压缩机轮的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压缩机轮，特别用于具有内部燃烧的发动机上的废气涡轮增压器的转子，所述压缩机轮具有叶片，所述叶片在所述轮的圆周方向彼此隔开，在压缩机运行期间，所述压缩机轮经历压缩流体的输入，特别经历低压下发动机侧流入的燃烧过程的废气。
[0002]本发明还涉及这种压缩机轮的制造。
【背景技术】
[0003]为了减少氮氧化物的排放，公知的是利用内部燃烧，特别是在柴油机中，以提供废气再循环，使得各种情况下均将较大量或较少量的废气供应至发动机的燃烧过程。在该联系中，一方面高压废气再循环是公知的，另一方面低压废气再循环也是公知的。
[0004]借助高压废气再循环，将直至400°C的热的废气再循环至内燃机的入口侧。这产生了进料至内部燃烧过程的空气被大幅加热，并由此只能使非常少的氧气为内部燃烧过程可用，使得能达到的内燃机功率保持相对较低的缺点。
[0005]借助于低压废气再循环，待被循环的废气在相应地显著降低的温度下从距离发动机较大距离处的排气管排出，并经历与已冷却的燃烧空气内部混合，再被导向发动机的入口侧。如果发动机的效率现将通过废气涡轮增压器得到提高，这是同样必须要在流经加压空气冷却器之前，通常之后，压缩来自压缩机阶段中涡轮增压器的压缩机轮的冷废气-空气混合物，该混合物流入到发动机的燃烧室中。通过该方式，氮氧化物排放很少的高性能内燃机是可能的，但是压缩机轮经受了超出正常的负载，因为研磨地起作用的颗粒和腐蚀地起作用的组件一起承载在再循环的废气中。这些物质具体为油和含水冷凝物，这些油和含水冷凝物由于露点下降在废气中行进，并可导致气穴现象。因为该原因，通常已尽力在涡轮增压器的压缩器阶段前的再循环的废气中避免蒸汽冷凝。为此目的，至今已提供分离与再循环的废气一起夹带的蒸汽的详细措施。
[0006]这是本发明的切入点，并将其目的是为使颗粒和蒸汽与过量的再循环的废气分离提供详细的措施。
[0007]根据本发明，该目的通过压缩机轮在压缩机运行期间适应于局部不同负载的具有局部不同的材料的表面来解决。
【发明内容】
[0008]本发明基于以下总体思想:替代“均一材料”的表面层，在压缩机轮上局部提供不同的表面材料，这些表面材料在压缩机运行期间最佳地适应于压缩机轮的各个局部负载。因此能实现用于超增压的内燃机上废气再循环的新理念，其中可省略具有气穴现象趋势的研磨颗粒或介质与再循环的废气的精细分离，因为压缩机轮的叶片在经受研磨或气穴负载并且充分耐腐蚀的区域中具有充分耐久且耐磨损的叶片表面或边缘。
[0009]为此，本发明利用以下实现:叶片通过研磨颗粒和气穴过程等在其流入侧的边缘主要经受高机械负载，而叶片表面基本仅暴露在再循环的废气的化学侵蚀中，特别是仅暴露在容纳于其中的磷酸和硫酸中。
[0010]因此，优选提供仅以抗腐蚀的方式设计流入侧的边缘外的叶片表面，并将叶片边缘仅提供在具有“铠装层(armour) ”的流入侧。
[0011]如果合适，如果提供用于铠装层的材料相对于再循环废气的腐蚀组件不具有充分的长期稳定性，上述铠装层还可经抗腐蚀地涂布。
[0012]本发明的特定的优点在于，至少在其实施方式中的作为径向压缩机轮的此类压缩机轮(规则地提供在常规涡轮增压器中)可以用相对较少的制造力制造。此外，有利的是，借助于局部不同的表面材料，可考虑压缩机轮的基材的任何强度限值。因此，薄的且由此轻质的表面层可被提供在此类区域中，在高旋转速度下，这些区域通过表面材料和伴随此出现的离心力经受特别高的负载。
[0013]在此联系中，必须首先强调，根据本发明的压缩机轮可由铝或相对轻的金属构成。有利地，由此，较轻的质量和相应的低惯性力矩可实现。由于根据本发明的局部不同的表面材料，尽管铝材料的仅仅有限的耐受性，不得不接受寿命方面没有降低。
[0014]如果合适，表面材料可局部不同地形成或构成。
[0015]形成压缩机轮的叶片的流入边缘的铠装层的表面层可在沿着流入边缘的叶片表面上或多或少地延展。
[0016]然而，以特别优选的方式，提供为规则，各种情况下形成铠装层的涂层被提供在位于压缩机轮的径向平面中的叶片端面上。如在下文中进一步示出的，从制造的观点可特别容易地实现此类盔甲。为了制造表面层，任何已知的涂布方法在原理上是适宜的，诸如等离子体喷涂、火焰和高速火焰喷涂、冷气喷涂、电弧喷涂以及PVD和CVD法。特别适宜的是借助于等离子体直流沉积或去除的层。
[0017]根据用于制造根据本发明的压缩机轮的优选方法，一般最初制造提供用于压缩机轮的铝或轻金属的固体坯料(solid blank)。以优选的方式，这可通过浇铸来实现。因此，该坯料提供为使得其外表面与待制造的压缩机轮的外封表面对应的形状。因为在径向压缩机轮的情况下，叶片的流入边缘通常位于压缩机轮的径向平面内，这种坯料通常具有圆盘型的径向端面。坯料在随后的机加工过程中可被整体或部分地形成到铠装材料(armourmaterial)的表面中，或被对应地涂覆，其中由于上述端面的平整形状以及该末端表面上可能的大面积层，得以实现坯料的表面材料和基底材料之间的非常好的键合。因此，在端面上提供有铠装材料的坯料以去除芯片或去除材料的方式进行机加工，以制造合符要求的压缩机轮的叶片。以此方式，然后可制得具有经铠装的流入边缘的合符要求的径向压缩机轮。在最终的加工步骤中，然后可抗腐蚀地处理叶片之间的叶片表面和中间空间，其中抗腐蚀的表面层可以衬底特有的(substrate-specific)沉积层和/或扩散层的形式以及衬底除外的(substrate-extraneous)沉积层和/或扩散层的形式制造。在耐腐蚀性充分的销装材料的情况下，如果仅仅邻接叶片的被铠装边缘的表面区域以抗腐蚀的方式形成，它是充分的。在此情况下，抗腐蚀表面层由此与流入边缘的铠装层头头接合。
[0018]反之，它还可能在经铠装的流入边缘上是抗腐蚀表面层延展至较大或较小的程度。
【附图说明】
[0019]另外，对于本发明的优选特征，参见权利要求书和以下【附图说明】，借助于此，更详细地描述了根据本发明的压缩机轮的特别优选的实施方式以及制造的优选形式。
[0020]不仅要求保护所述的或示出的特征组合，已示出的或已陈述的特征还可分别是本发明的实质。
[0021]在图中，示出了:
[0022]图1:根据本发明的径向压缩机轮的流入侧的顶视图；
[0023]图2:用于制造根据本发明的径向压缩机轮的坯料的分解侧视图；
[0024]图3:对应于图2的代表图，示出了借助于具有铠装材料的流入侧上坯料端面的涂层；
[0025]图4:通过从图3中所示的坯料去除材料制成的径向压缩机轮的分解前视图。
【具体实施方式】
[0026]图1中示出的径向压缩机轮I具有中心轴孔2，借助于该中心轴孔2，径向压缩机轮I可被布置在电机轴的相应段上，在涡轮增压器的情况下，该电机轴的相应段以可旋转地固定的方式是压缩机轮I与涡轮机轮连接。在涡轮增压器运行期间，涡轮机叶轮在涡轮机外罩内通过内燃机的废气流驱动，然后再驱动径向压缩机轮I。在该示出的实施例中，压缩机轮I具有6个主叶片3，在各种情况下，布置在辅助叶片4之间。所有的叶片3和4具有特定轮廓的边缘5，该边缘5的形状与未示出的压缩机外罩的内部轮廓相匹配，压缩机外罩接收径向压缩机轮I。因此，边缘5的轮廓和内罩的内表面彼此匹配，使得形成尽可能近的“密封间隙”。
[0027]压缩机外罩具有相对于压缩机轮的进口为轴向的入口，该入口将空气引导至被压缩机轮I压缩，或者将其他气体引导至压缩机轮I的主叶片3的流入边缘6。流入边缘6通常位于压缩机轮I的径向平面内，该径向平面式所有流入边缘6公共的。相对于主叶片3的流入边缘6，辅助叶片4的流体边缘通常轴向地偏向后部，因此图1的代表图中不能看见这些。
[0028]在低压废气再循环的情况下压缩机运行期间，主叶片3的流入边缘6经受格外高的机械负载，通过研磨颗粒或冷凝物颗粒以及水或油雾的气穴现象。
[0029]尽管如此，为了能确保压缩机轮I的长寿命，对主叶片3的流入边缘6提供铠装层7，该铠装层7在邻接流入边缘6的叶片表面上或多或少程度地延展。如上文已进一步解释的，为了产生铠装层7，原则上可以采用任何涂覆方法。
[0030]在图中，在压缩机轮I的轴线方向朝向后部偏移的辅助叶片4的流体边缘只经受较低的负载，使得在此不需要铠装层。然而，经受待被压缩的流体的压缩机轮I的所有表面暴露于待被压缩流体的化学侵蚀性组分，特别是硫酸和亚硫酸的腐蚀性影响中。因此，根据本发明提供用于抗腐蚀地涂覆这些表面。因此，抗腐蚀性涂层与铠装层7头头接合。相反，还可能使抗腐蚀性涂层至少在区域中与铠装层7重叠。
[0031]在下文中，更详细地解释用于制造压缩机轮I的第一优选方法。首先，参见图2，例如通过浇铸制造坯料8。例如参见图1，该坯料8具有外表面，该外表面具有待被制造的压缩机轮I的包封表面的形式。该坯料8在还需被制造的主叶片3的流入边缘6的区域中具有小的端面9，并且在坯料8相对的一侧具有大的端面10。
[0032]在以下方法步骤中，小的端面9的至少一个径向的外环形区通过材料去除被清洁，在形成为浇铸主体的坯料8的情况下，这意味着去除浇铸表层。
[0033]清洁后的环形区随后被提供用于铠装主叶片3的流入边缘6的材料涂覆，使得形成经涂覆或铠装的环形区11，该环形区11或多或少的是宽的