渦輪增壓器包括渦輪和壓縮機(jī)。渦輪增壓器的渦輪用于使離開發(fā)動(dòng)機(jī)的排出氣體膨脹，以及用于在排出氣體的膨脹的期間提取能量。渦輪增壓器的壓縮機(jī)用于借助于在渦輪中提取的能量來使將被供給至發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓空氣壓縮。此外，渦輪增壓器包括進(jìn)氣系統(tǒng)，該進(jìn)氣系統(tǒng)具有用于攝入將被壓縮的增壓空氣的進(jìn)氣消聲器，或具有用于使將被壓縮的增壓空氣從進(jìn)氣元件/消聲器沿渦輪增壓器的壓縮機(jī)的方向傳導(dǎo)的進(jìn)氣管。

在渦輪增壓器的運(yùn)行的期間，存在如下的風(fēng)險(xiǎn)：例如，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂，并且，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的碎片擊穿壓縮機(jī)殼體且飛散至渦輪增壓器的周圍環(huán)境。在渦輪增壓器的渦輪的區(qū)域中，也可能發(fā)生類似的故障。為了考慮該問題，壓縮機(jī)殼體以這樣的方式設(shè)計(jì)，并且，如果適用，從實(shí)踐得知的渦輪增壓器的情況下的渦輪殼體以這樣的方式設(shè)計(jì)，使得不需要預(yù)期相應(yīng)的殼體的故障，并且，即使相應(yīng)的轉(zhuǎn)子將爆裂，該轉(zhuǎn)子的碎片也不可能擊穿相應(yīng)的殼體。由此，一方面，渦輪增壓器的重量增加，而另一方面，這些措施僅能夠與新近設(shè)計(jì)的渦輪增壓器一起采用。

相比之下，現(xiàn)有的舊式渦輪增壓器不能夠重新設(shè)計(jì)，使得這些渦輪增壓器不具有對應(yīng)的保護(hù)，因此，在發(fā)生故障的事件中，碎片可能進(jìn)入周圍環(huán)境。

從DE 10 2013 013 571 A1得知一種解決方案，利用該解決方案，在發(fā)生故障的事件下，即使現(xiàn)有的舊式渦輪增壓器也能夠被保護(hù)，使得無渦輪增壓器的碎片進(jìn)入周圍環(huán)境。為此，提出了通過至少一個(gè)金屬環(huán)構(gòu)造而將壓縮機(jī)殼體和/或渦輪殼體至少部分地包封于每個(gè)外殼中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

從這點(diǎn)出發(fā)，本發(fā)明是基于創(chuàng)建新型的用于渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)和具有這樣的進(jìn)氣系統(tǒng)的渦輪增壓器的目標(biāo)的。

通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣系統(tǒng)而解決該目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)為可改造的單元，其中，進(jìn)氣消聲器和/或進(jìn)氣管包括構(gòu)件，其在壓縮機(jī)發(fā)生故障，即，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生故障的事件中，去除壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的碎片的動(dòng)能，因而形成密閉度保護(hù)(containment protection)。本發(fā)明首次提出了利用用于渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)的組件，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，這些組件專門地用于沿渦輪增壓器的壓縮機(jī)的方向傳導(dǎo)將被壓縮的增壓空氣，另外用于密閉度保護(hù)或爆裂保護(hù)，即，進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣消聲器和/或進(jìn)氣管包括構(gòu)件，其在壓縮機(jī)發(fā)生故障的事件中去除來自壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的碎片的動(dòng)能。具體地，能夠利用這樣的進(jìn)氣系統(tǒng)來改造現(xiàn)有的舊式渦輪增壓器，以便對渦輪增壓器提供有效的爆裂保護(hù)或密閉度保護(hù)。

根據(jù)有利的進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)氣消聲器包括板或肋，板或肋一方面用于傳導(dǎo)將被壓縮的增壓空氣流，而另一方面用于在壓縮機(jī)發(fā)生故障的事件中去除壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的碎片的動(dòng)能。備選地或優(yōu)先地另外，進(jìn)氣消聲器包括具有預(yù)先確定的斷裂點(diǎn)的后壁和/或可變形的前壁，其中，板或肋定位于前壁與后壁之間，并且，沿軸向方向或周向方向延伸。進(jìn)氣消聲器的區(qū)域中的這些構(gòu)件單獨(dú)地或彼此組合地允許對渦輪增壓器的有效的爆裂保護(hù)或密閉度保護(hù)，具體地，允許改造現(xiàn)有的舊式渦輪增壓器。

根據(jù)另一有利的進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)氣管包括至少一個(gè)吸收元件，這些吸收元件一方面用于傳導(dǎo)將被壓縮的增壓空氣流，并且，另一方面用于在壓縮機(jī)發(fā)生故障的事件中去除壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的碎片的動(dòng)能。吸收元件包括截錐的形式的外表面，并且，在外側(cè)被進(jìn)氣管的壁環(huán)繞，其中，截錐的形式的外表面優(yōu)先地沿用于將進(jìn)氣管連接至壓縮機(jī)殼體的凸緣的方向成錐形。另一吸收元件能夠設(shè)計(jì)為具有蜂窩芯的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其具有伸出至進(jìn)氣管中的第一部分和伸出至壓縮機(jī)殼體中的第二部分。另一吸收元件能夠設(shè)計(jì)為進(jìn)氣管的壁的波紋管狀部分，其具有跟著進(jìn)氣管的壁的圓柱形部分的第一端部，以及跟著壓縮機(jī)殼體的第二端部。進(jìn)氣管包括用于將進(jìn)氣系統(tǒng)連接至壓縮機(jī)的壓縮機(jī)殼體的凸緣，其中，預(yù)先確定的斷裂點(diǎn)優(yōu)先地形成于該凸緣上。在進(jìn)氣管的區(qū)域中提供的這些構(gòu)件同樣地單獨(dú)地或彼此組合地允許提供有效的爆裂保護(hù)或密閉度保護(hù)，優(yōu)先地允許改造現(xiàn)有的舊式渦輪增壓器。

在權(quán)利要求13中限定根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器。

附圖說明

自從屬權(quán)利要求和下文的描述獲得本發(fā)明的優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展。本發(fā)明的示范性的實(shí)施例經(jīng)由附圖而更詳細(xì)地解釋，而不局限于此。顯示為：

圖1是穿過渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣管的區(qū)域中的排出氣體渦輪增壓器的摘錄(extract)的形式的橫截面；

圖2是穿過渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)的另一進(jìn)氣管的摘錄的形式的橫截面；

圖3是圖2的進(jìn)氣管的進(jìn)一步發(fā)展；

圖4是穿過渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣消聲器的摘錄的形式的橫截面；

圖5是穿過渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)的另一進(jìn)氣消聲器的摘錄的形式的橫截面；

圖6是渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣消聲器的透視圖。

零件列表

10 進(jìn)氣系統(tǒng)

11 壓縮機(jī)

12 進(jìn)氣消聲器

13 進(jìn)氣管

14 蝸殼殼體

15 插入件

16 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子

17 部分

18 吸收元件/部分

19 凸緣

20 凸緣

21 凸緣

21a 部分

21b 部分

22 凸緣

22a 部分

22b 部分

23 槽

24 壁

25 吸收元件

26 吸收元件

27 蜂窩

28 支撐結(jié)構(gòu)

29 伸出部

30 前壁

31 后壁

32 板/肋

33 支撐元件

34 預(yù)先確定的斷裂點(diǎn)

35 凸緣

36 凸緣

37 包封件主體

38 絕緣材料。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明涉及渦輪增壓器。渦輪增壓器包括渦輪、壓縮機(jī)以及進(jìn)氣系統(tǒng)。渦輪增壓器的渦輪包括：優(yōu)先地多部件渦輪殼體，其具有流入殼體(inflow housing)和流出殼體(outflow housing)；以及渦輪轉(zhuǎn)子，其容納于渦輪殼體中。渦輪增壓器的壓縮機(jī)包括優(yōu)先地多部件壓縮機(jī)殼體，該壓縮機(jī)殼體具有軸承殼體、蝸殼殼體以及安裝于蝸殼殼體上的插入件。此外，壓縮機(jī)包括容納于壓縮機(jī)殼體中的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子，該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)接至渦輪轉(zhuǎn)子。

在渦輪中，使排出氣體膨脹，并且，利用在過程中提取的能量，以便在壓縮機(jī)的區(qū)域中使增壓空氣壓縮。渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)用于攝入將在壓縮機(jī)的區(qū)域中壓縮的增壓空氣。在此，進(jìn)氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣消聲器或進(jìn)氣管，能夠經(jīng)由進(jìn)氣消聲器或進(jìn)氣管而將吸入的增壓空氣沿壓縮機(jī)的方向從進(jìn)氣元件/消聲器開始來傳導(dǎo)。

解決這點(diǎn)的本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉渦輪增壓器的基本構(gòu)造。

在渦輪增壓器的運(yùn)行的期間，存在如下的風(fēng)險(xiǎn)：特別是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子斷裂，并且，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的碎片擊穿壓縮機(jī)的壓縮機(jī)殼體且進(jìn)入壓縮機(jī)殼體的周圍環(huán)境。這造成相當(dāng)大的潛在危險(xiǎn)。因此，對渦輪增壓器提供有效的爆裂保護(hù)或密閉度保護(hù)是有重要的。這特別地適用于在本領(lǐng)域中已經(jīng)使用的現(xiàn)有的舊式渦輪增壓器。本發(fā)明目前涉及如下的用于渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)：能夠提供對渦輪增壓器有效的密閉度保護(hù)或爆裂保護(hù)，并且，特別地適合于改造已經(jīng)使用的舊式渦輪增壓器。

依據(jù)本發(fā)明，進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)為可改造的單元，其中，進(jìn)氣消聲器和/或進(jìn)氣管包括如下的構(gòu)件：在渦輪增壓器的壓縮機(jī)發(fā)生故障的事件中，即，在壓縮機(jī)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生故障的事件中，去除來自壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的碎片的動(dòng)能，由此形成密閉度保護(hù)或爆裂保護(hù)。

在下文中，參考圖1至圖6而討論本發(fā)明的各種實(shí)施例，其中，圖1至圖6中所示出的實(shí)施例或特征還能夠以任何相互組合來利用。

圖1示出渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)10的區(qū)域中的渦輪增壓器的摘錄，其中，進(jìn)氣系統(tǒng)10 用于攝入將被壓縮的增壓空氣，并且，沿渦輪增壓器的壓縮機(jī)11的方向傳導(dǎo)將被壓縮的增壓空氣。在圖1的部分中示出進(jìn)氣系統(tǒng)10的進(jìn)氣消聲器12和進(jìn)氣管13。進(jìn)氣消聲器12用于將被壓縮的增壓空氣的低噪聲吸入，其中，進(jìn)氣管13用于將該增壓空氣沿渦輪增壓器的壓縮機(jī)11的方向從進(jìn)氣消聲器12開始來傳導(dǎo)。在圖1中示出壓縮機(jī)11的蝸殼殼體14和安裝于蝸殼殼體14上的插入件15。此外，圖1示出壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16。

在圖1的示范性的實(shí)施例中，進(jìn)氣管13由定位成一前一后的部分(沿增壓空氣的流動(dòng)方向觀察)組成，即，由如下的部分組成：第一部分17，其以圓柱形壁直接地跟著進(jìn)氣消聲器12；以及部分18，(沿增壓空氣的流動(dòng)方向觀察)其以波紋管狀壁跟著上述的部分17。根據(jù)圖1，經(jīng)由彼此鄰接的凸緣19、20，進(jìn)氣管13的部分17、18彼此連接。經(jīng)由定位成與凸緣19相對的由兩個(gè)部分21a、21b構(gòu)成的凸緣21，進(jìn)氣管13的部分17以圓柱形壁與進(jìn)氣消聲器12連接，即，與進(jìn)氣消聲器12的凸緣35連接。經(jīng)由具有定位成與凸緣20相對的兩個(gè)部分22a、22b的凸緣22，進(jìn)氣管13的部分18連接至壓縮機(jī)11，即，連接至蝸殼殼體14的凸緣36。

具體地，在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16發(fā)生故障的事件中時(shí)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16的碎片與將被壓縮的增壓空氣的流動(dòng)方向相反地到達(dá)所謂的插入件15上，在插入件15與蝸殼殼體14之間的螺釘連接件發(fā)生故障后，插入件15沿進(jìn)氣管13的波紋管狀部分18的方向移動(dòng)，這是由于進(jìn)氣管13的波紋管狀部分18的波紋管狀結(jié)構(gòu)變形而導(dǎo)致的，并且，在過程中，去除來自壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16的碎片的動(dòng)能，即，用作對碎片的動(dòng)能的吸收元件。

插入件15與蝸殼殼體14之間的該螺釘連接件能夠經(jīng)由具有應(yīng)力柄(stress shank)的螺釘而形成，以便即使經(jīng)由這些螺釘?shù)乃苄宰冃我材苋コ齺碜詨嚎s機(jī)轉(zhuǎn)子16的碎片的動(dòng)能，且因而降低將從進(jìn)氣系統(tǒng)10去除的特定的能量。

因此，用作吸收元件的進(jìn)氣管13的波紋管狀部分18一方面用于在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16發(fā)生故障的事件中，去除來自壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16的碎片的動(dòng)能，而另一方面用于使將被壓縮的增壓空氣沿渦輪增壓器的壓縮機(jī)11的方向從進(jìn)氣消聲器12開始來傳導(dǎo)。如已經(jīng)解釋的，用于將進(jìn)氣管13連接至壓縮機(jī)11的蝸殼殼體14且連接至進(jìn)氣消聲器12的兩個(gè)凸緣21、22在多個(gè)部件中分別由部分21a、21b和22a、22b體現(xiàn)，其中，凸緣22的部分22a、22b之間的連接點(diǎn)形成預(yù)先確定的斷裂點(diǎn)，在壓縮機(jī)發(fā)生故障的事件中，即，在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16發(fā)生故障的事件中，該斷裂點(diǎn)斷裂，以便無條件地導(dǎo)致有可能發(fā)生波紋管狀變形，即，使進(jìn)氣管13的部分18壓縮，以用于去除來自壓縮機(jī)的碎片的動(dòng)能，即，來自壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16的碎片的動(dòng)能。

如圖1中所示，進(jìn)氣管13的部分18的波紋管狀結(jié)構(gòu)能夠由部分18的壁中的至少一個(gè)周向槽23形成，且/或由上述的壁中的多個(gè)袋狀凹槽形成。部分18優(yōu)先地由確保在壓縮機(jī)發(fā)生故障的事件中部分18的良好的變形性的材料生產(chǎn)出，優(yōu)先地由韌性金屬材料生產(chǎn)出。部分18還能夠由橡膠狀材料生產(chǎn)出。在圖1的示范性的實(shí)施例中，進(jìn)氣管13包括：對動(dòng)能的吸收元件，其在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生故障的事件中去除壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的碎片的動(dòng)能；和部分18，其也用于傳導(dǎo)增壓空氣流。

包封件主體37在進(jìn)氣管13的凸緣21、22之間延伸，包封件主體37在外側(cè)環(huán)繞進(jìn)氣管13的部分17、18，其中，絕緣材料38定位于包封件主體37與進(jìn)氣管13的部分17、18之間。

圖2也示出用于渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣管13，其中，進(jìn)氣管13能夠以凸緣21安裝至工廠特有的管道，并且，以凸緣22安裝至壓縮機(jī)11，具體地，安裝至壓縮機(jī)11的蝸殼殼體14。進(jìn)氣管13包括在凸緣21、22之間延伸的圓柱形壁24。進(jìn)氣管13繼而包括用于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的碎片的動(dòng)能的吸收元件25，以便在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生故障的事件中去除碎片的動(dòng)能，而在圖2中，該吸收元件25是具有截錐的形式的外表面的組件，在外側(cè)被進(jìn)氣管23的壁24環(huán)繞。該吸收元件25用于傳導(dǎo)將被壓縮的增壓空氣流，并且，用于在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16發(fā)生故障的事件中去除來自壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16的碎片的動(dòng)能。

具有截錐的形式的外表面的圖2的吸收元件25沿用于將進(jìn)氣管13連接至壓縮機(jī)殼體的凸緣22的方向成錐形。沿工廠特有的管道的方向與將被壓縮的增壓空氣的流動(dòng)方向相反地飛散的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16的碎片和插入件15的碎片到達(dá)吸收元件25的外表面25上而使外表面25變形，使得吸收元件25隨后以限定的方式吸收碎片的動(dòng)能且捕獲碎片。

圖3示出另一配置，其中，在圖3的版本中，除了具有截錐的形式的外表面的吸收元件25之外，還存在另一吸收元件26，吸收元件26體現(xiàn)為具有蜂窩芯27的環(huán)形結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖3，蜂窩芯27被具有在外側(cè)上的伸出部29的支撐結(jié)構(gòu)28包封，其中，伸出部29用于將吸收元件26裝配于進(jìn)氣管上。具有蜂窩芯27的環(huán)形結(jié)構(gòu)以第一部分伸出至進(jìn)氣管13中，定位成與第一部分相對的部分從進(jìn)氣管13伸出且與上述的部分一起伸出至壓縮機(jī)中(未在圖3中示出)，即，伸出至壓縮機(jī)的壓縮機(jī)殼體中。

在圖3的示范性的實(shí)施例中，具有截錐的形式的外表面的吸收元件25以這樣的方式成錐形，使得吸收元件25的面向吸收元件26的端部伸出至吸收元件26的環(huán)形結(jié)構(gòu)中或伸出至蜂窩芯27中。根據(jù)圖3的版本，在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16發(fā)生故障的事件中，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16的碎片還到達(dá)蜂窩芯27上，這可通過使蜂窩芯27變形而去除碎片的動(dòng)能。吸收元件25還用于傳導(dǎo)增壓空氣流。

如已經(jīng)解釋的，進(jìn)氣消聲器12還能夠包括對渦輪增壓器提供密閉度保護(hù)的構(gòu)件，因此，在壓縮機(jī)或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生故障的事件中，該構(gòu)件能夠吸收壓縮機(jī)或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的碎片的動(dòng)能。

因此，圖4示出進(jìn)氣消聲器12的摘錄，其中，在圖4中，示出進(jìn)氣消聲器12的前壁30、進(jìn)氣消聲器12的后壁31以及定位于前壁30與后壁31之間的進(jìn)氣消聲器12的多個(gè)板32。板32用作聲音阻尼的阻尼元件。后壁31面向渦輪增壓器的壓縮機(jī)。

在圖4的示范性的實(shí)施例中，進(jìn)氣消聲器12的后壁31提供第一構(gòu)件，第一構(gòu)件用于在包括插入件的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16發(fā)生故障的事件中，去除來自包括插入件的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16的碎片的動(dòng)能，其中，能夠使后壁31以限定的方式變形。阻尼元件32同樣地能夠去除動(dòng)能。此外，進(jìn)氣消聲器12的前壁30是可變形的，以便在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16發(fā)生故障的事件中，去除壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子16的碎片的動(dòng)能。

在圖4中，板32定位于進(jìn)氣消聲器12的前壁30與后壁31之間，其中，這些板32基本上沿周向方向和徑向方向延伸，并且，沿軸向方向彼此隔開。在這種情況下，板32安裝于沿軸向方向延伸的支撐元件33上。

圖4的進(jìn)氣消聲器12體現(xiàn)為片狀金屬結(jié)構(gòu)，其中，在壓縮機(jī)發(fā)生故障的事件中，進(jìn)氣消聲器12的后壁31、前壁30以及板32能夠有利地吸收并去除動(dòng)能。

圖5示出用于渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣消聲器12的又一版本，其中，在圖5的版本中，板或肋32同樣地定位于進(jìn)氣消聲器12的前壁30與后壁31之間，用于去除動(dòng)能。根據(jù)圖5的版本，預(yù)先確定的斷裂點(diǎn)34被引入消聲器的后壁31中，斷裂點(diǎn)34優(yōu)先地形成為后壁31中的周向槽，以便在那里預(yù)先確定在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生故障的事件中情況下的限定的后壁31的斷裂，以用于去除動(dòng)能。

通過圖6示出根據(jù)本發(fā)明的用于進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣消聲器12的又一版本，其中，在圖6中，板或肋32同樣地定位于進(jìn)氣消聲器12的前壁30與后壁31之間，一方面用于傳導(dǎo)將被壓縮的增壓空氣流，而另一方面用于在發(fā)生故障的事件中去除插入件的動(dòng)能和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子的碎片的動(dòng)能。與圖4和圖5的示范性的實(shí)施例相對比，在圖6的進(jìn)氣消聲器12的情況下，這些板或肋32沿軸向方向和徑向方向延伸，并且，沿周向方向彼此隔開。

本發(fā)明提供渦輪增壓器的進(jìn)氣系統(tǒng)的區(qū)域中的有效的密閉度保護(hù)或爆裂保護(hù)。具體地，利用本發(fā)明，即，通過僅僅經(jīng)由進(jìn)氣系統(tǒng)10的進(jìn)氣管13與壓縮機(jī)11的蝸殼殼體14之間的凸緣連接件22、36而使現(xiàn)有的進(jìn)氣系統(tǒng)與根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)氣系統(tǒng)交換，就能夠改造在本領(lǐng)域中使用的現(xiàn)有的舊式渦輪增壓器。