[发明专利]带有平衡矫正和强制导向的压缩机叶轮

说明书

一种涡轮增压器，包括：一个涡轮机叶轮（10）；附接到该涡轮机叶轮（10）上的一个轴（111）；以及与该涡轮机叶轮（10）相反地布置在该轴（111）上的一个压缩机叶轮（132）。该压缩机叶轮（132）包括一个后壁（134）和一个轴向孔（137）；并且一个导向垫圈（150）邻近于该压缩机叶轮后壁（134）被定位。该导向垫圈（150）包括内直径（162）和外直径（160）并且包括延伸进入该压缩机叶轮（132）的轴向孔（137）中的一个锥形导向环（154）。该导向垫圈（150）包括从该内直径（162）延伸到该外直径（160）的一个缺口（164）。一个螺母（113）被拧到该轴（111）上并且可操作来在该压缩机叶轮（132）上提供轴向夹紧力，由此在该导向环（154）延伸进入该孔（137）之中时致使该导向垫圈（150）收缩到该轴（111）上。

本申请是申请号为201380038136.5、申请日为2013年7月26日、名称为“带有平衡矫正和强制导向的压缩机叶轮”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种带有平衡矫正和强制导向的压缩机叶轮。

背景技术

当今内燃发动机必须满足消费者和政府监管机构所要求的愈来愈严格的排放标准和效率标准。因此，汽车制造商和供应商在研究和开发用于改善内燃发动机的运行的技术方面耗用了大量精力和资金。涡轮增压器是发动机开发的尤其使人感兴趣的一个领域。

涡轮增压器使用普通情况下浪费掉的排气能量来驱动涡轮机。涡轮机被安装到一个轴上，这个轴又驱动压缩机。涡轮机将排气的热能和动能转换成驱动压缩机的旋转动力。涡轮增压器的目的是通过增大进入发动机的空气的密度来提高发动机的容积效率。压缩机吸入周围空气并且将其压缩到进气歧管中并且最终压缩到汽缸中。因此，在每个进气冲程上都有更大量的空气进入这些汽缸。

参照图1，涡轮增压器利用了来自发动机排气歧管的排气流动来驱动一个涡轮机叶轮10。一旦排气已穿过了涡轮机叶轮并且该涡轮机叶轮已经从该排气中提取了能量，用过的排气就从涡轮机壳体（未示出）排出。涡轮机叶轮提取的能量被转化为一种旋转运动，这种旋转运动接着驱动一个压缩机叶轮32。该压缩机叶轮将空气抽入涡轮增压器中、将该空气压缩、并且将其输送至发动机的进气侧。

该旋转组件包括一体的涡轮机叶轮10和轴11。该压缩机叶轮32被安装到轴11上。该轴11在一个动液轴承系统18上旋转，该系统被供以典型地由该发动机所供应的油。油是经由一个进油口21来输送的以供应给轴颈轴承和止推轴承二者。该止推轴承59控制该旋转组件相对于涡轮机壳体和压缩机壳体中的这些空气动力学特征的轴向位置。按照与轴颈轴承相似的方式，推力负载典型地是由多个倾斜式动液轴承承载的，这些动液轴承与一个抛油环40的互补的且面向轴向方向的多个旋转表面协同工作。该涡轮增压器包括一个壳体20，该壳体带有一个腔33。止推轴承59和插入件60被布置在该腔内并且提供了一个排油腔35。一旦被使用，油就排到该轴承壳体并且通过排油口22离开，该排油口流体地连接到发动机的曲轴箱。

将压缩机叶轮安装到涡轮机轴上的传统方法是通过多个同轴的圆周表面的紧密配合（叶轮孔到轴的外直径）。小的间隙将运行过程中的不平衡性的变化或迁移最小化。不平衡会引起轴承的毁灭性失效，该失效是由产生的力和激发的振动模式导致的。为了帮助防止传统设计中的不平衡迁移，叶轮孔与轴直径之间的配合必须被维持在非常紧密的公差。相应地，叶轮孔和轴直径上的公差也必须非常紧密。应注意的是这些紧密公差必须在轴的整个长度上得到维持。紧密公差导致更高的生产成本。此外，叶轮孔与轴直径之间的紧密配合使得这些部件的组装更加困难，更不用说拆卸。将压缩机叶轮安装到涡轮机轴上的这种方法没有解决该叶轮相对于该轴的机械增长和热增长的差异。对于在钢制轴上被导向的铝制叶轮来说，不同的热增长和机械增长可以高达组装间隙的三倍。因此，在使用中不利的不平衡迁移是可能的。