涡轮机安全壳的制作方法

本发明总体上涉及涡轮增压器，尤其涉及在涡轮工作轮故障的情况下具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、自然固有的材料限制、压气机或涡轮级部件的磨损、速度过快或者排气或进气中的碎片可能导致涡轮工作轮或压气机叶轮发生故障。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，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。

4、2017年1月17日授权的美国专利第9,546,563号(”'563专利“)公开了用于包括安全壳机匣的轴流式涡轮机的各种方法和系统。在一个示例中，用于发动机系统中的轴流式涡轮机包括涡轮盘/涡轮整体叶盘和容纳涡轮盘/涡轮整体叶盘的机匣，该机匣包括第一区域、第二区域和第三区域。第二区域的厚度取决于第一区域和第三区域之间的长度，并且第三区域具有在爆裂条件下保留涡轮盘/涡轮整体叶盘的一个或更多个碎片的爆裂强度。虽然有益，但期望在故障情况下有更好的涡轮工作轮安全壳。

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涡轮机组件。涡轮机组件可以包括联接至可旋转涡轮增压器轴的涡轮工作轮和至少部分地包围涡轮工作轮的涡轮机壳体。涡轮机壳体可以包括配置为引导排气流的排气扩散器、通过夹紧组件联接至排气扩散器的支撑构件、夹紧组件、扩散器间隙和支撑间隙。夹紧组件可以设置在排气扩散器上和支撑构件上。夹紧组件包括包容环和夹板。包容环可以包括通道。夹板可以设置在通道中。扩散器间隙可以设置在包容环和排气扩散器之间。支撑间隙可以设置在包容环和支撑构件之间。

2、在本发明的另一方面，公开了一种组装用于涡轮增压器的涡轮机壳体的方法。涡轮机壳体可以包括排气扩散器和环形支撑构件，排气扩散器配置为引导排气流。排气扩散器可以包括扩散器阶阶梯状部分，该扩散器阶梯状部分包括扩散器背部、扩散器平台、扩散器孔以及设置在扩散器背部和扩散器平台之间的扩散器底板。扩散器平台设置在扩散器底板的径向外侧。环形支撑构件可以包括支撑阶梯状部分，该支撑阶梯状部分包括支撑背部、支撑平台、支撑孔以及设置在支撑背部和支撑平台之间的支撑底板。该方法可以包括将包容环设置在支撑平台上和扩散器平台上，其中包容环包括通道，其中包容环与支撑底板重叠并且与扩散器底板重叠。该方法还可以包括将夹板嵌入通道内，该夹板设置在排气扩散器和支撑构件之间，该夹板包括夹孔。该方法还可以包括将紧固件嵌入扩散器孔、夹孔和支撑孔中，并且用紧固件将排气扩散器联接到支撑构件。当联接在一起时，安全壳通过夹板抵靠固定在扩散器背部，并且支撑构件通过紧固件固定到夹板上。当固定时，扩散器间隙设置在包容环和排气扩散器之间，并且支撑间隙设置在包容环和支撑构件之间。

3、在本发明的又一方面，公开了一种涡轮增压器。涡轮增压器可以包括可旋转的涡轮增压器轴、布置在涡轮机壳体中并且可操作地联接到涡轮增压器轴的涡轮工作轮。涡轮机壳体可以包括配置为引导排气流的排气扩散器、通过夹紧组件联接到排气扩散器的支撑构件、布置在排气扩散器和支撑构件上的夹紧组件、扩散器间隙和支撑间隙。夹紧组件可以包括包容环和夹板。包容环包括通道。容纳环可以是环形形状的。夹板设置于通道内。扩散器间隙可以设置在包容环和排气扩散器之间。支撑间隙可以设置在包容环和支撑构件之间。支撑间隙可以是l形形状。扩散器间隙可以是狭缝状形状。

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)的涡轮机组件(71)，所述涡轮机组件(71)包括：

2.根据权利要求1所述的涡轮机组件(71)，其中，所述支撑间隙(86)呈l形形状。

3.根据权利要求1所述的涡轮机组件(71)，其中，所述扩散器间隙(84)呈为狭缝状形状。

4.根据权利要求1所述的涡轮机组件(71)，其中，所述涡轮工作轮(32)包括被配置为可断裂接头的导向器减压构件(114)。

5.根据权利要求1所述的涡轮机组件(71)，其中，所述夹板(90)设置在所述排气扩散器(77)和所述支撑构件(81)之间。

6.根据权利要求5所述的涡轮机组件(71)，其中，所述排气扩散器(77)包括扩散器阶梯状部分(100)，所述扩散器阶梯状部分(100)包括扩散器背部(104)、扩散器平台(108)和扩散器底板(106)，所述扩散器底板(106)设置在所述扩散器背部(104)和所述扩散器平台(108)之间，所述扩散器平台(108)设置在所述扩散器底板(106)的径向外侧，

7.根据权利要求6所述的涡轮机组件(71)，其中，所述支撑构件(81)包括支撑阶梯状部分(126)，所述支撑阶梯状部分(126)包括支撑背部(128)、支撑平台(132)和设置在所述支撑背部(128)和所述支撑平台(132)之间的支撑底板(130)，

8.根据权利要求7所述的涡轮机组件(71)，其中，所述包容环(88)邻近所述扩散器背部(104)并且与所述支撑背部(128)间隔开。

9.一种组装用于涡轮增压器(12)的涡轮机壳体(72)的方法，所述涡轮机壳体(72)包括排气扩散器(77)和环形支撑构件(81)，所述排气扩散器(77)被配置为引导排气流，

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述支撑间隙(86)呈l形形状。

技术总结本发明公开了一种用于涡轮增压器(12)的涡轮机组件(71)及其组装方法。涡轮机组件(71)可以包括联接至可旋转涡轮增压器轴(34)的涡轮工作轮(32)以及至少部分地包围涡轮工作轮(32)的涡轮机壳体(72)。涡轮机壳体(72)可以包括被配置为引导排气流的排气扩散器(77)、通过夹紧组件(82)联接至排气扩散器(77)的支撑构件(81)、夹紧组件(82)、扩散器间隙(84)和支撑间隙(86)。夹紧组件(82)可以设置在排气扩散器(77)和支撑构件(81)上。夹紧组件(82)包括包容环(88)和夹板(90)。包容环(88)可以包括通道(92)。夹板(90)可以设置在通道(92)中。扩散器间隙(84)可以设置在包容环(88)和排气扩散器(77)之间。支撑间隙(86)可以设置在包容环(88)和支撑构件(81)之间。技术研发人员：G·R·塞维利亚,S·W·欧莫利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：2024/7/9