压气机接头的制作方法

本发明总体上涉及涡轮增压器，尤其涉及在涡轮工作轮或压气机叶轮故障的情况下有爆裂遏制的涡轮增压器。

背景技术：

1、内燃发动机，例如柴油发动机、汽油发动机或天然气发动机，采用涡轮增压器将压缩空气输送至发动机中燃烧。涡轮增压器压缩流入发动机的空气，有助于压入更多空气进入发动机的燃烧室。增加的空气供应使得增加了发动机燃烧室内的燃料燃烧，从而使发动机的功率输出增加。

2、典型的涡轮增压器包括轴、连接至轴一端的涡轮工作轮、连接至轴另一端的压气机叶轮(有时称为压气机工作轮)以及支撑轴的轴承。相互连接的单独壳体包围压气机叶轮、涡轮工作轮和轴承。来自发动机的排气在涡轮工作轮上膨胀并使涡轮工作轮旋转。涡轮工作轮又反过来经由轴使压气机叶轮旋转。压气机叶轮从周围环境接收冷空气，并将压缩空气压入发动机的燃烧室。

3、涡轮增压器转子在其使用寿命期间由于空气动力、热和机械载荷而承受巨大应力。叶轮经历因进口变化和压缩进气而产生的温度波动。来自压缩空气的机械载荷与转动期间的离心载荷相结合会产生应力，随着时间的推移，使得叶轮疲劳，并在正常工作周期下更换之前故障。材料或制造缺陷也可以导致使用寿命缩短。为了防止涡轮工作轮或压气机叶轮发生故障时碎片或油喷射出来，并最大限度地减少事件发生期间包含大部分能量的壳体对周围壳体的二次损坏，涡轮增压器通常依靠叶轮周围的巨大壳体来吸收故障期间释放的大量能量。然而，巨大的壳体往往会增加涡轮增压器的体积、重量和成本。在许多环境中，面临着设计出足够坚固的壳体以容纳爆裂事件期间的能量和碎片，同时保持实施环境下涡轮增压器的尺寸、重量和制造处于限制之内的挑战。

4、在叶轮过早故障的情况下，要确保发动机操作员的安全，涡轮增压器壳体必须包含所有破裂的部件，并且没有任何可能造成火灾危险的材料或油排出。美国专利第9,995,179号由svihla等人于2018年6月12日发布的专利(“‘179专利”)公开了一种压气机组件的实例，该压气机组件配置用于涡轮增压器爆裂遏制，以确保来自故障压气机叶轮的碎片可以包含在压气机壳体内，同时确保轴承壳体中的油不会从涡轮增压器中泄漏。一些发动机操作员要求涡轮增压器在超过额定最大速度和温度下运行时具有包容能力，以确保即使是最极端的外部发动机故障事件也不会危及包容能力。虽然故障的叶轮会产生大量的径向载荷，但由于与叶轮罩和壳体的相互作用，也会产生轴向载荷。通常，此种能量会传递到周围的蜗壳以及与主轴承座的接头。接头对叶轮罩施加预载荷，并且该载荷要求与承载轴向爆裂能量所需的载荷相冲突。

技术实现思路

1、在本发明的一方面，公开了一种用于涡轮增压器的压气机壳体，其包括安装在可旋转压气机螺柱上的压气机叶轮。压气机壳体可以包括：具有环形形状的外蜗壳，其外蜗壳内表面带有限定在其中的夹具凹槽；具有环形形状的内蜗壳，带有内蜗壳外表面和轴向面向表面，其中，内蜗壳通过外蜗壳内表面嵌入外蜗壳，内蜗壳外表面面向外蜗壳内表面，并且其中内蜗壳用设置在夹具凹槽的轴向内侧的轴向面向表面来定位，并且夹板具有嵌入夹具凹槽中的径向向外部分和向下延伸经过所述内蜗壳外表面的径向向内部分，其中，当轴向载荷施加到内蜗壳上时，夹具凹槽和轴向面向表面接合夹板，以保持内蜗壳位于外蜗壳内。

2、在本发明的另一方面，公开了一种用于涡轮增压器的压气机壳体，其包括安装在可旋转压气机螺柱上的压气机叶轮。压气机壳体可以包括：具有环形形状的叶轮罩，具有环形形状的压气机扩散器，具有环形形状的外蜗壳，将压气机壳体与涡轮压气机轴承壳体分开并且具有延伸穿过其的可旋转压气机螺柱的后壁，并且外蜗壳内表面具有限定在其中的夹具凹槽，具有环形形状的内蜗壳带有内蜗壳外表面和轴向面向表面，其中内蜗壳、叶轮罩和压气机扩散器均通过外蜗壳内表面嵌入到外蜗壳内，压气机扩散器邻近后壁，叶轮罩设置在压气机扩散器和内蜗壳之间，并且叶轮罩和压气机扩散器环绕压气机叶轮，其中内蜗壳外表面面向外蜗壳内表面，并且内蜗壳用设置在夹具凹槽的轴向内侧的轴向面向表面来定位，夹板具有嵌入夹具凹槽的径向向外部分和向下延伸经过内蜗壳外表面的径向向内部分，其中，当轴向载荷施加到内蜗壳上时，夹具凹槽和轴向面向表面接合夹板，以保持内蜗壳位于外蜗壳内，并且夹紧螺栓将夹板连接至内蜗壳。

3、在本发明的另一方面，公开了一种用于涡轮增压器的压气机壳体，其包括安装在可旋转压气机螺柱上的压气机叶轮。压气机壳体可以包括：具有环形形状的外蜗壳，带有外蜗壳内表面具有限定在其中的夹具凹槽，具有环形形状的内蜗壳，带有内蜗壳外表面和轴向面向表面，其中，内蜗壳通过外蜗壳内表面嵌入外蜗壳，内蜗壳外表面面向外蜗壳内表面，其中内蜗壳用设置在夹具凹槽的轴向内侧的轴向面向表面来定位，多个夹板的每一个都具有径向向外部分嵌入夹具凹槽中和径向向内部分向下延伸经过内蜗壳外表面，其中多个夹板围绕夹具凹槽周向间隔，并且其中，当轴向载荷施加到内蜗壳上时，夹具凹槽和轴向面向表面接合多个夹板，以保持内蜗壳位于外蜗壳内，并且与多个夹板中的每一个相关联的夹紧螺栓将多个夹板连接至内蜗壳。

4、另外的方面由本专利的权利要求限定。

技术特征：

1.一种用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，所述涡轮增压器(12)包括安装在可旋转压气机螺柱(35)上的压气机叶轮(36)，所述压气机壳体(66)包括：

2.根据权利要求1所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，所述夹板(120)包括多个夹板(120)，每个所述夹板(120)具有嵌入到所述夹具凹槽(130)的所述径向向外部分和向下延伸经过所述内蜗壳外表面(122)的所述径向向内部分，并且其中所述多个夹板(120)围绕所述夹具凹槽(130)周向间隔开。

3.根据权利要求1所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，所述夹板(120)在所述轴向面向表面(126)处固定至所述内蜗壳(92)。

4.根据权利要求1所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，包括将所述夹板(120)连接至所述内蜗壳(92)的夹紧螺栓(124)。

5.根据权利要求4所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，所述内蜗壳(92)包括从所述轴向面向表面(126)轴向延伸的环形导向器脊部(136)，并且其中所述环形导向器脊部(136)设置在所述内蜗壳外表面(122)和所述夹紧螺栓(124)附接至所述内蜗壳(92)的附接点之间。

6.根据权利要求5所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，将所述夹紧螺栓(124)紧固至所述内蜗壳(92)，增加了施加至所述环形导向器脊部(136)的夹紧力和施加在所述内蜗壳(92)上的夹紧载荷。

7.根据权利要求5所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，所述轴向面向表面(126)包括推力反应表面(140)，所述推力反应表面(140)在所述内蜗壳外表面(122)和所述环形导向器脊部(136)之间轴向地延伸。

8.根据权利要求7所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，所述环形导向器脊部(136)从所述轴向面向表面(126)轴向地延伸超过所述推力反应表面(140)。

9.一种用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，所述涡轮增压器(12)包括安装在可旋转压气机螺柱(35)上的压气机叶轮(36)，所述压气机外壳(66)包括：

10.根据权利要求9所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，所述夹板(120)包括多个夹板(120)，每个所述夹板(120)具有嵌入到所述夹具凹槽(130)的所述径向向外部分和向下延伸经过所述内蜗壳外表面(122)的所述径向向内部分，并且其中所述多个夹板(120)围绕所述夹具凹槽(130)周向间隔开

11.根据权利要求9所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，所述夹紧螺栓(124)包括多个夹紧螺栓(124)，所述夹紧螺栓(124)将所述夹板(120)连接至所述内蜗壳(92)。

12.根据权利要求9所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，所述内蜗壳(92)包括从所述轴向面向表面(126)轴向延伸的环形导向器脊部(136)，并且其中所述环形导向器脊部(136)设置在所述内蜗壳外表面(122)和所述夹紧螺栓(124)附接至所述内蜗壳(92)的附接点之间。

13.根据权利要求12所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，将所述夹紧螺栓(124)紧固至所述内蜗壳(92)，增加了施加至所述环形导向器脊部(136)的夹紧力和施加在所述内蜗壳(92)、所述叶轮罩(94)和所述压气机扩散器(96)上的夹紧载荷。

14.根据权利要求12所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，所述轴向面向表面(126)包括推力反应表面(140)，所述推力反应表面(140)在所述内蜗壳外表面(122)和所述环形导向器脊部(136)之间轴向地延伸。

15.根据权利要求14所述的用于涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)，其中，所述环形导向器脊部(136)从所述轴向面向表面(126)轴向地延伸超过所述推力反应表面(140)。

技术总结一种用于涡轮增压器的压气机壳体可以包括外蜗壳和内蜗壳，该外蜗壳具有外蜗壳内表面，其带有限定在其中的夹具凹槽，该内蜗壳具有内蜗壳外表面和轴向面向表面。内蜗壳通过外蜗壳内表面嵌入外蜗壳中，且内蜗壳外表面面向外蜗壳内表面。内蜗壳用设置在夹具凹槽的轴向内侧的轴向面向表面来定位夹板包括嵌入夹具凹槽中的径向向外部分和向下延伸经过内蜗壳外表面的径向向内部分。当轴向载荷施加到内蜗壳上时，夹具凹槽和轴向面向表面接合夹板，以保持内蜗壳位于外蜗壳内。技术研发人员：G·R·塞维利亚受保护的技术使用者：前进铁轨机车有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18