用于内燃机的涡轮增压机的制作方法

本实用新型涉及一种用于内燃机的涡轮增压机。

背景技术：

us2014/0369811a1描述了一种用于内燃机的涡轮增压机的外壳。在此，在外壳的部分上构造有法兰，这些法兰具有平坦的、贯通的表面，用于安装其它外壳件。

技术实现要素：

本实用新型的任务是说明一种用于内燃机的涡轮增压机，其中在相关联的外壳件的区域内由热造成的应力减小。

按照本实用新型，对于开头提到的涡轮增压机来说，该任务利用一种用于内燃机的涡轮增压机来解决，所述涡轮增压机包括：涡轮外壳，所述涡轮外壳具有在其上成型的第一法兰件；和与所述涡轮外壳连接的轴承外壳，所述轴承外壳具有第二法兰件，其中所述第一法兰件和所述第二法兰件相互支撑，其中所述第一法兰件和第二法兰件借助于固定构件来相互紧固，其中，至少在所述第一法兰件上设置至少一个留空部，以便减小在关键区域内的尤其是由温度造成的材料应力。

通过在法兰件中有针对性地设置留空部，优选地在关于热应力方面关键的区域内的材料应力可以有利地被减小。

按照本实用新型的涡轮增压机具有至少一个轴承外壳，尤其是涡轮增压机的中心轴旋转安置在该轴承外壳中。轴承外壳优选地、但是不一定具有润滑剂通道，这些润滑剂通道用于对轴承支承进行润滑并且用于冷却外壳。经此，将轴承外壳热调节到低的温度水平。涡轮外壳与轴承外壳相邻而且与该轴承外壳通过法兰件连接。通过在涡轮外壳的法兰件上的留空部，可以抑制关于热应力方面不利的影响。这尤其是被视为法兰件的连接造成在外壳件之间的不利的并且大多数限定少的热过渡。

就本实用新型而言的固定构件可以是任何用于法兰件的持久的或者也能拆卸的连接的元件，例如夹紧构件、螺丝或类似的。

法兰件的连接优选地造成在涡轮外壳中移动的气体相对于外部空间的密封。同样优选地，该连接造成外壳件彼此间的机械支撑，使得外壳件在运行时也借助于法兰连接来保持其相对位置。

就本实用新型而言的关键区域是涡轮外壳或轴承外壳的如下部分区域，该部分区域在高温或低温下都具有特别高的机械应力。尤其涉及具有由热造成的机械应力的局部最大值的区域。在此，具有机械应力的最大值的区域不一定也是具有温度最大值的区域。由于大多数较大的热波动，常常在涡轮外壳上存在就本实用新型而言的关键区域。

在本实用新型的一个一般性的有利的实施方式中，留空部被构造为在法兰件的基本上圆环形的法兰表面内的中断.该法兰表面大多造成特别大的局部材料厚度，这对于由热造成的应力来说是不利的。通过在圆环形的法兰表面内的留空部，可以减小材料应力。

通常优选地，在法兰件的周向内分布地设置多个留空部、尤其是至少三个留空部。特别优选地，设置正好三个留空部。视需求而定，可以在相互支撑的法兰件中的仅仅一个法兰件上设置留空部，或者可以在两个法兰件上都设置留空部。

在此，在一个优选的细节设计中，该法兰表面具有封闭的环绕式环。特别优选地，该环在此用于涡轮外壳的轴向上起作用的气体密封。但是，在替选于此的结构形式中，留空部也可以径向地完全在法兰表面内延伸。在这种设计方案中，气体密封可以适宜地处在其它部位，例如借助于径向上起作用的环形密封而处在外壳件的轴向重叠的区域内。

通常有利地，留空部在法兰件的至少15度、优选地至少30度的角度范围内延伸。足够大的张角运行关于热应力方面的相对应地良好的补偿。为了维持法兰件的支撑作用，留空部优选地在小于120°、特别优选地小于100°的角度范围内延伸。

在本实用新型的一个经优化的实施方式中规定：多个、尤其是三个留空部在法兰件内分布地来布置。通过所述多个留空部实现了热应力的广泛分布的减小。

在本实用新型的一个特别有利的实施方式中规定：至少一个留空部以该关键区域覆盖。在此，尤其涉及沿关于法兰件的轴向的覆盖。

为了成本低的制造，可以规定：第一法兰件构造为涡轮外壳的以机器方式后处理的区域，尤其是借助于切削加工的区域。法兰件或外壳件尤其可以事先被成型为铸件。

成本特别低并且特别节省材料地可以规定：涡轮外壳构造为铸件、优选地由钢或铸铁构成的铸件，其中留空部的至少一个预制通过在法兰件上浇铸来构造。经此，后处理的可能的步骤花费不那么高，而且在浇铸时已经可以节省材料。

通常有利地，涡轮外壳构造为涡轮增压机的排气侧的涡轮的外壳。这些外壳件遭受特别大的热波动。但是，替选地或补充地，涡轮外壳也可以是涡轮增压机的压缩侧的涡轮的外壳。

在本实用新型的一个特别优选的实施方式中规定：关键区域和/或留空部布置在涡轮外壳的舌部。这种舌部构成弯曲成型的气体通道的端部区域而且定期地是外壳的特别承受热负荷的区域。

在一个适宜的细节设计中，固定构件包括环绕着法兰件的卡箍。这种卡箍、也称作“v形夹钳”是为了连接涡轮增压机的外壳件来说常见的并且经常使用的连接装置。视需求而定，它们也能够实现外壳件的可拆卸的连接。

本实用新型的其它优点和特征从随后描述的实施例中得到。

随后，本实用新型的优选的实施例被描述并且依据随附的附图进一步予以阐述。

附图说明

图1示出了根据现有技术的涡轮外壳的空间视图。

图2示出了按照本实用新型的涡轮增压机的空间总视图。

图3示出了按照本实用新型的涡轮外壳在最后的处理步骤之前的空间视图。

图4示出了在最后的处理步骤之后的图3的涡轮外壳。

具体实施方式

在图1中示出的根据现有技术的涡轮增压机1'具有材料统一地一体化构造的法兰件2'，该法兰件具有沿环绕方向连贯的、圆环形的法兰表面3'。

在按照本实用新型的涡轮增压机中，涡轮外壳1通过以像“v形夹钳”一样的卡箍4的形式的连接装置与涡轮增压机的轴承外壳5可拆卸地连接。该连接通过卡箍4环绕式地夹紧地作用在涡轮外壳1的第一法兰件2和轴承外壳5的第二法兰件6(在图2中在卡箍4下面)上来实现。

在此，第一法兰件2的法兰表面3和第二法兰件6的法兰表面(未示出)沿轴向彼此贴靠。经此，造成了外壳件(涡轮外壳1、轴承外壳5)彼此间的轴向支撑。沿轴向的形状配合可以通过卡箍4和法兰件2、6的另一径向上起作用的形状配合(未示出)以公知的方式来实现。

在当前情况下，涡轮外壳1是涡轮增压机的排气侧的涡轮外壳。相对应地，涡轮外壳1在运行时经受剧烈变化的温度。

按照本实用新型构造的第一法兰件2具有三个留空部7a、7b、7c，这三个留空部相对于现有技术(图1)以在那里贯通地圆环形的法兰表面来构造(参见图4)。这些留空部沿法兰件2或法兰表面3的周向延伸大约90°。分别在两个留空部7a、7b、7c之间对称分布地构造有法兰表面3的区域3a、3b、3c，这些区域以第二法兰件6的对置的法兰表面来支撑。这些区域3a、3b、3c分别沿周向延伸大约30°。

此外，通过这些区域3a、3b、3c的径向内部的端部，保证了上文提及的径向的形状配合。出于该原因，特别有利的是：至少三个这种区域3a、3b、3c在周向内分布地来设置或通过至少三个留空部7a、7b、7c形成。

这些留空部7a、7b、7c分别从法兰表面3的径向内部的端部8出发沿轴向延伸直至稍微超过法兰表面3的径向宽度的二分之一。

法兰表面3在这些留空部7a、7b、7c的延伸之外径向地贯通并且具有圆环9的形状。贯通的圆环9同样支撑在对置的法兰表面(未示出)上并且以这种方式在涡轮外壳1的内部与外部空间之间形成气体密封。

在这些区域3a、3b、3c的区域内，法兰表面3具有全部径向宽度，这在整体上导致与在现有技术中一样好的机械支撑。

在当前情况下，在法兰件1、6的相互支撑的法兰表面3之间没有设置其它密封9材料密封、弹性体密封等等)。

关于尤其温度变化引起的热应力方面特别关键的区域b处在用于引导气流的成型部的舌部(未示出)周围的涡轮外壳1内。在该区域b中大多存在由热造成的材料应力的局部最大值。

能识别出地，留空部7a沿轴向以涡轮外壳1的该区域b覆盖。仿真已经表明：在该区域内局部提高的材料应力或累积的等效的塑性变形可以从1.5％被减小到0.96％。

此外，通过具有在法兰表面3内的留空部7a、7b、7c的造型，通常可实现使从涡轮外壳1到轴承外壳5的热传递相对于现有技术降低大约25％。

为了制造按照本实用新型的涡轮增压机，这些留空部适宜地已经在涡轮外壳变形或浇铸时予以考虑。图3示出了紧接在浇铸之后并且在结束的处理步骤之前的涡轮外壳1。这里已经设置留空部7a、7b、7c作为材料凹陷部。

最后，在图3中示出的铸件(钢铸件或铁铸件)上进行切削加工，其中通过材料剥除尤其是将法兰表面3成型出来和/或加工到一定程度。相比于现有技术(图1)，该切削加工步骤关于剥除工具的途径方面实际上是相同的。因此能看出：整体上在成型时节省材料，但是也在最后的切削加工时节省材料和/或工具磨损。

附图标记列表

1'涡轮外壳(事先已知)

2'法兰件(事先已知)

3'法兰表面(事先已知)

1涡轮外壳

2第一法兰件

3法兰表面

3a、3b、3c法兰表面的区域

4固定构件、卡箍

5轴承外壳

6第二法兰件

7a第一留空部

7b第二留空部

7c第三留空部

8法兰表面3的径向内部端

9法兰表面3的圆环

b关键区域