專利名稱：將渦輪增壓器固定于一個(gè)底座的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所設(shè)計(jì)的用于將渦輪增壓器固定于一個(gè)底座的裝置。
要將渦輪增壓器固定并支承于一個(gè)底座，即內(nèi)燃機(jī)、地基之類上，通常要兼顧必需的軸向剛度和對(duì)特別是在未冷卻的渦輪出氣殼中產(chǎn)生的熱膨脹的補(bǔ)償這兩個(gè)方面。較小的渦輪增壓器通常帶有單個(gè)支腳。它通常具有足夠的軸向剛度。這種在支腳和渦輪增壓器之間帶有連接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已公開(kāi)于如專利DE4432073A1中，其中連接件沿軸向及其橫向強(qiáng)制聯(lián)鎖。
為支承較大的渦輪增壓器，還使用了一個(gè)沿軸向可移動(dòng)的第二輔助支腳，即所謂的擺式支座。這就形成了彼此相隔一段距離的兩個(gè)支點(diǎn)，從而提高了渦輪增壓器軸向上的剛度。這樣，主支腳既而整個(gè)渦輪增壓器的總高度就可以有利地得以減小。此外，所發(fā)生的熱膨脹也可通過(guò)擺式支座得到一定程度的補(bǔ)償。
然而這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，特別是在較大的渦輪增壓器中，在維修時(shí)具有一個(gè)缺點(diǎn)，即如果要對(duì)軸承和/或渦輪機(jī)進(jìn)行維修，就需要大量的工作時(shí)間以便保證可以接近這些組件。為此，要么必須拆下主支腳的重型緊固螺釘，其中主支腳通常在渦輪增壓器的軸承箱上整體鑄造而成，要么必須可以進(jìn)入復(fù)雜的、兩部分組成的渦輪進(jìn)氣殼，如三菱重工的儀器說(shuō)明書(shū)H420-42TU11E1-A-0(1、0)98-3R、第6頁(yè)中所公開(kāi)。
專利WO88/04366中公開(kāi)了一種類似裝置，它一般用于流體流機(jī)，特別是離心泵或徑流式渦輪機(jī)，具有一個(gè)主支腳和一個(gè)擺式支座。在這里，主支腳可拆地與流體流機(jī)相連。然而，這種結(jié)構(gòu)抗扭剛度比較小因而需要非常堅(jiān)固的外殼，這并非特別是大型渦輪增壓器中的情況。
為努力避免所有這些缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種裝置，它適用于將渦輪增壓器固定于底座上，并且它可以同時(shí)改善緊固結(jié)構(gòu)的軸向剛度和渦輪增壓器內(nèi)部的部件的可接近性，并且所述部件的維修成本可以降低。
根據(jù)本發(fā)明，這一目的通過(guò)以下方式而實(shí)現(xiàn)，在權(quán)利要求1前序部分的裝置中，有至少一個(gè)設(shè)計(jì)為主支腳的整體部分的連接件以及至少一根據(jù)本發(fā)明，這一目的通過(guò)以下方式而實(shí)現(xiàn)，在權(quán)利要求1前序部分的裝置中，有至少一個(gè)設(shè)計(jì)為主支腳的整體部分的連接件以及至少一個(gè)設(shè)計(jì)為軸承箱的整體部分的連接件。通過(guò)這些連接件，主支腳和軸承箱沿垂直方向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式彼此相連。此外，至少還有輔助連接件，它沿軸向以聯(lián)鎖方式將主支腳和軸承箱彼此連在一起。在這種情況下，至少輔助連接件設(shè)計(jì)為一個(gè)分離的、可拆式安裝的組件。
這樣，就可以達(dá)到較高的抗扭剛度，這就增加了軸向剛度因而也增大了渦輪增壓器的固有頻率。此外，由于沿垂直方向?yàn)閺?qiáng)調(diào)聯(lián)鎖，并且連接件分別設(shè)計(jì)為主支腳或軸承箱的整體部分，并且可拆式連接在軸向強(qiáng)制聯(lián)鎖，因此軸承箱可以比較簡(jiǎn)便地從主支腳上拆下，并且與轉(zhuǎn)子組件一起沿比較冷的壓縮機(jī)一端的方向取出。在這個(gè)過(guò)程中，整個(gè)渦輪機(jī)殼保持與內(nèi)燃機(jī)相連，因此熱氣體絕緣材料和牢牢固定的熱氣體螺釘無(wú)須拆下。因此轉(zhuǎn)子組件的可接近性得以改善，這就使維修成本顯著降低。
在因其簡(jiǎn)單因而節(jié)省成本而有利的方案中，在所有情況下，在主支腳和軸承箱兩者上都帶有一個(gè)沿垂直方向強(qiáng)制聯(lián)鎖的單個(gè)連接件。在這種情況下，主支腳的連接件的位置位于大約主支架沿軸向的中心處。
如果在所有情況下，主支腳和軸承箱兩者上都帶有兩個(gè)沿垂直方向強(qiáng)制聯(lián)鎖的連接件，主支腳的連接件位于主支腳上的壓縮機(jī)一端，而輔助連接件位于主支腳上渦輪機(jī)一端，那么就特別有利。相應(yīng)地，在軸承箱上帶有兩個(gè)用于將主支腳沿垂直方向強(qiáng)制聯(lián)鎖地固定的對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)和安裝的連接件。通過(guò)采用沿垂直方向強(qiáng)制聯(lián)鎖的兩個(gè)連接的結(jié)構(gòu)，可以更牢固地將主支腳固定于渦輪增壓器上。此外，由于連接件相距較遠(yuǎn)，因而渦輪增壓器的軸向剛度可以進(jìn)一步提高。
渦輪機(jī)殼由一個(gè)渦輪進(jìn)氣殼和一個(gè)渦輪出氣殼組成，后者具有一個(gè)凹槽，主支腳的對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)的腹板嚙合于凹槽中。這樣，即使當(dāng)軸承箱拆下時(shí)，渦輪出氣殼仍保持固定于其軸向位置上。
此外，如果主支腳的腹板在渦輪出氣殼區(qū)域中具有多個(gè)用于在每種情況下安放套管的孔，將十分有利。這些套管中每個(gè)套管其一端以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式嚙合于渦輪出氣殼的一個(gè)對(duì)應(yīng)凹槽中，而其另一端利用穿過(guò)其中的螺釘固定于渦輪出氣殼的螺紋孔中。此外，在所有情況下，腹板與渦輪出氣殼的用于安放腹板的凹槽之間，以及套管與安放套管的孔之間都形成間隙配合。
由于在主支腳的腹板中安放的套管與渦輪出氣殼之間的強(qiáng)制聯(lián)鎖螺紋連接方式，因此在維修工作期間，渦輪出氣殼不僅可以沿軸向，而且可以垂直并沿切向定位。各部位之間形成的間隙配合使得可以在渦輪出氣殼和軸承箱的區(qū)域中對(duì)渦輪增壓器工作期間所產(chǎn)生的不同熱膨脹進(jìn)行補(bǔ)償。
最后，有利的是，裝有至少一個(gè)設(shè)計(jì)為輔助支腳的整體部分的連接件和至少一個(gè)設(shè)計(jì)為渦輪出氣殼的整體部分的連接件，以便將輔助支腳和渦輪出氣殼沿垂直方向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式彼此連接起來(lái)。此外，還帶有至少另一個(gè)可拆地安裝的連接件，以便將輔助支腳和渦輪出氣殼沿軸向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式彼此連接起來(lái)。由于這種固定方式，因此，盡管渦輪增壓器中存在較大氣體力和振動(dòng)，輔助支腳沿垂直方向的準(zhǔn)確定位也能得以保持。
在圖中參照一種廢氣渦輪增壓器示出了本發(fā)明的兩個(gè)示例性實(shí)施方案在圖中

圖1示出了廢氣渦輪增壓器的一個(gè)縱向剖面；圖2示出了圖1中的主支腳區(qū)域的放大詳圖；圖3示出了主支腳及渦輪出氣殼的視圖，從壓縮機(jī)一端觀察，并且軸承箱已拆下；圖4示出了第二個(gè)示例性實(shí)施方案的根據(jù)圖2的視圖。
圖中只示出了對(duì)于理解本發(fā)明來(lái)說(shuō)必不可少的構(gòu)件。例如，圖中并未示出與廢氣渦輪增壓器相連的內(nèi)燃機(jī)及對(duì)應(yīng)的連接線。工作介質(zhì)的流動(dòng)方向由箭頭表示。
圖1示出了一種渦輪增壓器4，它利用主支腳1和輔助支腳2固定于底座3上，并且設(shè)計(jì)為一種廢氣渦輪增壓器。在這種情況中，底座3(圖中并未更詳細(xì)示出)可為內(nèi)燃機(jī)、地基之類。
渦輪增壓器4主要包括一個(gè)壓縮機(jī)6和渦輪機(jī)7，其中壓縮機(jī)6安放在一根共同軸5上，設(shè)計(jì)為離心式壓縮機(jī)，而渦輪機(jī)設(shè)計(jì)為軸流式渦輪機(jī)。渦輪機(jī)7具有一個(gè)渦輪機(jī)殼8和一個(gè)安放在軸5上的渦輪機(jī)葉輪9。渦輪機(jī)殼8又由一個(gè)渦輪進(jìn)氣殼10和一個(gè)渦輪出氣殼11構(gòu)成，它們通過(guò)螺釘12彼此連接起來(lái)。一個(gè)廢氣擴(kuò)散器11凸緣式安裝于渦輪出氣殼11上。壓縮機(jī)6具有一個(gè)壓縮機(jī)葉輪14和一個(gè)安放后者的壓縮機(jī)殼15。軸5具有一個(gè)內(nèi)軸承結(jié)構(gòu)16，內(nèi)軸承結(jié)構(gòu)16具有一個(gè)位于壓縮機(jī)殼15和渦輪機(jī)殼8之間的軸承箱17和兩個(gè)軸承18、19。壓縮機(jī)殼15和渦輪出氣殼11利用穿過(guò)軸承箱17的多個(gè)雙頭螺栓20連接起來(lái)。連接可以在壓縮機(jī)殼15處拆卸，為此雙頭螺栓20在這一端各裝有一個(gè)螺母21。
渦輪增壓器4的主支腳1沿垂直方向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式固定于軸承箱17上。為此目的，主支腳1具有兩個(gè)連接件22、23，它們?cè)O(shè)計(jì)為凹槽，并且軸承箱17的設(shè)計(jì)為梳齒的兩個(gè)對(duì)應(yīng)連接件24、25嚙合于其中(圖2)。當(dāng)然，也可以將主支腳的連接件22、23設(shè)計(jì)成梳齒而將連接件24、25設(shè)計(jì)成凹槽(未示出)。在主支腳1上，一個(gè)連接件22位于壓縮機(jī)一側(cè)而輔助連接件23位于渦輪機(jī)一側(cè)。此外，在主支腳1上還裝有渦輪進(jìn)氣殼11的一個(gè)腹板27，腹板27嚙合于設(shè)計(jì)成圓形槽的對(duì)應(yīng)凹槽26中。主支腳1固定于底座3上的固定方式通過(guò)多個(gè)螺釘28來(lái)保證(圖3)。
在渦輪出氣殼11的區(qū)域中，腹板27具有多個(gè)用于在所有情況下安放套管30的孔29。每個(gè)套管30的一端31以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式嚙合于渦輪出氣殼11的對(duì)應(yīng)凹槽32中。壓在其另一端33上的是螺釘34，螺釘34穿過(guò)套管30固定于渦輪出氣殼11的螺紋孔35中。在這種結(jié)構(gòu)中，在主支腳1的腹板27與渦輪出氣殼11的安放著該腹板27的凹槽26之間，以及套管30與安放套管30的孔之間，在所有情況下都形成間隙配合36、37。
在壓縮機(jī)一側(cè)的連接件22區(qū)域中，主支腳1中帶有多個(gè)螺紋孔38，而每個(gè)這些螺紋孔38安放著安裝于軸承箱17的凹槽39中設(shè)計(jì)成緊固螺釘形式的輔助連接件40?？刹鸬匕惭b的連接件40將主支腳1和軸承箱17沿軸向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式彼此連接起來(lái)。在這種情況下，由于強(qiáng)度的原因，在主支腳1的連接件22、23或軸承箱17的連接件24、25和輔助連接件40之間應(yīng)當(dāng)保持盡量小的垂直間距。
最后，同樣利用螺釘41固定于底座3上的輔助支腳2也沿垂直方向和軸向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式與渦輪增壓器的渦輪出氣殼11相連。為此，輔助支腳2帶有一個(gè)連接件42，它設(shè)計(jì)成梳齒，與渦輪出氣殼11的形狀為凹槽的對(duì)應(yīng)連接件43相嚙合(圖1)。當(dāng)然，在這個(gè)連接中，凹槽和梳齒也可以分別位于另一個(gè)部件上。此外，輔助支腳2還利用設(shè)計(jì)成緊固螺釘?shù)妮o助連接件49沿軸向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式與渦輪出氣殼11相連。輔助支腳2還可以固定于另一個(gè)殼體部件如渦輪進(jìn)氣殼10上(圖中未示出)。
在內(nèi)燃機(jī)(圖中未示出)工作過(guò)程中，其熱廢氣44通過(guò)渦輪機(jī)7的渦輪機(jī)殼8到達(dá)渦輪機(jī)葉輪9。從而驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)葉輪9，渦輪機(jī)葉輪9又驅(qū)動(dòng)通過(guò)軸5與其相連的壓縮機(jī)葉輪14。壓縮機(jī)6中壓縮的空氣45通過(guò)進(jìn)氣管路(圖中未示出)送至內(nèi)燃機(jī)，在該處用于使內(nèi)燃?xì)庠鰤?，即用于使其輸出增壓。廢氣44從渦輪機(jī)7出來(lái)，流過(guò)廢氣擴(kuò)散器13進(jìn)入渦輪出氣殼11中，最后被排放至周圍的空氣中。由于熱廢氣44的原因，渦輪機(jī)7周圍的部件會(huì)顯著受熱，因而這些部件不可避免地發(fā)生熱膨脹。這些熱膨脹可由間隙配合36、37在主支腳1的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償。
在渦輪增壓器4內(nèi)部的處理和/或維修工作期間，首先要拆下將壓縮機(jī)殼15與軸承箱17和渦輪出氣殼11連接起來(lái)的雙頭螺栓20的所有螺母以及輔助連接件40。然而，由于這些緊固件位于壓縮機(jī)一側(cè)，即位于渦輪增壓器4的較冷的一側(cè)，因此它們比較容易拆卸。然后就可取下壓縮機(jī)殼15和軸承箱17，以便使得包括壓縮機(jī)葉輪14、軸5和渦輪機(jī)葉輪9的轉(zhuǎn)子組件可以自由夠到。
在這種情況中，渦輪增壓器4的熱氣體一側(cè)仍然固定于內(nèi)燃機(jī)上，但它通過(guò)輔助支腳2和主支腳1的腹板27支承于底座3上。與此同時(shí)，腹板27保持渦輪出氣殼11保持固定于其軸向位置。此外，渦輪出氣殼11還通過(guò)安放在腹板27的孔29中并以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式螺旋于渦輪出氣殼11的套管30垂直并沿切向定位。由于渦輪出氣殼11在所有時(shí)間內(nèi)都能保持這種位置，因此在修理和/或維修工作之后，渦輪增壓器4可以毫無(wú)問(wèn)題地進(jìn)行裝配。在這個(gè)過(guò)程中，在拆卸期間拆下的部件按照相反的順序安裝。最后，軸承箱17和主支腳1也按照要求利用連接件40連接起來(lái)。
在第二個(gè)示例性實(shí)施方案中，在主支腳1和軸承箱17之間只存在沿垂直方向的強(qiáng)制聯(lián)鎖連接，這就簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低了所需成本。為此目的，主支腳1只有一個(gè)連接件46，它設(shè)計(jì)成一個(gè)凹槽，并且軸承箱17的設(shè)計(jì)成梳齒的一個(gè)對(duì)應(yīng)連接件47嚙合于其中(圖4)。在這種情況中，主支腳1的連接件46位于大約主支腳1沿軸向的中心處。軸承箱17具有一個(gè)凹槽48，它用于減少主支腳1和軸承箱17的輔助連接件40的長(zhǎng)度。其它地，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與第一個(gè)示例性實(shí)施方案類似，并且功能也基本相同。
權(quán)利要求
1.一種用于將渦輪增壓器固定于底座上的裝置，渦輪增壓器(4)包括一個(gè)帶有壓縮機(jī)殼(15)的壓縮機(jī)(6)、一個(gè)帶有渦輪機(jī)殼(8)的渦輪機(jī)(7)、以及一個(gè)帶有位于壓縮機(jī)殼(15)和渦輪機(jī)殼(8)之間的軸承箱(17)的內(nèi)軸承結(jié)構(gòu)(16)，這種用于固定渦輪增壓器(14)的裝置具有一個(gè)安裝于軸承箱(17)上的主支腳(1)和一個(gè)沿軸向可移動(dòng)的輔助支腳(2)，其特征在于帶有至少一個(gè)設(shè)計(jì)成主支腳(1)的整體部分的連接件(46、22、23)和至少一個(gè)設(shè)計(jì)成軸承箱(17)的整體部分的連接件(47、24、25)，以便沿垂直方向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式將主支腳(1)和軸承箱(17)彼此連接起來(lái)，并且?guī)в兄辽僖粋€(gè)輔助的、可拆式安裝的連接件(40)以便沿軸向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式將主支腳(1)和軸承箱(17)彼此連接起來(lái)。
2.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于在所有情況下，主支腳(1)和軸承箱(17)上帶有一個(gè)單個(gè)連接(46、47)，主支腳(1)的連接件(46)位于大約主支架(1)沿軸向的中心處。
3.權(quán)利要求1的裝置，其特征在于在所有情況下，主支腳(1)和軸承箱(17)上兩者都帶有兩個(gè)連接件(22、23和24、25)。
4.權(quán)利要求3的裝置，其特征在于主支腳(1)的一個(gè)連接件(22)位于主支腳(1)上的壓縮機(jī)一側(cè)而輔助連接件(23)位于主支腳(1)上渦輪機(jī)一側(cè)。
5.權(quán)利要求1至4中任一的裝置，其特征在于渦輪機(jī)殼(8)包括一個(gè)渦輪進(jìn)氣殼(10)和一個(gè)渦輪出氣殼(11)，并且主支腳上有一個(gè)嚙合于渦輪出氣殼(11)的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的凹槽(26)中的腹板(27)。
6.權(quán)利要求5的裝置，其特征在于腹板(27)在渦輪出氣殼區(qū)域中具有多個(gè)用于在所有情況下安放套管(30)的孔(29)，每個(gè)套管(30)的一端(31)以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式嚙合于渦輪出氣殼(11)的對(duì)應(yīng)凹槽(32)中，而其另一端(33)利用穿過(guò)套管(30)的螺釘(34)在所有情況下都固定于渦輪出氣殼(11)的螺紋孔(35)中。
7.權(quán)利要求6的裝置，其特征在于在主支腳(1)的腹板(27)與渦輪出氣殼(11)的安放該腹板(27)的凹槽(26)之間，以及套管(30)與安放套管(30)的孔(29)之間，在所有情況下都形成間隙配合(36、37)。
8.權(quán)利要求1至7中任一的裝置，其特征在于帶有至少一個(gè)設(shè)計(jì)成輔助支腳(2)的整體部分的連接件(42)和至少一個(gè)設(shè)計(jì)為渦輪出氣殼(11)的整體部分的連接件(43)，以便將輔助支腳(2)和渦輪出氣殼(11)沿垂直方向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式彼此連接起來(lái)，并且還帶有至少一個(gè)輔助的、可拆式地安裝的連接件(49)，以便將輔助支腳(2)和渦輪出氣殼(11)沿軸向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式彼此連接起來(lái)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種裝置,它適用于將渦輪增壓器固定于底座上,并可以改善渦輪增壓器內(nèi)部的部件的可接近性;并且所述部件的維修成本可以降低。為此,帶有至少一個(gè)設(shè)計(jì)成主支腳的整體部分的連接件和至少一個(gè)設(shè)計(jì)成軸承箱的整體部分的連接件,以便沿垂直方向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式將主支腳和軸承箱彼此連接起來(lái)。此外,還帶有至少一個(gè)輔助的、可拆式安裝的連接件以便沿軸向以強(qiáng)制聯(lián)鎖方式將主支腳和軸承箱彼此連接起來(lái)。
文檔編號(hào)F16M7/00GK1276472SQ0011798
公開(kāi)日2000年12月13日 申請(qǐng)日期2000年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月4日
發(fā)明者J·貝蒂, M·克勒, Y·施布伊 申請(qǐng)人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司