涡轮增压器的涡轮壳体

摘要

一种涡轮壳体（3），应用于组装于涡轮增压器（1）的涡轮（2），具备在内部设有涡流工作轮收纳室（13）和排出通路（15）的主体（10），所述涡流工作轮收纳室（13）收纳涡流工作轮（4），所述排出通路（15）的一端与涡流工作轮收纳室（13）的出口相通，并且在另一端设有排出口（15a）；其中：在主体（10）的内部，设有：上游侧内管（21），其具有屏蔽部（20a），所述屏蔽部（20a）配置于涡流工作轮收纳室（13），沿着涡流工作轮（4）的涡轮叶片（5）的边缘延伸；和下游侧内管（21），其以位于上游侧内管（20）的下游侧的方式配置于排出通路（15）；下游侧内管（21）的壁厚（t2）比上游侧内管（20）的壁厚（t1）薄。

权利要求

1.一种涡轮壳体，应用于组装于涡轮增压器的涡轮，具备在内部设有涡流工作轮收纳室和排出通路的主体，所述涡流工作轮收纳室收纳涡流工作轮，所述排出通路的一端与所述涡流工作轮收纳室的出口相通，并且在另一端设有排出口，通过了所述涡流工作轮收纳室的气体经由所述排出通路从所述排出口向外排出；其特征在于，在所述主体的内部，设有：上游侧内管，其具有屏蔽部，所述屏蔽部配置于所述涡流工作轮收纳室、沿着所述涡流工作轮的叶片的边缘延伸；和下游侧内管，其在所述排出通路配置成相对于所述上游侧内管位于气体流动方向的下游侧；

所述下游侧内管以使得在所述下游侧内管与所述主体之间设有间隙的方式，设置成与所述主体分离，并且设置成也与所述上游侧内管分离；

所述下游侧内管的壁厚比所述上游侧内管的壁厚薄。

2.如权利要求1所述的涡轮壳体，

在所述主体的所述排出口的周围，设有用于在所述排出通路的下游连接排气管的凸缘；

所述下游侧内管的长度设定为，所述下游侧内管的气体流动方向的下游侧的端部从所述主体突出。

3.如权利要求1或2所述的涡轮壳体，

所述下游侧内管通过设置于所述下游侧内管与所述主体之间的多个固定构件固定于所述主体；

所述多个固定构件在所述下游侧内管的外周在周向上互相分离地配置。

4.如权利要求1或2所述的涡轮壳体，所述下游侧内管由耐腐蚀性比所述上游侧内管高的材料构成。

5.如权利要求1或2所述的涡轮壳体，在所述下游侧内管的外面，实施了散热性比所述下游侧内管的内面高的表面加工。

6.如权利要求1或2所述的涡轮壳体，

所述上游侧内管的气体流动方向下游侧的端部以及所述下游侧内管的气体流动方向上游侧的端部都设为圆筒状；

所述下游侧内管的气体流动方向上游侧的端部的内径比所述上游侧内管的气体流动方向下游侧的端部的外径大。

说明书

涡轮增压器的涡轮壳体

技术领域

[0001] 本发明涉及组装于涡轮增压器的涡轮的涡轮壳体。

背景技术

[0002] 在组装于涡轮增压器的涡轮中，已知如下所述的涡轮：在涡轮壳体的内部设置另外于该壳体的排气喷嘴，通过密封体将壳体与排气喷嘴之间的间隙堵住（参照专利文献1）。此外，作为与本发明相关联的在先技术文献存在专利文献2～5。

[0003] 专利文献1：日本特开2010-112195号公报

[0004] 专利文献2：日本特开2007-278221号公报

[0005] 专利文献3：日本特开2002-004871号公报

[0006] 专利文献4：日本特表2002-519581号公报

[0007] 专利文献5：日本特开2009-041551号公报

发明内容

[0008] 发明要解决的课题

[0009] 众所周知在内燃机的排气中含有水分。而且，已知如下问题：在涡轮增压器的涡轮中，若排气的温度下降，则该水分凝结而附着于涡轮内部，由此涡轮的部件腐蚀。在专利文献1的涡轮中，通过密封体抑制冷凝水进入间隙，但没有考虑除去来自涡轮内的冷凝水。

[0010] 因此，本发明的目的在于提供能够迅速地除去冷凝水的涡轮壳体。

[0011] 用于解决课题的技术方案

[0012] 本发明的涡轮壳体，应用于组装于涡轮增压器的涡轮，具备在内部设有涡流工作轮收纳室和排出通路的主体，所述涡流工作轮收纳室收纳涡流工作轮，所述排出通路的一端与所述涡流工作轮收纳室的出口相通，并且在另一端设有排出口，通过了所述涡流工作轮收纳室的气体经由所述排出通路从所述排出口向外排出；其特征在于，在所述主体的内部，设有：上游侧内管，其具有屏蔽部，所述屏蔽部配置于所述涡流工作轮收纳室、沿着所述涡流工作轮的叶片的边缘延伸；和下游侧内管，其在所述排出通路配置成相对于所述上游侧内管位于气体流动方向的下游侧；所述下游侧内管的壁厚比所述上游侧内管的壁厚薄。

[0013] 众所周知，在涡流工作轮的下游侧，排气的温度下降，所以容易产生冷凝水。另外，由于产生漩涡流，所以在离心力的作用下冷凝水容易附着于涡轮壳体的内面。根据本发明的涡轮壳体，将设置于这样的位置的下游侧内管的壁厚设置得薄，所以能够减小该下游侧内管的热容量。在该情况下，能够迅速使下游侧内管的温度上升，所以即使附着冷凝水也能够迅速地使其蒸发。因此，能够迅速地除去冷凝水。另外，由此能够抑制下游侧内管的腐蚀。

[0014] 另外，在本发明的涡轮壳体中，上游侧内管的壁厚厚，所以能够提高该上游侧内管的刚性。由此能够抑制上游侧内管的变形，所以能够维持屏蔽部与叶片之间的间隙。因此，能够防止涡轮的效率下降。

[0015] 在本发明的涡轮壳体的一个技术方案中，也可以：在所述主体的所述排出口的周围，设有用于在所述排出通路的下游连接排气管的凸缘；所述下游侧内管的长度设定为，所述下游侧内管的气体流动方向的下游侧的端部从所述主体突出。众所周知，冷凝水容易滞留于凸缘与排气管的连接部分。在该技术方案中，下游侧内管延伸到这样的连接部分，所以能够通过下游侧内管的热量迅速地使滞留于连接部分的冷凝水蒸发。由此能够抑制冷凝水滞留于连接部分。

[0016] 在本发明的涡轮壳体的一个技术方案中，也可以：所述下游侧内管通过设置于所述下游侧内管与所述主体之间的多个固定构件固定于所述主体；所述多个固定构件在所述下游侧内管的外周在周向上互相分离地配置。在该情况下，即使冷凝水进入下游侧内管与主体之间的间隙也能够将其迅速排出，所以能够防止冷凝水滞留于该间隙。

[0017] 在本发明的涡轮壳体的一个技术方案中，也可以：所述下游侧内管由耐腐蚀性比所述上游侧内管高的材料构成。在该情况下，能够进而抑制由冷凝水引起的下游侧内管的腐蚀。

[0018] 在本发明的涡轮壳体的一个技术方案中，也可以：在所述下游侧内管的外面，实施了散热性比所述下游侧内管的内面高的表面加工。在该情况下，能够通过来自下游侧内管的辐射热使主体的排出通路的部分的温度上升。因此，能够防止冷凝水的产生。

[0019] 在本发明的涡轮壳体的一个技术方案中，也可以：所述上游侧内管的气体流动方向下游侧的端部以及所述下游侧内管的气体流动方向上游侧的端部都设为圆筒状；所述下游侧内管的气体流动方向上游侧的端部的内径比所述上游侧内管的气体流动方向下游侧的端部的外径大。在该情况下，即使下游侧内管向上游侧内管侧移动也不会向上游侧内管施加力。因此，能够维持屏蔽部与叶片之间的间隙。

附图说明

[0020] 图1是表示具备本发明的一个实施方式所涉及的涡轮壳体的涡轮的图。

[0021] 图2是概略性表示图1的范围A的部分的图。

[0022] 图3是表示涡轮壳体与排气管的连接部分的图。

[0023] 图4是用于说明下游侧内管的变形例的图。

[0024] 图5是表示第1变形例所涉及的涡轮壳体的要部的图。

[0025] 图6是表示第2变形例所涉及的涡轮壳体的要部的图。

[0026] 图7是表示第2变形例的其他例子的图。

[0027] 图8是表示第3变形例所涉及的涡轮壳体的要部的图。

[0028] 图9是表示应用于没有可动翼片的涡轮的本发明的涡轮壳体的要部的图。

具体实施方式

[0029] 参照图1以及图2对本发明的一个实施方式所涉及的涡轮壳体进行说明。图1表示组装有本发明的涡轮壳体的涡轮增压器1。该涡轮增压器1安装于搭载于车辆的内燃机。涡轮增压器1具备设置于内燃机的排气通路的涡轮2和设置于内燃机的进气通路的未图示的压缩机。涡轮增压器1是通过内燃机的排气驱动涡轮2，通过该涡轮2驱动压缩机而对内燃机的进气进行压缩的众所周知的涡轮增压器。

[0030] 涡轮2具备涡轮壳体3、和收纳于其内部的涡流工作轮（turbine wheel）4。在涡流工作轮4，设有在周向上排列的多个涡轮叶片5。涡流工作轮4通过焊接接合于旋转轴6的一端。在旋转轴6的另一端，安装有压缩机的压缩机叶轮（compressor wheel，增压器叶轮）。旋转轴6绕轴线Ax旋转自如地支撑于中心壳体7。

[0031] 涡轮壳体3具备通过将壳体构件8与喷嘴板9组合而形成的主体10。如该图所示，在喷嘴板9设有在轴线Ax的方向上贯通的贯通孔9a。在该贯通孔9a中，旋转自如地插入有涡流工作轮4。在主体10的内部，设有：导入通路11，其用于向内部导入排气；涡旋状的涡旋室12，其与该导入通路11相通；涡流工作轮收纳室13，其收纳涡流工作轮4；喷嘴部14，其从涡旋室12向涡流工作轮收纳室13引导排气；和排出通路15，其从涡流工作轮收纳室13在轴线方向上延伸。另外，如图所示在主体10，设有用于在排出通路15的下游连接排气管的凸缘16。在该涡轮壳体3中，排气从导入通路11向涡旋室12引导。接下来，排气在喷嘴部14通过而向涡流工作轮收纳室13引导，驱动涡流工作轮4旋转。然后，排气在排出通路15中通过而排出。

[0032] 在喷嘴部14，在周向上排列有多个可动翼片17。在各可动翼片17设有在轴线Ax的方向上延伸的轴部18。各可动翼片17以能够以轴部18为中心而左右旋转的方式支撑于喷嘴板9。在涡轮壳体3，设有能够使各可动翼片17的倾斜角同时变更的驱动机构19。通过用该驱动机构19使各可动翼片17的倾斜角变化，能够变更可动翼片17之间的开口面积。因此，涡轮增压器1为可变容量涡轮增压器。

[0033] 在主体10的内部，设有上游侧内管20和圆筒状的下游侧内管21。图2概略性表示图1的范围A的部分。如该图所示，上游侧内管20具备配置于涡流工作轮收纳室13、沿着涡轮叶片5的边缘延伸的屏蔽部20a。另外，上游侧内管20具备：成为喷嘴部14的壁面的环状部20b，和成为排出通路15的壁面的一部分的圆筒部20c。如上所述，上游侧内管20从喷嘴部14到排出通路15地设置。上游侧内管20通过未图示的多个垫片螺栓（スペーサボルト）固定于喷嘴板9。此时，上游侧内管20以屏蔽部20a与涡轮叶片5之间的间隙为几百μm的方式固定。在上游侧内管20与主体10之间，设有用于防止气体在其间流动的密封构件22。

[0034] 下游侧内管21以位于上游侧内管20的下游侧的方式设置于排出通路15。下游侧内管21通过支撑构件23固定于主体10。支撑构件23遍及整个圆周地设置于下游侧内管21与主体10之间。如该图所示，支撑构件23设置于排出口15a附近。下游侧内管21的长度设定为下游侧的端部21a从主体10向外突出。如该图所示，下游侧内管21的壁厚t2比上游侧内管20的壁厚t1薄。另外，下游侧内管21由耐腐蚀性比上游侧内管20的材料高的材料构成。具体地说，例如只要用铁素体系不锈钢构成下游侧内管21、由奥氏体系不锈钢或者进行了渗铝处理的钢构成上游侧内管20即可。通过这样设置上游侧内管20以及下游侧内管21，涡轮壳体3中喷嘴部14、涡流工作轮收纳室13以及排出通路15的部分成为双层管构造。

[0035] 在本发明的涡轮壳体3中，使设置于涡流工作轮4的下游的下游侧内管21的壁厚t2比上游侧内管20的壁厚t1薄，所以能够减小该内管21的热容量。另外，下游侧内管21经由支撑构件23固定于主体10，所以能够抑制热从下游侧内管21向主体10移动。由此能够通过排气的热等迅速使下游侧内管21的温度上升，所以能够迅速地使附着的冷凝水蒸发。因此，能够迅速地除去冷凝水。因此，能够抑制下游侧内管21的腐蚀。

[0036] 另外，下游侧内管21由耐腐蚀性比上游侧内管20高的材料构成，所以能够进而抑制下游侧内管21的腐蚀。

[0037] 在本发明的涡轮壳体3中上游侧内管20的壁厚t1厚，所以能够提高该内管20的刚性。由此能够抑制上游侧内管20的变形，所以能够维持屏蔽部20a与涡轮叶片5之间的间隙。因此，能够防止涡轮2的效率下降。

[0038] 如图3所示，冷凝水CW容易滞留于凸缘16与排气管30的连接部分。另外，众所周知凸缘16的热容量大，所以排气的温度容易下降。在本发明中，使下游侧内管21的下游侧的端部21a从主体10突出，所以在该连接部分的内侧也设有下游侧内管21。在该情况下，能够通过下游侧内管21的热使冷凝水CW迅速蒸发，所以能够抑制冷凝水滞留于这样的部分，因此，能够抑制腐蚀。

[0039] 在本发明的涡轮壳体3中，也可以在下游侧内管21的外面21b实施散热性比内面21c高的表面加工。例如，如图4所示可以在外面21b涂敷黑体BB。在该情况下，能够通过来自下游侧内管21的辐射热使主体10的排出通路15的部分的温度上升。因此，能够防止冷凝水的产生。另外，表面加工并不限定于黑体的涂敷，可以应用能够提高散热性的各种方法。另外，例如，也可以使外面21b粗糙以使外面21b比内面21c凹凸不平。

[0040] 接下来参照图5～图8对本发明的涡轮壳体3的变形例进行说明。另外，在这些图中对于与图1～图4相同的部分标注相同的附图标记而将说明省略。

[0041] 图5表示第1变形例所涉及的涡轮壳体3的要部。另外，该图为从轴线Ax的方向观察排出通路15的图。在该变形例中，下游侧内管21通过作为固定构件的多个支撑构件40固定于主体10。各支撑构件40配置成在周向上互相分离地排列。由此在支撑构件40之间形成连接上游侧与下游侧的空间S。在该变形例中，即使冷凝水进入下游侧内管21与主体10之间的间隙也能够将其向下游侧排出，所以能够防止冷凝水滞留于该间隙。因此，能够抑制下游侧内管21以及主体10的腐蚀。

[0042] 图6表示第2变形例所涉及的涡轮壳体3的要部。在该变形例中，下游侧内管21的内径ID2比上游侧内管20的圆筒部20c的外径OD1大。在该情况下，即使下游侧内管21向上游侧内管20侧移动也不会向上游侧内管20施加力。因此，能够维持屏蔽部20a与涡轮叶片5之间的间隙。另外，在该变形例中，也可以如图7所示那样以下游侧内管21的上游侧的端部21d位于圆筒部20c的外侧的方式配置下游侧内管21。

[0043] 图8表示第3变形例所涉及的涡轮壳体3的要部。如上所述在凸缘16安装有排气管30。如该图所示在排气管30的端部设有凸缘31。在凸缘16安装有用于固定凸缘31的多个双头螺栓32。各双头螺栓32被插入于凸缘31的螺栓孔31a。如该图所示，在将双头螺栓32插入于凸缘31的螺栓孔31a的情况下在它们之间产生间隙C1。在该变形例中，使下游侧内管21的外径OD2比排气管30的内径ID3小。而且，下游侧内管21的外径OD2设定得在下游侧内管21与排气管30之间产生的间隙C2比上述的间隙C1大。在该情况下，能够防止在将排气管30安装于涡轮壳体3时向下游侧内管21施加外力。

[0044] 本发明并不限定于上述的形态，能够以各种形态实施。例如，上游侧内管与下游侧内管也可以通过相同材料构成。本发明也可以应用于主体由内壳和设置于该内壳的外侧的外壳构成的双层构造的涡轮壳体。

[0045] 应用本发明的涡轮壳体的涡轮并不限定于在喷嘴部设有可动翼片的涡轮。例如，如图9所示也可以应用于没有可动翼片的涡轮。在该情况下，将上游侧内管20的环状部20b省略。另外，在图9中对于与图2相同的部分标注相同的附图标记而将说明省略。在这样的涡轮中，也能够通过使下游侧内管21的壁厚t2比上游侧内管20的壁厚t1薄而使冷凝水迅速蒸发。因此，能够迅速除去冷凝水。