓縮機(jī)葉輪(18)。一個中間殼體(28)被設(shè)于渦輪機(jī)殼體(24)和壓縮機(jī)殼體(16)之間，環(huán)繞軸(20)，并且具有壓縮機(jī)葉輪凹座(50)。一系列的軸承(30)位于中間殼體(28)中以用于支撐軸(20)。還有一系列的流體通道(33)位于中間殼體(28)中以提供用于潤滑軸承(30)的流體。密封件(42)被用于防止油進(jìn)入壓縮機(jī)葉輪凹座(50)中。該壓縮機(jī)葉輪凹座(50)具有一個空氣動力學(xué)增強(qiáng)型凹座(52)以用于促進(jìn)壓縮機(jī)葉輪(18)后面的壓力平衡，以防止中間殼體(28)中的油進(jìn)入壓縮機(jī)殼體(16)中。
文檔編號F04D29/08GK101258330SQ200680033009
公開日2008年9月3日 申請日期2006年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者A·賴因克, B·弗拉塞爾, N·納倫 申請人:博格華納公司