用于渦輪增壓器的雙推力軸承的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及雙推力軸承，更具體地涉及用于渦輪增壓器的雙推力軸承。
【背景技術】
[0002]內燃機如柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機或天然氣發(fā)動機采用渦輪增壓器來將用于燃燒的壓縮空氣輸送到發(fā)動機中。渦輪增壓器壓縮流入發(fā)動機的空氣，從而幫助迫使更多空氣進入發(fā)動機的燃燒室。增加的空氣供給允許發(fā)動機的燃燒室中增加的燃料燃燒，從而使得發(fā)動機的功率輸出增加。
[0003]典型的渦輪增壓器包括軸、連接至軸的一端的渦輪葉輪、連接至軸的另一端的壓縮機葉輪、和用于支承軸的軸承。彼此連接的單獨的殼體封裝壓縮機葉輪、渦輪葉輪和軸承。發(fā)動機的排氣在渦輪葉輪上方膨脹并使渦輪葉輪旋轉。渦輪葉輪又經由軸使壓縮機葉輪旋轉。壓縮機葉輪接收來自環(huán)境的冷卻空氣并迫使壓縮空氣進入發(fā)動機的燃燒室。
[0004]排氣和壓縮空氣分別流過渦輪葉輪和壓縮機葉輪在軸上施加徑向和軸向負荷。渦輪增壓器典型地包括至少兩個單獨的徑向軸承和兩個單獨的推力軸承以分別平衡由渦輪增壓器的壓縮機和渦輪部產生的徑向和軸向負荷。渦輪增壓器的正確工作需要不同類型的軸承在軸承箱內的精確定位或定心。然而，維護兩個單獨的推力軸承增加了復雜性并且增大了渦輪增壓器的體積。特別地，單獨的軸承的使用增加了渦輪增壓器的尺寸公差累積，從而需要旋轉部件之間更大的間隙。更大的間隙又使得難以最大限度地減少油從渦輪增壓器向環(huán)境的泄漏以及灰塵和環(huán)境空氣向渦輪增壓器中的泄漏。
[0005]—種克服一些上述問題的嘗試在2000年I月25日公布的Aguilar等人的美國專利N0.6，017，184( “’ 184專利”)中被公開。特別地，’ 184專利公開了一種在與軸承箱居中地銷連接的單個單元中加入了徑向軸承和推力軸承的一體式軸承系統(tǒng)?！?84專利公開了軸承被承載在中央殼體的軸承外殼內孔內并且推力面位于軸承的相對兩端處。軸承的一個推力面與渦輪葉輪輪轂上的推力滑道接合，而軸承的另一推力面與集成在壓縮機葉輪的輪轂中的推力面接合。
[0006]盡管’ 184專利公開了一種在軸承的相對兩端上包括徑向軸承和推力面的一體式軸承，但所公開的軸承依然不是最佳的。特別地，’ 184專利的軸承上的負荷可被反作用在定位銷或中央殼體的肩部上?！?84專利的軸承的兩個推力面上不等的推力負荷會使軸承相對于軸承的旋轉軸線偏斜，這又會約束軸在軸承的軸頸部內的旋轉。此外，由于’ 184專利的一體式軸承直接附接在中央殼體上，典型的轉子失效可能損傷軸承和中央殼體的安裝面兩者，從而需要中央殼體的昂貴和耗時的修復或更換。
[0007]本發(fā)明的雙推力軸承解決了上述問題中的一個或多個問題和/或現(xiàn)有技術的其它問題。

【發(fā)明內容】

[0008]在一個方案中，本發(fā)明針對于一種雙推力軸承。該雙推力軸承可包括外殼。外殼可從壓縮機端延伸到與壓縮機端相對的渦輪端。外殼可包括從壓縮機端延伸到渦輪端的外殼內孔。外殼內孔可構造成接納徑向軸承。外殼還可包括配置在壓縮機端附近的第一推力軸承面。此外，外殼可包括配置在渦輪端附近的第二推力軸承面。
[0009]在另一方案中，本發(fā)明針對于一種軸承組件。該軸承組件可包括從壓縮機端延伸到與壓縮機端相對的渦輪端的外殼。該軸承組件還可包括從壓縮機端延伸到渦輪端的外殼內孔。此外，該軸承組件可包括配置在外殼的壓縮機端上的第一推力軸承面。該軸承組件還可包括配置在外殼的渦輪端上的第二推力軸承面。此外，該軸承組件可包括配置在外殼內孔內的徑向軸承。
[0010]在又一方案中，本發(fā)明針對于一種渦輪增壓器。該渦輪增壓器可包括渦輪機殼體。該渦輪增壓器還可包括配置在渦輪殼體內的渦輪葉輪。渦輪葉輪可構造成通過從發(fā)動機接收的排氣而旋轉。該渦輪增壓器還可包括壓縮機殼體。此外，該渦輪增壓器可包括附接在渦輪葉輪上的軸。該軸可從渦輪殼體延伸到壓縮機殼體。壓縮機葉輪可配置在壓縮機殼體內。壓縮機葉輪可構造成由渦輪經由軸驅動。該渦輪增壓器可包括將渦輪殼體與壓縮機殼體連接的軸承殼體。該渦輪增壓器還可包括配置在軸承殼體內軸承組件。軸承組件可包括從壓縮機端延伸到渦輪端的外殼。軸承組件還可在外殼中包括從壓縮機端延伸到渦輪端的外殼內孔。此外，軸承組件可包括從壓縮機端延伸到渦輪端的徑向軸承。徑向軸承可配置在外殼內孔內。該軸承組件可包括在渦輪端附近配置在軸上的推力墊圈。軸承組件還可包括配置在外殼的壓縮機端上的第一推力軸承面。第一推力軸承面可通過第一間隙與壓縮機葉輪軸向地間隔開。軸承組件還可包括配置在外殼的渦輪端上的第二推力軸承面。第二推力軸承面可通過第二間隙與推力墊圈軸向地間隔開。
【附圖說明】
[0011]圖1是示例性公開的渦輪增壓器的剖視圖；
[0012]圖2是示例性公開的用于圖1的渦輪增壓器的軸承組件的剖視圖；
[0013]圖3是示例性公開的用于圖2的渦輪軸承組件的雙推力軸承的剖視圖；
[0014]圖4是示例性公開的圖3的雙推力軸承的推力軸承面的剖視圖；
[0015]圖5是圖4的示例性公開的推力軸承面的另一剖視圖；和
[0016]圖6是示例性公開的圖3的雙推力軸承的推力軸承面的另一剖視圖。
【具體實施方式】
[0017]圖1示出渦輪增壓器10的一個示例性實施例。渦輪增壓器10可供執(zhí)行某類與諸如鐵路、航運、發(fā)電、采礦、建設、農業(yè)的行業(yè)或本領域中公知的另一種行業(yè)相關的操作的機器的發(fā)動機(未示出)使用。如圖1所示，渦輪增壓器10可包括壓縮機級12和渦輪級14。軸16可在壓縮機級12與渦輪級14之間延伸。軸16可由一個或多個軸承組件18和/或軸承20支承。壓縮機級12可體現(xiàn)為連接至軸16并且構造成在從環(huán)境接收的空氣進入發(fā)動機用于燃燒之前將空氣壓縮至預定壓力水平的固定幾何結構的壓縮機葉輪22。空氣可經由壓縮機入口 26進入壓縮機殼體24并經由壓縮機出口 28離開壓縮機殼體24。隨著空氣移動通過壓縮機級12，壓縮機葉輪22可迫使壓縮空氣進入發(fā)動機。將空氣壓縮會使空氣發(fā)熱，這又會使壓縮機葉輪22、壓縮機殼體24、軸承殼體38和渦輪增壓器的位于壓縮機級12附近的其它構件發(fā)熱。
[0018]渦輪級14可以是固定幾何結構渦輪。渦輪級14可包括可附接在軸16上的渦輪機殼體30和渦輪葉輪32。離開發(fā)動機的排氣可經由渦輪入口 34進入渦輪機殼體30并經由禍輪機出口 36離開禍輪機殼體30。隨著熱排氣移動通過禍輪機殼體30并貼靠著禍輪機葉輪32的葉片膨脹，渦輪葉輪32可經由軸16使壓縮機葉輪16旋轉。熱排氣也會渦輪殼體30發(fā)熱，這又可使壓縮機殼體24、軸承殼體38和渦輪增壓器的附接在渦輪殼體30上或位于其附近的其它構件發(fā)熱。
[0019]圖2示出用于渦輪增壓器10的軸承組件18的一個示例性實施例的剖視圖。軸承組件18可包括軸承殼體38、雙推力軸承50、徑向軸承52、定位銷54、葉輪罩帽56和推力墊圈58。軸承殼體38、雙推力軸承50、徑向軸承52、定位銷54、葉輪罩帽56和推力墊圈58可配置在軸承組件18的旋轉軸線60周圍如圖2所示，軸承殼體38可在第一內孔70和第二內孔72處與雙推力軸承50接合。軸承殼體38還可包括壁74，壁74可朝向旋轉軸線60徑向地延伸。壁74可具有正面78和背面80。壁74可包括可從壁74的正面78延伸到其背面80的一個或多個緊固件孔76。緊固件孔76可構造成接納可構造成將雙推力軸承50附接在軸承殼體38上的緊固件82。軸承殼體38還可包括可從壁74的正面78朝向背面80以可比壁74的厚度“12”短的深度“1廣軸向地延伸的定位腔84。定位腔84可大體上呈圓筒形并且可具有可大體平行于旋轉軸線60配置的縱向軸線86。
[0020]雙推力軸承50可包括可從壓縮機端102延伸到渦輪端104的外殼100。外殼100可包括可從壓縮機端102延伸到渦輪端104的大體圓筒形外殼內孔106。外殼內孔106可構造成接納徑向軸承52。外殼100可包括可構造成將雙推力軸承50安裝在軸承殼體38上的凸緣108。凸緣108可配置在壓縮機端102附近。凸緣108可具有凸緣正面110和與凸緣正面110相對的凸緣背面112。凸緣背面112可配置在凸緣正面110與渦輪端部104之間。凸緣108可具有可比外殼100的長度“L”小的厚度“13”。凸緣108可具有可與軸承殼體38的第一內孔70接合的凸緣外表面114。在一個示例性實施例中，凸緣外表面114可經由過盈配合與軸承殼體38的第一內孔70接合。然而，可設想凸緣外表面114可經由間隙配合與軸承殼體38的第一內孔70接合。
[0021]凸緣108還可包括一個或多個緊固件孔116。在如圖2所示的一個示例性實施例中，緊固件孔116可以是可構造成接納緊固件82的階梯式通孔。緊固件82可穿過凸緣108中的緊固件孔116和軸承殼體38的壁74中的緊固件孔76。緊固件82可與后板120中的螺孔118螺紋接合以將雙推力軸承50附接在軸承殼體38上。盡管圖2僅示出一個后板120，