涡轮增压器的固定装置 【技术领域】
本发明涉及根据权利要求1前序部分特征的涡轮增压器的固定装置。
背景技术
用于涡轮增压器的固定装置必须完成各种任务。在此有只有一个支脚的固定装置和有两个支脚的固定装置。双支脚式固定装置的优点是维护工作所需的拆卸和安装通常比单支脚式固定装置简捷。
在双支脚式固定装置中，这两个支脚沿轴向彼此间隔一定距离地布置在涡轮增压器上并且能被固定在地基上。它们用于相对地基支承并固定涡轮增压器并且用于吸收涡轮增压器的振动，结果，振动没有被完全传给地基并且能补偿涡轮增压器壳体的热膨胀。为了吸收振动，支脚应具有较高的刚性，相反，为了补偿壳体膨胀，至少在轴向上需要一个支脚具有一定的柔韧性。因此，一些文献描述了具有大致相等的刚性或柔韧性的支脚的固定装置，如ABB Turbo Systems公司的广告“The Range of ABB Turbochargers”中序号CH-Z 200897E，图203044VTR的标准型及图226874VTC的紧凑型，并且还描述了其两个支脚之一作为主支脚地具有高刚性而另一支脚作为副支脚地被构造成可以沿轴向高度弯曲的固定装置，如三菱重工公司的广告的H420-42TU11 E1-A-0，(1，0)98-3R，p.6和DE-A1-19925684所述。
如果涡轮增压器布置在发动机上，则该固定装置必须完成另一任务。它必须防止涡轮增压器被发动机振动激励至固有频率振动。在上述固定装置中发现，涡轮增压器的固有频率不幸接近发动机的点火频率并且该固定装置经常不能有效地防止被激励至固有频率振动。为了防止这种激励，已知的固定装置地支脚必须被极度加强，这将导致更高的材料成本及更大的重量。
【发明内容】
因此，本发明的任务是提供前言所述类型的固定装置，它通过地基有效地防止涡轮增压器被激励至固有频率振动。
通过具有如权利要求1所述特征的固定装置完成了此任务。
根据本发明的固定装置包括第一支脚和第二支脚，它们可以被固定在地基上且通常在轴向上彼此间隔一定距离地连接在涡轮增压器上。根据本发明，第二支脚有一个壳体连接区，它能被连接在涡轮增压器壳体上并且至少成圆弧段的形式。此外，第二支脚有一个在轴向上与壳体连接区间隔一定距离的地基连接区，地基连接区可连接在地基上并依靠轴向斜撑接在壳体连接区上。轴向斜撑与地基成0°-60°角α。第二支脚的这种特殊结构大大增强了其刚性，从而使借助这种固定装置被固定至地基上的涡轮增压器的固有频率移向较高频率。这样固定的涡轮增压器的固有频率超出通常发生在发动机内的点火频率的范围，因此，可以有效地防止被发动机激励至固有频率振动。
如果涡轮增压器壳体具有一个半径基本上等于壳体连接区的圆弧或圆弧段半径的连接凸缘，则第二支脚可以特别简单地被连接至涡轮增压器壳体上，从而连接凸缘与壳体连接区形状配合地相互啮合。为此，壳体连接区有利地具有一个圆弧形的止挡。最后，借助均匀分布在圆弧段或圆弧上的且可以是螺钉的固定件，该壳体连接区和涡轮增压器壳可以相对固定。
在一个特别有利的实施例中，由于它高度刚性，该壳体连接区描述出180°±30°的圆弧段。也可以想到一个整圆并且也导致了第二支脚的良好的刚性值，但是，这可能不必要地限制了涡轮增压器壳体的可接近性。如果地基连接区被布置在壳体连接区的与第一支脚相反的那侧，则这是特别有利。关于固定装置，这导致了较大的固定面，并且也是一种较简单的安装选项。
如果第二支脚具有侧斜撑并且侧斜撑在涡轮增压器的纵轴线两侧沿切向连接在圆弧形壳体连接区上并延伸至形成支座的地基，则了该支脚的刚性。如果侧斜撑不仅从壳体连接区延伸至地基，而且将该壳体连接区连接至地基连接区上，则可以获得特别好的效果。获得这一效果的最简单方法是使用成板状的侧斜撑。为减轻重量和节省材料，该板可以设有孔，或者侧斜撑可以成单杆斜撑或格栅的形式。
如果轴向斜撑总是在整个轴向长度上横向连接在各侧斜撑上，则进一步提高了刚性，甚至使借助该固定装置被固定的涡轮增压器的固有频率移向更高频率。
在一个因为高刚性而特别优选的实施例中，轴向斜撑被设计成壳状撑板的形式，它的横断面在该壳体连接区内描绘出该壳体连接区的圆弧段或圆弧并且在该地基连接区内最好大致描绘出一条直线。如同侧斜撑那样，该撑板也能带有孔以便节省材料，但在这里也能想到将轴向斜撑构造成撑杆或格栅的形式。
如果第二支脚借助固定装置与地基相连以使第二支脚在有限路程里至少沿轴向能相对该地基移动，则该支脚除高度刚性外还能有效地吸收涡轮增压器壳体的热膨胀。相反，第二支脚的位置被固定至地基上，结果，第一支脚在一定程度上限定出涡轮增压器体相对地基的零点位置。
如果在该地基连接区内设置被成有间隙地容纳一固定装置的容纳口，则可以最简单地实现同地基的能移动一定距离的连结，就象为第二支脚设置的那样，其做法是，该固定装置包括一个能固定在该地基内的固定件和一个环绕该固定件的滑靴。在2000年7月26日提出的欧洲专利申请EP00810663.5的图2a-6b以及相应的说明中，公开了这类具有固定件和滑靴的固定装置的实施例。为此加入这些公开内容。
在涡轮增压器具有涡轮增压器壳体的情况下，其中，该涡轮增压器壳体沿纵轴线有一压缩机箱和一涡轮机壳，该涡轮机壳有一出气管和一进气管，如此有利地安装本发明的固定装置，即第二支脚被布置成在涡轮机壳方向上与第一支脚间隔一定距离。为了安装和拆卸，最简单的解决办法是将第二支脚连接在涡轮机侧的出气管上。在这种情况下，第一支脚被有利地连接在压缩机侧的出气管上。
在一个特别有利的实施例中，用于与出气管相连的第一支脚有一个连接件，该连接件可以沿轴向大致在出气管中心与之相连并且沿轴向固定该出气管。该连接件在压缩机侧同一个支承座板相连是有利的，该出气管的压缩机侧可移动地安装在支承座板上并且支撑在地基上。在这种情况下，第一支脚在不止一个而是两个分立的位置上支承涡轮增压器并同时能吸收涡轮增压器壳体的热膨胀，结果，不会在材料内产生应力。
然而，第一支脚也可以成一个传统的支座底脚形式，如H420-42TU11E1-A-0，(1，0)98-3R，p.6和DE-A1-19925684所示。
其它的优选实施例构成了其它从属权利要求的主题。
【附图说明】
以下，根据附图示意所示的优选实施例来详细描述本发明的主题，其中：
图1以侧视图沿纵轴线表示一涡轮增压器，它具有本发明的固定装置，在这里，以截面图示出了该固定装置；
图2以图1所示涡轮增压器的出气管的水平截面放大透视图来表示根据本发明的固定装置；
图3以斜向上的透视图表示属于图1所示固定装置的两个支脚之一；
图4以斜向上的透视图表示图1所示固定装置的另一个支脚；
图5类似于图1地表示根据本发明的固定装置的第二实施例。
在附图标记一览表中归纳出附图所用的标记及其含义。原则上，在图中的相同部分具有相同的标记。所述实施例是本发明主题的例子，而决不意味着对本发明有何限制。
【具体实施方式】
图1以侧视图沿其纵轴线10表示一个带有涡轮增压器壳体14的涡轮增压器12，该涡轮增压器壳体沿纵轴线10有一压缩机箱16、一轴承箱18和一涡轮机壳20。涡轮机壳20又包括一出气管22和一进气管24。借助本发明的固定装置26，该涡轮增压器12被固定在地基28上。固定装置26有一个能固定在地基内的第一支脚30和一个在轴向上有一定间距地固定在地基内的第二支脚32。这些支脚分别连接在涡轮增压器壳体14上，确切地说是在出气管22上，其中，第一支脚30在压缩机侧布置在出气管22上，第二支脚32在涡轮机侧布置在出气管22上。
如图1、2和3所示，用于与涡轮增压器壳体14相连的第二支脚32有一个壳体连接区34，在这力，壳体连接区34被设计成有180°弧长的半圆弧形。但作为半圆弧的备选方案，也可以设想使用整个圆，但这样的实施方式可能极大限制了涡轮增压器12的可接近性。为了获得良好的刚性，180°±30°的圆弧段是理想的，但如果要求不高，则约90°的圆弧段就能获得足够的刚性。一个可接在地基28上的地基连接区36被布置成沿轴向与壳体连接区34间隔一定距离。在所示例子中，地基连接区36相对涡轮增压器12的纵轴线10的横向延伸，延伸程度约等于壳体连接区34的圆弧段或圆弧半径的两倍。但是，这些尺寸也可以略大或略小一些，这要视可用空间和刚性要求而定。
一个轴向斜撑38将这两个连接区34、36连在一起并与地基28成角度α，在这里，该角度约为25°-30°。为获得良好的刚性α，该角度可以为0°-60°，即可以想到一个与地基28平行地延伸的并满足要求的轴向斜撑38。不过，为此必须这样设计地基连接区36，即轴向斜撑38依靠壳体连接区34并距地基28一定距离地接在涡轮增压器壳体14上，同时，轴向斜撑38同地基28有相同距离地抵在地基连接区36上。在所示例子中，轴向斜撑38成斜撑板形式。但它也可以以单杆斜撑或格栅形式来实现。
在所示的第二支脚32中，连接区34和地基连接区36还横向连接在一个侧斜撑39上。侧斜撑39沿切向接在圆弧形壳体连接区34上并延伸至地基28。在所示例子中，侧斜撑39被构造成大致呈三角板的形式。但它也可以象轴向斜撑38一样被设计成单杆斜撑或格栅的形式。
如图1、2所示，出气管22在其涡轮机侧的端壁上有一个连接凸缘40，该连接凸缘的半径等于第二支脚32的壳体连接区34。在所示例子中，连接凸缘40描出一个整圆。这是特别有利的，因为第二支脚32可以在相对壳体的任何预期位置上被固定在连接凸缘上。为此，第二支脚32的壳体连接区34内有一止挡42，所以，连接凸缘40和壳体连接区34的止挡42形状配合地啮合，以便将第二支脚32连接至涡轮增压器壳体14上。对应于在连接凸缘40中的其它开口44’的且容纳固定件46的开口44均匀分布在壳体连接区34的圆弧段或圆弧上。借助固定件(在这里是螺钉)46，使这两个部件彼此相互固定。在所示例子中，开口44、44’被布置在壳体连接区34的止挡42内和连接凸缘40内，这样做的优点是在开口44、44’区域里的材料较厚。但是，开口44、44’也可以直接设置在壳体连接区34内或涡轮增压器壳体14内。同样，连接凸缘40也能不布置在出气管22的端侧，而是布置在其外周上，并且止挡42可以相应地具有不同结构或完全被省掉。
如果壳体连接区34被构造成闭合的圆弧凸缘，则可以想到该凸缘被夹紧在出气管22与(未示出的)进气管24之间，并且这样一来将第二支脚32连接至涡轮增压器壳体14上。
为了使第二支脚能够吸收涡轮增压器壳体14的热膨胀，在在此所示的例子里，它借助固定装置48如此与地基28连结，即在限定的路径区域内，它可以相对地基28移动。为此，地基连接区36具有容纳各自一个固定装置48的容纳口50。每个固定装置48包括一个固定件52和一个环绕固定件的滑靴。固定件52将滑靴54固定在地基28上。在与地基28相反的那侧，该滑靴具有突出超过容纳口50边缘的臂，并且滑靴有间隙地容纳在容纳口50内。通过在2000年7月26日提交的欧洲专利申请No.00810663.5的图2a-6b和相关描述中详细描述的构造，可以使第二支脚32在由间隙限定的路径区域内相对地基28移动，但仍然充分牢固地与地基连结。
图4详细示出了第一支脚30。该支脚有一个连接件56，该连接件有一个槽58，该槽与布置在出气管22上的固定板条60配合作用以便在轴向上固定涡轮增压器12(参见图1、2)。另外，一个对应于在出气管22内的孔62’的孔62布置在连接件56内。这两个孔62、62’预计用来容纳一个固定体64。依靠一个连接体66，连接件56被连接在一个支承座板68。支承座板68具有支承面70，出气管22的压缩机侧滑动支撑在这些支承面上。在图1、2所示的例子中，出气管22具有为此而设的一个附加的支承凸缘72。依靠固定装置74，第一支脚30被固定至地基28上，该固定装置74穿过相应的开口76。为使第一支脚30也能在任何预期位置上被固定在涡轮增压器壳体14上，在必要时，该支承凸缘和固定板条也被设计成描绘出360°圆弧。当然，详细描述的第一支脚30的这个实施例没有限制作用，类似的设计也是可行的。代替槽58和固定板条60，例如，具有圆形或多边形横断面的凹窝或孔也可以与设置在出气管22圆周上的配对的销相互作用。也可以不同地构造或完全省掉这些孔62、62’和固定件74。
第一支脚30’也可以布置在轴承箱18上，而不是在出气管22上，如图5所示。除第一支脚30外，图5对应于图1所示的固定装置26。一个在所示实施形式中成支座底脚78形状的第一支脚30’可以被构造成如在三菱重工公司广告H420-42TU11 E1-A-0，(1，0)98-3 R，p.6和DE-A1-19925684中所描述的已知形式。
附图标记一览表
10-纵轴线；12-涡轮增压器；14-涡轮增压器壳体；16-压缩机箱；18-轴承箱；20-涡轮机壳；22-出气管；24-进气管；26-固定装置；28-地基；30-第一支脚；32-第二支脚；34-壳体连接区；36-地基连接区；38-轴向斜撑；40-连接凸缘；42-止挡；44，44’-开口；46-固定件；48-固定装置；50-容纳口；52-固定件；54-滑靴；56-连接件；58-槽；60-固定板条；62，62’-孔；64-固定体；66-连接体；68-支承座板；70-支承面；72-支承凸缘；74-固定装置；76-开口；78-支座底脚。