焊接的轴和涡轮机叶轮组件的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本文公开的主题一般地涉及用于内燃发动机的涡轮机器，并且特别地涉及轴和涡轮机叶轮组件。
【背景技术】
[0002]大多数常规的涡轮增压器包括固定至涡轮机叶轮的轴，这通常被称作轴和涡轮机叶轮组件(SWA)。在涡轮增压器的组装期间，SWA的轴通常被插入穿过中心壳体的轴承孔，使得轴的自由端可以与压缩机叶轮相配。
[0003]由于压缩机叶轮、轴和涡轮机叶轮的工作环境不一样，这些部件的制造材料和制造方式也可能不一样。例如，对于柴油发动机，排气温度可能超过500°C，而对于汽油发动机，排气温度可能超过1000°C，由此对于涡轮机叶轮的制造而言，需要高温材料。而且，尽管轴可由在车床上转动的中等耐温金属或金属合金制成，但涡轮机叶轮通常使用耐高温陶瓷、金属或金属合金(例如，考虑在西弗吉尼亚州亨廷顿的Special Metals公司的商标INCONEL?下销售的奥氏体镍铬基超合金)铸造而成。
[0004]可以使用各种技术把轴连接至涡轮机叶轮。一种技术是电子束焊接，其涉及把轴和涡轮机叶轮放置在真空中，并且把电子束聚焦在将要被焊接的接头上。另一种基于能量射束的技术涉及一个或多个激光束，用以输送充足能量以将部件焊接在一起。其它技术包括例如摩擦焊接，其中，一个部件旋转并与另一个部件接触，以产生导致材料熔化的热量。一般地，以所需焊后机加工最少的方式来形成焊接是有益的。而且，以不引入过量应力的方式来形成焊接是有益的。
[0005]总之，SWA应当能够承受温度变化和离心载荷，而不经受显著的变形(例如显著的变形可能改变平衡、引入噪声、减少组件寿命等等)。如在本文的各个示例中描述的，各种部件、组件和技术可改进SWA质量和涡轮增压器性能。
【附图说明】
[0006]参考以下的详细描述，连同在附图中所示出的示例，可以对本文描述的各种方法、设备、组件、系统、装置等及其等同物有更加完整的理解，在附图中:
图1是涡轮增压器和内燃发动机的简图；
图2是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的一系列视图；
图3是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的一系列视图；
图4是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的一系列视图；
图5是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的截面视图的图示；
图6是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的一系列视图；
图7是用于涡轮增压器的轴和叶轮组件的示例的一系列视图；
图8是轴和涡轮机叶轮的示例的一系列视图；
图9是轴和涡轮机叶轮的示例的一系列视图； 图10是用于通过焊接过程形成轴和叶轮组件的系统的示例的简图；
图11是用于执行无损测量的系统的示例的简图以及包括焊接接头的图像的示例；以及
图12是涡轮增压器的截面视图。
【具体实施方式】
[0007]涡轮增压器经常被用于增加内燃发动机的输出。参考图1，作为示例，系统100可包括内燃发动机110和涡轮增压器120。如在图1中所示，系统100可以是车辆101的一部分，其中，系统100被布置在发动机舱内，并被连接至排气管103，排气管103将排气引导至排气出口 109，排气出口 109例如定位于客舱105后面。在图1的示例中，可以提供处理单元107以处理排气(例如通过分子的催化转化以减少排放，等等)。
[0008]如在图1中所示，内燃发动机110包括容纳一个或多个燃烧室的发动机缸体118，一个或多个燃烧室(例如通过活塞)操作地驱动轴112，内燃发动机还包括进气端口 114和排气端口 116，进气端口 114提供用于使空气流动至发动机缸体118的流动路径，排气端口116提供用于从发动机缸体118排气的流动路径。
[0009]涡轮增压器120可以用于从排气提取能量，并将能量提供至进气空气，该进气空气可以与燃料混合以形成燃烧气体。如在图1中所示，涡轮增压器120包括空气进口 134、轴122、用于压缩机叶轮125的压缩机壳体组件124、用于涡轮机叶轮127的涡轮机壳体组件126、另一个壳体组件128以及排气出口 136。壳体128可被称为中心壳体组件，因为其被布置在压缩机壳体组件124和涡轮机壳体组件126之间。轴122可以是包括了各种部件的轴组件。例如，轴122可以例如通过焊接接头被连接至涡轮机叶轮127，以形成轴和叶轮组件(SWA)。
[0010]在图1的示例中，轴122可以被布置在壳体组件128中(例如在由一个或多个孔壁限定的孔中)的轴承系统(例如，(一个或多个)轴颈轴承、(一个或多个)滚动元件轴承等等)可旋转地支撑，使得涡轮机叶轮127的旋转引起压缩机叶轮125的旋转(例如，由于被轴122可旋转地联接)。例如，中心壳体旋转组件(CHRA)可包括压缩机叶轮125、涡轮机叶轮127、轴122、壳体组件128和各种其它部件(例如，定位在压缩机叶轮125和壳体组件128之间的轴向位置处的压缩机侧板)。
[0011]在图1的示例中，可变几何组件129被示出为部分地布置在壳体组件128和壳体组件126之间。这样的可变几何组件可包括翼片或者其它部件，以改变通向涡轮机壳体组件126中的涡轮机叶轮空间的通道的几何形状。例如，可以提供可变几何压缩机组件。
[0012]在图1的示例中，废气门阀(或仅仅是废气门)135定位成邻近于涡轮机壳体组件126的排气进口。废气门阀135可以被控制以允许来自排气端口 116的至少一些排气绕过涡轮机叶轮127。各种废气门、废气门部件等可以被应用于常规的固定喷嘴涡轮机、固定翼片喷嘴涡轮机、可变喷嘴涡轮机、双涡卷涡轮增压器等。
[0013]在图1的示例中，还示出了排气再循环(EGR)导管115，其可被提供(任选地具有一个或多个阀门117)以例如允许排气流动至压缩机叶轮125上游的位置。
[0014]图1还示出了用于排气流至排气涡轮机壳体组件152的示例装置150，并且示出了用于排气流至排气涡轮机壳体组件172的另一个示例装置170。在装置150中，气缸盖154在内包括通道156，以将排气从气缸引导至涡轮机壳体组件152，而在装置170中，歧管176例如提供了涡轮机壳体组件172的安装，而没有任何分开的、中间的排气管段。在示例性装置150和170中，涡轮机壳体组件152和172可被构造成与废气门、可变几何组件等一起使用。
[0015]在图1中，控制器190的示例被示出为包括一个或多个处理器192、存储器194和一个或多个接口 196。这样的控制器可包括电路，例如发动机控制单元(ECU)的电路。如本文中所描述，各种方法或技术可以任选地连同控制器例如通过控制逻辑而实施。控制逻辑可依赖于一种或多种发动机操作条件(例如涡轮rpm、发动机rpm、温度、载荷、润滑剂、冷却等)。例如，传感器可通过一个或多个接口 196将信息传递至控制器190。控制逻辑可依赖这样的信息，并且进而控制器190可输出控制信号以控制发动机操作。控制器190可被构造成控制润滑剂流量、温度、可变几何组件(例如可变几何压缩机或涡轮机)、废气门(例如经由致动器)、电马达、或者与发动机相关联的一个或多个其它部件、(一个或多个)涡轮增压器等。例如，涡轮增压器120可包括例如可联接至控制器190的一个或多个接口 196的一个或多个致动器和/或一个或多个传感器198。例如，废气门135可由控制器控制，所述控制器包括响应于电信号、压力信号等的致动器。例如，用于废气门的致动器可以例如是不需要电力就可以工作的机械致动器(例如考虑被构造成响应于经由导管提供的压力信号的机械致动器)。
[0016]图2示出了包括轴220和涡轮机叶轮270的轴和叶轮组件(SWA) 200的示例。在图2的示例中，轴220包括涡轮机端222和压缩机端224，在这两个相对的端部之间具有各种特征。例如，轴220包括轴颈表面223-1和223-2，其可以由一个或多个直径以及一个或多个轴向长度来规定。轴220可包括布置在轴颈表面223-1和223-2之间的颈部226。如在图2的示例中所示出，轴220包括在轴颈表面223-2的边缘处的肩部，该肩部跃变至轴220的直径较小的压缩机部分228。例如，压缩机部分228可用于带有通孔的压缩机叶轮或者用于带有不完全孔(partial bore)的压缩机叶轮，其有时被称作无孔压缩机叶轮。作为另一个例子，轴可包括用于接收压缩机叶轮延伸部的凹部(例如，用于接收螺纹延伸部的螺纹凹部等)。
[0017]在图2的示例中，轴220包括至少一个环形沟槽225-1和225_2、肩部227以及轴向面229。例如，至少一个环形沟槽225-1和225-2可被构造成接收一个或多个密封元件，例如一个或多个活塞环。在工作期间，密封元件可用于从涡轮机组件空间密封中心壳体空间，例如以减少在这些空间之间的排气、润滑剂等的转移。
[0018]在图2的示例中，涡轮机叶轮270包括轴端272和自由端274，叶片275布置在它们之间，从轮毂径向向外延伸并且与所谓的背板277成为一体，所述背板277沿着曲线轮毂表面273至轴端272渐缩。
[0019]例如，涡轮机叶轮的特征可能部分地在于涡轮机叶轮的进口导流器部分和涡轮机叶轮的出口导流器部分之间的关系，其中，进口导流器部分被构造为用于排气的进口(例如叶片的前缘)，并且出口导流器部分被构造为用于排气的出口(例如叶片的后缘)。在图2的示例中，涡轮机叶轮270的进口导流器部分包括叶片275的前缘，其主要在轴向方向上延伸，并且被布置在近似等于涡轮机叶轮270的最大直径的直径处，而涡轮机叶轮270的出口导流器部分包括叶片275的后缘，其主要在径向方向上延伸，其最大直径小于涡轮机叶轮270的最大直径。在工作期间，在涡轮机叶轮270被连接至轴220以形成作为涡轮增压器一部分的SWA 200的情况下，排气从涡轮机叶轮270的进口导流器部分流动至涡轮机叶轮270的出口导流器部分(例如，以朝向图2中的右侧驱动涡轮机叶轮270)。
[0020]在图2的示例中，焊接接头250被示为大体环形的接头，其例如在轴220的涡轮机叶轮端222和涡轮机叶轮270的轴端272处连接轴220和涡轮机叶轮270。
[0021]图2示出了轴220的涡轮机叶轮端222的平面图以及涡轮机叶轮270的轴端272的平面图，以及关于轴220的轴线和涡轮机叶轮270的轴线限定的径向尺寸，所述轴线可大体上对准。
[0022]在图2的示例中，涡轮机叶轮270的轴端272包括腔体壁281 (例如在深度Δ zwc处)、在内径向尺寸Tw1*的边缘282、环形面283以及在外径向尺寸rw2#的边缘288。例如，环形面