废气涡轮增压器壳体的位置固定
技术领域
本发明涉及一种具有壳体的集成的位置固定(position securement)的涡轮增压器以及涉及一种用于生产这样的涡轮增压器的方法。
背景技术
例如由于旋转的部件，较大的力作用在废气涡轮增压器的部件上。为了将涡轮增压器的壳体和定子部件固定以防旋转和轴向移动，通常需要附加的部件和连接元件诸如例如接合销(dowel pin)或螺栓。由于另外的部件，零件的数量大幅增长，这导致昂贵的安装和高材料耗费。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种具有壳体的集成的位置固定的涡轮增压器和一种用于制造这样的涡轮增压器的方法，其减少安装耗费和零件的数量。
该目的通过根据权利要求1的特征组合来实现。
根据本发明，提出具有壳体和至少一个定子的涡轮增压器。壳体和/或定子包括内壳体部件和外壳体部件，其以内部区段直接抵靠内壳体部件的侧向部分并且覆盖侧向部分。相应的侧向部分和相应的内部部分以这样的方式形成使得它们一起形成形状配合连接(positive-locking connection)，其将相应的内壳体部件和相应的外壳体部件固定以防相对于彼此沿着涡轮增压器的纵轴线的相对位置变化并且/或者以防围绕该纵轴线的旋转。而且，相应的内壳体部件和/或相应的外壳体部件至少部分地通过增材式制造来生产。通过使用增材式制造方法诸如例如3D打印方法，可将位置固定部直接集成在部件中。在此有利的例如是，部件数量减少并且因此涡轮增压器的重量和生产成本也降低。除此之外，通过形状配合连接可避免安装错误。总之，由于更轻的和/或分段的部件，安装和维护耗费被优化。通过形状配合连接，附加地改善涡轮增压器的包容安全性(containment safety)和因此其产品安全性。
优选地，涡轮增压器设计成使得内壳体部件的侧向区段和/或外壳体部件的内部区段完全通过增材式制造来生产或产生。这是特别有利的，因为力(其采用位置固定来抵抗)作用在这两个壳体部件的侧向区段上。以该方式，位置固定可精确地适配于相应的涡轮增压器的需要。
在一有利的实施方案中设置成，侧向区段包括从侧向区段伸出的至少一个定位元件。此外，内部区段包括至少一个凹部，其对应于定位元件形成成使得它们一起形成形状配合连接。在本发明的一示例性实施例中设置成，定位元件形成为定位凸耳(lug)并且凹部形成为槽。另外，一实施例是有利的，在其中定位元件形成为至少一个花键并且凹部形成为至少一个花键毂(spline hub)。在另一有利的方案中根据本发明设置成，定位元件部分或完全地形成为波状花键并且凹部形成为波状花键毂。
通过将定位元件集成在壳体部件中，可将它们相对于彼此在周向上固定。附加的连接元件诸如定位销或螺栓可因为此被省略或者不再是必需的。通过成型和布置各个定位元件，除了位置固定，可限定壳体部件的精确的且明确的定向，结果可避免在安装期间的错误。
根据本发明的涡轮增压器在一实施方案中形成成使得在侧向区段和内部区段中集成有插-旋连接(plug-turn connection)或卡口连接(bayonet connection)，其在内壳体部件与外壳体部件之间建立形状配合连接。通过将定位元件集成在壳体部件中，可使其相对于彼此在纵向上固定。而且，用于上述位置固定的措施可例如在动叶损失或者转子破裂的情况中对包容安全性具有积极效果。因此，因为由故障造成的扭转力经由部件的形状配合连接被直接传递，可防止包容相关的法兰连接的剪切负载螺栓。
此外，当内壳体部件和/或外壳体部件是分段的并且此外在当前涡轮增压器的另一改进方案中设置成在内壳体部件和/或外壳体部件中集成有空腔时，是有利的。通过将部件分成段并且/或者特别引入空腔，尤其在大型涡轮增压器中通过由此造成的更低的单个重量可减少安装和维护耗费。分段或引入空腔可与上面所说明的措施相组合。
在本发明的一优选实施例中，在内壳体部件和/或外壳体部件中集成有碰撞元件或蜂巢结构用于在部件故障期间吸收部件的势能或动能。在此有利的是，碰撞元件或蜂巢结构直接集成在安全性相关的部件中。以该方式，碰撞元件或蜂巢结构通过针对性的变形减少在故障的情况中所发出的转子碎片在撞击在壳体结构上时的动能。由于此，防止了故障部件从涡轮增压器壳体脱离。
根据本发明，提出一种用于生产上述涡轮增压器的方法，而且在其中内壳体部件和/或外壳体部件至少部分地或者完全通过增材式制造、尤其通过3D打印方法来生产。通过增材式制造，内壳体部件和外壳体部件可精确地适配于最佳位置固定的需要。由于该原因，可降低涡轮增压器的安装耗费、重量和成本并且同时确保充分的包容安全性。
在方法的一优选实施例中，侧向区段和/或内部区段完全通过增材式制造、尤其通过3D打印方法来生产。在其中特别优选的是，力(其采用位置固定来抵抗)作用于这两个壳体部件的侧向部分。因此，位置固定可精确地适配于相应的涡轮增压器的需要。
附图说明
本发明的其他有利的另外改进方案标记在从属权利要求中或者通过附图连同本发明的优选实施例的说明一起更详细地来示出。其中：
图1示出了带有定位凸耳的涡轮增压器壳体的剖视图；
图2示出了带有花键轴座的涡轮增压器壳体的剖视图；
图3示出了带有卡口闭锁部(bayonet closure)的涡轮增压器壳体的剖视图；
图4示出了带有花键轴座的分段的涡轮增压器壳体的剖视图以及；
图5示出了带有集成的碰撞元件的涡轮增压器壳体的剖视图。
附图标记清单：
1 壳体
3 内壳体部件
31 侧向区段
4 外壳体部件
41 内部区段
51 定位凸耳
52 花键
53 波状花键
61 槽
62 花键毂
63 波状花键毂
8 卡口闭锁部
9 碰撞元件。
具体实施方式
在图1中示出带有定位凸耳51的涡轮增压器的壳体1的剖视图。壳体1包括内壳体部件3和外壳体部件4，其以内部部分41直接抵靠内壳体部件3的侧向区段31并且覆盖侧向区段31。侧向区段31和内部区段41完全通过增材式制造来生产。通过该制造方法，从侧向区段31伸出的定位凸耳51形成在侧向区段上。根据定位凸耳51，凹部作为槽61形成在内部区段41上。因此，侧向区段31和内部区段41共同形成形状配合连接，其将内壳体部件3和外壳体部件4固定以防相对于彼此的相对位置变化以防围绕纵轴线的旋转。
图2示出带有备选的定位元件的根据图1的涡轮增压器的壳体1的剖视图。定位元件形成为四个花键52并且凹部形成为四个花键毂62。花键52和花键毂62在周缘上均匀分布，其中，在图2的视图中较低的花键52形成有较小的宽度。
在图3中示出带有卡口闭锁部8的涡轮增压器壳体1的剖视图。卡口闭锁部8集成在侧向区段31和内部部分41中并且建立在内壳体部件3与外壳体部件4之间的形状配合连接。由于此，它们共同形成形状配合连接，其将内壳体部件3和外壳体部件4固定以防相对于彼此沿着涡轮增压器的纵轴线的相对位置变化。
图4示出带有另一备选定位元件的根据图1的涡轮增压器的壳体1的剖视图。内壳体部件3的侧向区段31形成为波状花键53或波状花键组件并且内部区段63形成为波状花键毂63。波状花键53以及还有波状花键毂63都相应围绕侧向区段31和内部区段41完全伸延。除此之外，内壳体部件3是分段的。
图5示出带有碰撞元件9的涡轮增压器壳体1的剖视图。以能量吸收的方式形成的碰撞元件9集成在内壳体部件3中用于尤其在部件故障时吸收部件的动能。在该情况中位置固定以波状花键53和波状花键毂63来实现。
