压气机壳体的制作方法

本发明总体上涉及涡轮增压器，更具体地说，涉及在压气机叶轮发生故障时具有防爆功能的涡轮增压器。

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，采用涡轮增压器为发动机提供压缩空气以用于燃烧。涡轮增压器压缩流入发动机的空气，从而将更多空气送入发动机的燃烧室。空气供应量的增加使发动机燃烧室中的燃料燃烧量增加，从而提高了发动机的功率输出。

2、典型的涡轮增压器包括轴、与轴的一端相连的涡轮机叶轮、与轴的另一端相连的压气机叶轮(有时称为“压气机轮”)以及用于支撑轴的轴承。相互连接的独立壳体将压气机叶轮、涡轮机叶轮和轴承包围起来。发动机排出的废气在涡轮机叶轮上膨胀并带动涡轮机叶轮旋转。涡轮机叶轮又通过轴带动压气机叶轮旋转。压气机叶轮吸收周围环境中的冷空气，并将压缩空气送入发动机的燃烧室。

3、天然固有材料的限制、压气机或涡轮机级部件的磨损、过快的速度或排气中或进气中的杂质都可能导致涡轮机叶轮或压气机叶轮故障。为防止涡轮机叶轮或压气机叶轮发生故障时碎片或油喷出，涡轮增压器通常依靠围绕在叶轮周围的巨大壳体来吸收故障时释放的巨大能量。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、于2021年5月27日公开的美国公开第2021/0156304号(“'304号公开”)公开了涡轮机护罩的各种系统和方法。在一个实例中，涡轮机包括壳体和转子，转子可旋转地联接到壳体并被配置为在转子和工作流体之间传递能量。壳体包括容纳转子的护罩，护罩包括内壳、外壳和位于内壳与外壳之间的网格结构。在有利的情况下，需要一种更好的护罩，以便在故障状态期间保护叶轮。

技术实现思路

1、在本发明的一方面中，公开了一种用于涡轮增压器的压气机壳体，涡轮增压器包括可旋转的压气机叶轮，压气机叶轮具有穿过其中的孔。压气机壳体可以包括外蜗壳、腔体、叶轮盖、压气机扩压器和内蜗壳。外蜗壳配置为围绕孔设置。外蜗壳包括后壁和弧形包盖。弧形包盖限定气流通道。后壁从弧形包盖径向向内延伸。后壁可以包括接收部和第一多个环形台阶。接收部配置为接收对准销，对准销将压气机扩压器定位在压气机壳体中。腔体至少部分由外蜗壳的后壁和叶轮盖限定。腔体用于接收压气机叶轮。叶轮盖配置为在压气机叶轮的故障状态期间在与压气机叶轮碰撞时碎裂。

2、叶轮盖位于内蜗壳和腔体之间。压气机扩压器设置于后壁和叶轮盖之间。

3、压气机扩压器包括环形本体、多个翅片和对准销，翅片设置于环形本体和叶轮盖之间。对准销设置于外蜗壳的后壁的接收部内。内蜗壳设置于外蜗壳和叶轮盖之间。内蜗壳包括桥架和内环。桥架延伸在叶轮盖的第一端和第二端之间。桥架和叶轮盖限定腔室。内环、桥架和叶轮盖限定设置于腔室内的袋状空隙。

4、在本发明的另一方面中，公开一种用于组装涡轮增压器的压气机壳体的方法，涡轮增压器包括可旋转的压气机叶轮，叶轮包括穿过其中的孔。该方法可以包括将外蜗壳围绕涡轮增压器轴设置。外蜗壳包括后壁和弧形包盖。弧形包盖限定气流通道。后壁从弧形包盖径向向内延伸。后壁包括接收部和第一多个环形台阶。接收部配置为接收对准销，对准销将压气机扩压器定位在压气机壳体中。该方法还可以包括将外蜗壳后壁和叶轮盖布置成至少部分地形成腔体，腔体配置为接收压气机叶轮，其中叶轮盖设置在内蜗壳和空腔之间，叶轮盖配置为在压气机叶轮的故障状态期间在与压气机叶轮碰撞时碎裂。该方法还可以包括在后壁和叶轮盖之间设置压气机扩压器，压气机扩压器包括环形本体、多个翅片和对准销，翅片设置于环形本体和叶轮盖之间，对准销设置于外蜗壳的后壁的接收部内。该方法还可以包括将内蜗壳设置在外蜗壳和叶轮盖之间。内蜗壳包括桥架和内环。桥架延伸在叶轮盖的第一端和第二端之间。桥架和叶轮盖限定腔室。内环、桥架和叶轮盖限定设置于腔室内的袋状空隙。

5、在本发明的又一方面中，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、压气机叶轮和压气机壳体。压气机叶轮设置在腔体中，并通过与可旋转的涡轮增压器轴联接的螺柱进行安装。压气机叶轮包括鼻端、毂端和多个叶片，叶片设置于鼻端和毂端之间。每个叶片都有轮缘。压气机壳体包括外蜗壳、腔体、叶轮盖、压气机扩压器和内蜗壳。外蜗壳围绕螺柱布置。外蜗壳包括后壁和弧形包盖。弧形包盖限定气流通道。后壁从弧形包盖径向向内延伸。后壁靠近压气机叶轮并与之间隔开。后壁包括接收部和第一多个环形台阶。接收部配置为接收对准销，对准销将压气机扩压器定位在压气机壳体中。腔体至少部分由外蜗壳后壁和叶轮盖限定。叶轮盖配置为在压气机叶轮的故障状态期间在与压气机叶轮碰撞时碎裂。叶轮盖设置于内蜗壳和压气机叶轮之间。压气机扩压器设置于后壁和叶轮盖之间。压气机扩压器包括环形本体、翅片和对准销。翅片从环形本体延伸至叶轮盖。对准销设置于外蜗壳的后壁的接收部内。内蜗壳设置于外蜗壳和叶轮盖之间。内蜗壳包括桥架和内环。桥架从叶轮盖的第一端延伸到第二端。桥架和叶轮盖限定腔室。内环、桥架和叶轮盖限定设置于腔室内的袋状空隙。

6、其他方面由本专利的权利要求书限定。

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)包括可旋转的压气机叶轮(36)，所述压气机叶轮(36)具有穿过其中的孔(86)，所述压气机壳体(66)包括：

2.根据权利要求1所述的压气机壳体(66)，其中，所述外蜗壳(98)的所述后壁(96)还包括环形槽(102)，所述环形槽(102)被配置为接收从所述压气机叶轮(36)的后表面(94)向外突出的平衡环(92)，所述环形槽(102)被配置为与所述平衡环(92)间隔开。

3.根据权利要求2所述的压气机壳体(66)，其中，所述外蜗壳(98)的所述后壁(96)还包括第二多个环形台阶(126b)，其中，所述环形槽(102)设置于所述第一多个环形台阶(126a)和所述第二多个环形台阶(126b)之间。

4.根据权利要求3所述的压气机壳体(66)，其中，所述环形槽(102)、所述第一多个环形台阶(126a)和所述第二多个环形台阶(126b)设置在所述后壁(96)的前表面(122)上，所述前表面(122)邻近所述腔体(104)。

5.根据权利要求2所述的压气机壳体(66)，其中，所述叶轮盖(106)由易碎金属制成。

6.根据权利要求5所述的压气机壳体(66)，其中，所述压气机壳体(66)还包括设置在所述腔体(104)中的插入件(112)，所述插入件(112)设置为靠近所述压气机叶轮(36)的鼻端(82)。

7.根据权利要求1所述的压气机壳体(66)，

8.根据权利要求7所述的压气机壳体(66)，

9.一种用于组装涡轮增压器(12)的压气机壳体(66)的方法，所述涡轮增压器(12)包括可旋转的压气机叶轮(36)，所述压气机叶轮(36)包括穿过其中的孔(86)，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述外蜗壳(98)的所述后壁(96)还包括环形槽(102)，所述环形槽(102)被配置为接收从所述压气机叶轮(36)的后表面(94)向外突出的平衡环(92)，所述环形槽(102)被配置为与所述平衡环(92)间隔开。

技术总结公开了一种压气机壳体(66)及其组装方法。压气机壳体(66)可以包括外蜗壳(98)、腔体(104)、叶轮盖(106)、压气机扩压器(108)和内蜗壳(110)。外蜗壳(98)包括后壁(96)和弧形包盖(116)。后壁(96)可以包括接收部(124)和第一多个环形台阶(126a)。接收部(124)被配置为接收对准销(136)。腔体(104)被配置为接收压气机叶轮(36)，并且至少部分地由外蜗壳(98)的后壁(96)和叶轮盖(106)限定。叶轮盖(106)被配置为在压气机叶轮(36)的故障状态期间在与压气机叶轮碰撞时碎裂。叶轮盖(106)设置于内蜗壳(110)和腔体(104)之间。压气机扩压器(108)设置于后壁(96)和叶轮盖(106)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