径向压缩机的压缩机壳体的制作方法
【专利摘要】描述了一种尤其机动车的内燃机的涡轮增压机的径向压缩机的压缩机壳体（16），其具有至少一个壳体部件（10、12）。设置了压缩机叶轮接纳空间（56）以及关于压缩机叶轮的旋转轴线（18）在径向外部包围该压缩机叶轮接纳空间的螺旋通道（46）。单独的轮廓环（14）布置在所述至少一个壳体部件（10）内部，该壳体部件至少在径向外部包围螺旋通道（46）。该轮廓环（14）形成了螺旋通道（46）的径向外部的内轮廓的至少一个区段（44）。
【专利说明】径向压缩机的压缩机壳体
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种特别是机动车的尤其内燃机的涡轮增压机的径向压缩机的压缩机壳体，其具有至少一个壳体部件，其中设置压缩机叶轮接纳空间和关于压缩机叶轮的旋转轴线在径向外部包围该压缩机叶轮接纳空间的螺旋通道。
【背景技术】
[0002]由DE 10 2011 017 052 Al公开了一种特别是机动车的尤其内燃机的涡轮增压机的径向压缩机的压缩机壳体，其具有至少两个至少部分地由塑料制成的壳体部件。设置了压缩机叶轮接纳空间以及关于压缩机叶轮的旋转轴线在径向外部包围该压缩机叶轮接纳空间的螺旋通道。至少部分地环形包围压缩机叶轮接纳空间的保险结构沿径向方向布置在压缩机叶轮接纳空间和螺旋通道之间。该保险结构具有单独的破裂保护环，该破裂保护环具有管状的沿圆周包围压缩机叶轮接纳空间的壁区段，该破裂保护环在压缩机壳体中固定地布置在其位置中。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于设计开头所述类型的压缩机壳体，该压缩机壳体可以简单地制造并且是牢固的。利用该压缩机壳体应该能够实现压缩方面尽可能高的效率。应该在材料使用和重量方面进行优化。
[0004]所述目的按本发明通过以下方式来实现:在至少一个壳体部件内部布置单独的轮廓环，该壳体部件至少在径向外部包围螺旋通道，并且该轮廓环形成了螺旋通道的径向外部的内轮廓的至少一个区段。
[0005]内燃机的用径向压缩机或者说离心式压缩机(Radialverdichter)压缩的气体、特别是压缩的燃烧空气以已知的方式在螺旋通道中流动。该螺旋通道沿圆周包围压缩机叶轮的旋转轴线。其待流过的横截面根据观察方向沿圆周减少或增加。
[0006]按本发明将单独的轮廓环布置在至少一个壳体部件中。有利地，可以将轮廓环插入到至少一个壳体部件中。因此该轮廓环也可以称作插入环。利用轮廓环形成螺旋通道的内轮廓的一部分。螺旋通道的内轮廓表明了形成螺旋通道的壁区段的壁曲线。通过轮廓环形成的内轮廓区段位于螺旋通道的关于旋转轴线在径向外部的内侧上。内轮廓区段基本上位于螺旋通道的、径向对置于压缩机叶轮接纳空间的一侧上。
[0007]利用轮廓环可以简单地实现复杂的螺旋通道几何形状。借助于复杂的螺旋通道几何形状能够提高径向压缩机的效率。
[0008]轮廓环作为单独部件在安装时能简单地插入至少一个壳体部件中。
[0009]所述轮廓环关于其功能简单地进行优化。轮廓环可以有利地关于螺旋通道的流动轮廓进行优化。
[0010]通过使用轮廓环能够更简单地、特别是利用更少的材料花费和/或装配花费和/或成本花费来实现压缩机壳体。该轮廓环本身可以作为单一部件实现。
[0011]有利地，轮廓环可以固定地与至少一个壳体部件相连接。该轮廓环能够与至少一个壳体部件材料配合地、特别是借助焊接和/或粘贴、和/或形状配合地、特别是借助定位连接和/或螺纹连接和/或卡口式连接、和/或力配合地、特别是借助压配合连接进行连接。所述轮廓环也可以借助于其它类型的连接、特别是旋转和/或插接连接与至少一个壳体部件相连接。
[0012]所述轮廓环能够可分开地布置在至少一个壳体部件中。替代地，所述轮廓环能够可破坏地可分开地布置在至少一个壳体部件中。
[0013]有利地，所述轮廓环能够在朝向周围环境密封的区域内布置在至少一个壳体部件中。以这种方式该轮廓环本身不需要具有密封功能。轮廓环与至少一个壳体部件之间可能的连接位置也不必向外密封。所述轮廓环能够如此简单地进行设计。
[0014]在一种有利的实施方式中，所述至少一个壳体部件能够形成螺旋通道的内轮廓的一部件。
[0015]有利地，该轮廓环能够接受所述至少一个壳体部件的至少一个后切部的形状。由此该轮廓环代替在所述至少一个壳体部件的侧面上螺旋通道的内轮廓的相应的区段。利用轮廓环代替至少一个后切部能够形成螺旋通道的关于其轮廓沿圆周的延伸部。总之，所述径向压缩机的压缩机效率相对于没有后切部或轮廓环的径向压缩机得到了提高。
[0016]通过该轮廓环能够放弃在所述至少一个壳体部件的侧面上的后切部、尤其关于旋转轴线在径向外部的后切部。该至少一个壳体部件能够如此在螺旋通道的区域内敞开。该至少一个壳体部件可以构造成至少在制造时更好地被接近。以这种方式能够简化至少一个壳体部件的制造。
[0017]有利地，所述至少一个壳体部件能够铸造或者注塑。结构元件能够以已知的方式称作后切部(Hinterschnitt)或沉切部(Hinterschneidung),该结构元件自由地在至少一个壳体部件、尤其铸件上突出。该后切部会使下述情况变得困难或妨碍可下述情况:所述至少一个壳体部件能够从其模具、尤其铸模被去除。可以通过减少后切部的数量来简化所述至少一个壳体部件的脱模。用于制造至少一个在螺旋通道的区域中具有最多一个后切部的壳体部件的铸造方法可以比用于制造具有多个后切部的压缩机壳体的铸造方法更简单。具有多个后切部的压缩机壳体尤其可以根据冷硬铸造方法来制造。
[0018]有利地，所述至少一个壳体部件可以不具有后切部。从而能够简化至少一个壳体部件的脱模。
[0019]有利地，所述至少一个壳体部件能够具有用于轮廓环的壳体侧的轮廓环接纳部。壳体侧的轮廓环接纳部能够有利地关于旋转轴线位于径向外部。在壳体侧的轮廓环接纳部中简单地定位和/或保持轮廓环。
[0020]有利地，所述至少一个壳体部件可以是压缩机壳体的上部件。壳体部件能够有利地称作上部件，该壳体部件布置在关于旋转轴线轴向背对涡轮增压机的一侧上。
[0021]在另一有利的实施方式中，所述至少一个壳体部件能够布置在径向压缩机的轴承座上。
[0022]该轴承座能够用于支承压缩机叶轮。为此，该轴承座能够承载用于压缩机叶轮的相应的轴承。
[0023]有利地，该轴承座可以是铸造件。
[0024]有利地，该轴承座可以在接触面上、尤其朝向压缩机壳体进行机械加工。
[0025]有利地，所述至少一个壳体部件能够具有轴承座接纳部，该轴承座接纳部能够在装配时容纳轴承座的相应的区段。
[0026]有利地，所述轴承座接纳部能够关于旋转轴线在径向外部包围所述轴承座。
[0027]有利地，所述轴承座接纳部并且必要时壳体侧的轮廓环接纳部能够相互过渡。
[0028]至少一个壳体部件能够与轴承座固定地连接、尤其螺纹连接。所述至少一个壳体部件与轴承座之间的连接可以有利地至少针对待密封的气体是密封的。至少一个壳体部件也能以其它方式与轴承座连接。
[0029]在另一种有利的实施方式中，所述轮廓环能够布置在至少一个壳体部件与轴承座之间。
[0030]有利地，轮廓环能够插入到至少一个壳体部件中，必要时插入到相应的壳体侧的接纳部中。
[0031]有利地，轴承座可以具有用于轮廓环的轴承座侧的轮廓环接纳部。在轴承座侧的轮廓环接纳部中能够简单地定位并且保持轮廓环。能够放弃将轮廓环单独固定在至少一个壳体部件上或者壳体部件中。
[0032]所述至少一个壳体部件能够例如插入的轮廓环与轴承座连接。尤其可以将至少一个壳体部件插到轴承座上。在此，所述轮廓环能够有利地固定、尤其夹紧在至少一个壳体部件和轴承座之间。
[0033]在另一种有利的实施方式中，所述压缩机壳体能够具有至少两个壳体部件。
[0034]通过这种方式，两个壳体部件中每一个能够以最佳的方式单独构造。壳体部件中的每一个本身能够简单地构造。壳体部件中的每一个本身可以有利地没有后切部。以这种方式，壳体部件能够分别简单地进行制造，尤其是脱模。
[0035]有利地，两个壳体部件能够由不同的材料实现。
[0036]有利地，两个壳体部件能够根据不同的制造方法进行制造。
[0037]所述壳体部件中的每个能够形成螺旋通道的内轮廓的一区段。通过组装壳体部件和轮廓环能够实现用于螺旋通道的复杂的形状。能够如此放弃为了实现这种具有仅仅一个壳体部件的复杂的螺旋通道所需的后切部。
[0038]在另一有利的实施方式中，可以在所述壳体部件之一中布置轮廓环，并且另外的壳体部件可以至少一起界定压缩机叶轮接纳空间。
[0039]以这种方式能够优化具有轮廓环的至少一个壳体部件，该轮廓环用于壳体部件的固定并且必要时用于实现螺旋通道的内轮廓的一区段。所述另外的壳体部件能够优化用于界定压缩机叶轮接纳空间。所述另外的壳体部件也可以额外地至少一起形成螺旋通道的内轮廓的一区段。
[0040]所述压缩机壳体能够有利地具有上面已经提到的上部件和中间部件。在上部件中能够有利地布置轮廓环。该中间部件能够有利地关于旋转轴线在径向外部包围压缩机叶轮接纳空间并且界定该压缩机叶轮接纳空间。
[0041 ] 为了装配压缩机壳体能够有利地将轮廓环和中间部件插入上部件中。该中间部件能够有利地与上部件连接，尤其是焊接、粘贴和/或压入。上部件连同轮廓环和中间部件必要时可以装配到轴承座上。
[0042]在另一种有利的实施方式中，所述轮廓环能够具有塑料、尤其弹性体和/或金属，或者由这种材料制成。
[0043]由塑料能够简单地实现轮廓环。塑料能够简单地成形。
[0044]所述轮廓环能够由具有较小重量的塑料实现。
[0045]所述轮廓环能够有利地尤其由塑料通过注塑、浇铸、挤压、烧结或其它机械方式制成。
[0046]在另一有利的实施方式中，所述轮廓环可以具有纤维状和/或垫子状(mattenartig)的材料或者由这种材料制成。
[0047]用纤维状的和/或垫子状的材料能够改善轮廓环的机械稳定性、尤其可延展性。尤其能够提高其断裂强度。
[0048]纤维状的和/或垫子状的材料能够有利地用树脂浸溃。以这种方式能够进一步改善机械稳定性，尤其可延展性。
[0049]在另一种有利的实施方式中，可以将轮廓环设计成破裂保护环(Berstschutzring)0
[0050]因此所述轮廓环能够适合作为外壳辅助件。所述轮廓环能够有利地由类似于弹性体的材料制成。如此能够进一步改善其断裂安全性。
[0051]如果压缩机叶轮破裂，轮廓环能够防止压缩机叶轮的叶轮部件击打穿过压缩机壳体。至少所述轮廓环能够以如此程度削减或补偿叶轮部件的动能，即能够捕获破裂的叶轮部件或者将其转向。
[0052]在另一种有利的实施方式中，所述至少一个壳体部件可以至少部分地由塑料制成。
[0053]塑料部件能够简单地实现。其能够简单地成形、尤其注塑或铸造。由塑料也可以实现复杂的形状。所述至少一个壳体部件能够由具有较小重量的塑料制成。
[0054]压缩机壳体的所有壳体部件能够有利地由塑料制成或者具有塑料。
[0055]径向压缩机的压缩机壳体能够布置在内燃机的废气涡轮增压机中或上或者布置在内燃机的电驱动的压缩机(“E-增压器”)上。压缩机壳体同样可以是以其它方式驱动的压缩机的壳体。
【专利附图】
【附图说明】
[0056]本发明的其它优点、特征以及细节从下面的描述中获得，在该描述中根据附图更详细地解释本发明的实施例。本领域技术人员也可以有针对性地单独考虑在附图、说明书以及权利要求中组合公开的特征并且将这些特征组合成其它有意义的组合。
[0057]唯一的附图示意性地示出了径向压缩机的压缩机壳体的一半的轴向剖面，其中在压缩机壳体的上部件中布置了轮廓环，利用该轮廓环实现了螺旋通道的内轮廓的一个区段。
[0058]附图中相同的部件具有相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0059]附图示出了用于内燃机的废气涡轮增压机的径向压缩机的、由两个壳体部件、SP上部件10和中间部件12以及轮廓环14形成的壳体16的一半的横截面。内燃机的废气驱动了涡轮，该涡轮不可相对转动地与附图中未示出的压缩机叶轮连接。该压缩机叶轮在壳体16中围绕附图中示出的旋转轴线18可旋转地进行支承。通过压缩机叶轮旋转，燃烧空气在内燃机的吸气通道中吸入并且被压缩至提高的增压压力，在该增压压力下将燃烧空气输入内燃机的气缸。
[0060]只要没有其它说明，旋转轴线18形成了用于“轴向”、“径向”、“同轴”、“沿圆周”以及“沿圆周方向”这些说法的参照。
[0061]上部件10、中间部件12以及轮廓环14分别沿圆周包围旋转轴线18。上部件10、中间部件12和轮廓环14由热塑性塑料制成。
[0062]在上部件10内部布置了中间部件12。在该上部件10上构造了第一连接区域20和第二连接区域22。
[0063]中间部件12的同轴的气缸区段24的相应的径向外部的圆周侧位于连接区域20上。
[0064]第二连接区域22沿圆周并且沿径向延伸。中间部件12的圆形区段32的端面26位于第二连接区域22上。该气缸区段24 —体地逐渐变为中间部件12的圆形区段32。
[0065]第一连接区域20和气缸区段24以及第二连接区域22和端面26分别形成了焊接区域。
[0066]在上部件10上形成了附图中向下敞开的上部拱形区段28，该拱形区段沿圆周环形地延伸。在该拱形区段的附图中下部的、沿轴向方向朝向中间部件12的一侧上，上部边缘区段28形成了向下敞开的沿圆周的盆。径向的连接面22位于上部拱形区段28的径向内部的端部上。中间部件12的圆形区段32的内轮廓过渡到上部件10的上部拱形区段28的内轮廓中。中间部件12上的圆形区段32省下了上部件10上相应的径向内部的后切部。
[0067]在径向外部的圆周侧上，上部拱形区段28过渡到轴向延伸的柱形的套筒区段34中。该套筒区段34沿轴向伸出中间部件12的圆形区段32的轴向对置于端面26的底侧。
[0068]在径向内部的圆周侧上，套筒区段34具有阶梯36。该阶梯36轴向地大致位于径向的连接面22的高度上。从上部拱形区段28沿轴向看在阶梯36之后存在径向向外位移的轴向轮廓环接纳部38。该轴向轮廓环接纳部38在其沿轴向背对阶梯36的一侧上过渡到轴承环接纳部40中。轴向轮廓环接纳部38和轴承环接纳部40在径向外部沿着假想的同轴的气缸外壳延伸。
[0069]轮廓环14的同轴的柱形的固定区段42的径向外部的圆周侧贴靠在轴向轮廓环接纳部38的径向内部的圆周侧上。固定区段42利用边缘贴靠在轮廓环接纳部38的阶梯36上。套筒区段34沿轴向伸出固定区段42。沿轴向在固定区段42之后设置轴承环接纳部40。
[0070]轮廓环14在径向内部具有环形的下部外侧的拱形区段44。该下部外侧的拱形区段44利用其径向外部的边缘与固定区段42的、朝向轴向轮廓环接纳部38的阶梯36的边缘一体连接。下部外侧的拱形区段44的径向内部的边缘沿轴向看大致位于固定区段42的、背离轴向轮廓环接纳部38的阶梯36的下部边缘的高度上。该下部外侧的拱形区段44省下了上部件10上相应的径向外部的后切部。
[0071]上部件10上的上部拱形区段28、中间部件12上的圆形区段32以及轮廓环14上的下部外侧的拱形区段44形成了螺旋通道46。内燃机的利用径向压缩机压缩的燃烧空气以已知的方式在螺旋通道46中流动。其待流过的横截面根据观察方向沿圆周减少或增加。下部外侧的拱形区段44与圆形区段32之间的环形隙部48形成了燃烧空气进入螺旋通道46的入口。此外，螺旋通道46具有附图中未示出的用于燃烧空气的出口。
[0072]在上部件10和中间部件12之间还存在环绕的环形空间50。该环形空间50在径向外部包围气缸区段24。
[0073]轮廓环14借助于到上部件10的轮廓环接纳部38中的力配合的插接连接而固定在其位置中。
[0074]上部件10插到轴承座52的端侧上。在此，轴承座接纳部40包围轴承座52的径向外部的圆周侧上的端部区段。轴承座52的朝向中间部件12的端侧与中间部件12的底侧间隔开，从而形成隙部54。该隙部54将气缸区段24内部中的压缩机叶轮接纳空间56与螺旋通道46的环形隙部48连接。此外，该轴承座52具有附图中未示出的用于压缩机叶轮的轴承。该压缩机叶轮布置在压缩机叶轮接纳空间56中，然而同样伸入隙部54中。该轴承与旋转轴线同轴。经由隙部54和环形隙部48，能够将燃烧空气从压缩机叶轮接纳空间56输入螺旋通道46。
[0075]在端侧上，轴承座52在径向外部具有沿圆周的并且径向延伸的径向轮廓环接纳部58。在该径向轮廓环接纳部58中设置轮廓环14的下部外侧的固定区段42的以及拱形区段44的、背对轴向轮廓环接纳部38的阶梯36的下部边缘。如此将轮廓环14定位并且保持在上部件10和轴承座52之间。
[0076]为了制造壳体16，单独地由塑料制成上部件10、中间部件12以及轮廓环14。
[0077]该轮廓环14力配合地沿轴向插入到上部件10的轴向轮廓环接纳部38中。该中间部件12沿轴向插入到上部件10中，从而上部件10的连接区域20和22和气缸区段24以及中间部件12的端面26相互贴靠。随后将上部件10和中间部件12相互焊接。
[0078]随后将压缩机叶轮插入压缩机叶轮接纳空间56中，且将轴承座52装到上部件10上，使得轮廓环14固定在轴承座52和上部件10之间。
【权利要求】
1.特别是机动车的径向压缩机的压缩机壳体(16)，具有至少一个壳体部件(10、12)，其中设置压缩机叶轮接纳空间(56)以及关于压缩机叶轮的旋转轴线(18)在径向外部包围所述压缩机叶轮接纳空间的螺旋通道(46)，其特征在于，单独的轮廓环(14)布置在所述至少一个壳体部件(10)内部，所述壳体部件至少在径向外部包围所述螺旋通道(46)，并且所述轮廓环形成了所述螺旋通道(46)的径向外部的内轮廓的至少一个区段(44)。
2.按权利要求1所述的压缩机壳体，其特征在于，所述至少一个壳体部件(10)形成了螺旋通道(46)的内轮廓的一部件(28)。
3.按权利要求1或2所述的压缩机壳体，其特征在于，所述至少一个壳体部件(10)布置在径向压缩机的轴承座(52)上。
4.按上述权利要求中任一项所述的压缩机壳体，其特征在于，所述轮廓环(14)布置在所述至少一个壳体部件(10)和轴承座(52)之间。
5.按上述权利要求中任一项所述的压缩机壳体，其特征在于，所述压缩机壳体(16)具有至少两个壳体部件(10、12)。
6.按上述权利要求所述的压缩机壳体，其特征在于，在所述壳体部件之一(10)中布置了所述轮廓环(14)，并且所述壳体部件中的另一个(12)至少一起界定了压缩机叶轮接纳空间(56)。
7.按上述权利要求中任一项所述的压缩机壳体，其特征在于，所述轮廓环(14)具有塑料、尤其弹性体和/或金属，或者由这种材料制成。
8.按上述权利要求中任一项所述的压缩机壳体，其特征在于，所述轮廓环(14)具有纤维状的和/或垫子状的材料或者由这种材料制成。
9.按上述权利要求中任一项所述的压缩机壳体，其特征在于，所述轮廓环(14)构造成破裂保护环。
10.按上述权利要求中任一项所述的压缩机壳体，其特征在于，所述至少一个壳体部件(10、12)至少部分地由塑料制成。
【文档编号】F04D29/42GK104279191SQ201410327201
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】H.席克 申请人:曼 · 胡默尔有限公司