涡轮增压器制造技术

本发明专利技术涉及一种涡轮增压器(1；1′)，其带有支撑着工作轮(21，22；21′，22′)的轴(20；20′)和至少一个在轴承壳体(13；13′)中可转动地支承该轴的滑动轴承(30，40；30′，40′)，其中，滑动轴承具有两个带有各自的相对彼此允许旋转滑动运动的滑动面(31b′，32b′；41b，42b)的轴承元件(31′，32′；41，42)，其中，两个轴承元件中的一个的滑动面(32b′；42b)相比该两个轴承元件中的另一个的滑动面(31b′；41b)更软地构造而成，其特征在于，该较软的滑动面由含石墨的铁基材料形成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的涡轮增压器(Turbolader)。
技术介绍
先前所提及的类型的涡轮增压器举例而言由文件DE 69004849T2和文件DE 102006053726A1 可知。另外的设有滑动轴承的涡轮增压器例如在文件DE 19641673A1中被描述。在此类设有滑动轴承的涡轮增压器中，支撑工作轮(涡轮机叶轮、压气机叶轮) 的轴优选地由钢制成且轴承壳体或者中间壳体由铁基合金(例如铸铁且尤其是球墨铸铁 (Kugelgraphitguss))制成。在这样的涡轮增压器中的滑动轴承可构造成径向轴承或者横向轴承，构造成轴向轴承或者纵向轴承和/或构造成轴向轴承与径向轴承的组合。在这样的涡轮增压器中所设置的滑动轴承具有两个带有各自的相对彼此允许旋转滑动运动的滑动面的轴承元件，其中，两个轴承元件中的一个的滑动面比该两个轴承元件中的另一个的、与该滑动面滑动地共同作用的滑动面更软地构造而成。在此，滑动轴承的轴承元件通常由下面的材料构成_车由套(Lagerbiichse)，车由7 座Bl (Lagerscheibe),成型推力轴承(profiliertes khublager)，反向推力轴承铅青铜(Gegenschublager)招软金属(Weichmetall)-轴套圈(Laufring)，非成型(unprofiliertes)推力轴承硬化的钢 (geharteter Stahl)-轴承壳体，轴承体球墨铸铁在涡轮增压器的运行中，在滑动轴承的轴承元件的滑动地共同作用的滑动面之间应存在润滑膜，其防止滑动面之间的金属接触。在润滑膜失效(Versagen)的情况中，较软的轴承元件的滑动面应对着较硬的滑动元件的滑动面运转且在此提供一定的应急运转性能(Notlaufeigenschaften)或者应急润滑性能。作为用于较软的滑动面的材料，软金属(优选是铅青铜、铝或巴氏合金)被使用。 该材料选择几十年来都是现有技术。对于在带有较低的圆周速度和较低的单位负荷的滑动轴承中的应用而言，此类用于较软的滑动面的材料选择提供了所期望的应急运转性能。于在滑动轴承的共同作用的滑动面的旋转滑动运动中具有80m/s及更高的滑动速度的涡轮增压器中，现有技术的材料选择不再在很大程度上起作用。下面的缺点于在涡轮增压器-滑动轴承中使用该材料选择的情形中已被显示1.得不到所期望的应急运转性能，因为软金属在润滑膜瞬时失效的情形中由于其较低的熔点立即熔化并且失去其形状。由此，最初仅局部性的失效区域突然扩大且导致滑动轴承的立即完全失效。2.润滑油中的硬的颗粒(例如削屑、焊珠、废气残渣等等)能够嵌入在较软的滑动面的材料中且作为研磨物作用到较硬的滑动面(配合面)上，由此产生增加的磨损 (Verschlei β )。3.在旋转的轴承座圈或轴套的情形中，软金属的较小的强度负面地影响零件的可靠性。尤其地，在温度上升的情形中零件的强度降低且因此也许无法经受住离心力。4.由于轴承材料、壳体材料和轴材料的不同的热膨胀系数，尤其是在径向滑动轴承的情形中，径向间隙在运行中(相对于静止状态)发生变化。由此可能产生径向轴承的改变了的减震特性，这可能导致运转不平稳(Laufimruhe)或至少使得径向滑动轴承的设计变困难。5.尤其在复合轴承(在其中软金属通过熔融或喷涂被涂覆到由钢构成的基体上)中，可能发生软金属层的松脱(由粘结缺陷引起)，由此可能造成轴承损伤 (Lagerschaden) 0在带有浮动的轴承座圈的推力轴承或者轴向轴承的情形中，部分地尝试通过使用经硬化的且有覆层的轴承座圈来消除软金属轴承的缺点，由此，在要点2，3和4中所描述的问题可能被解决。在该情况中，软金属层的脱落不导致滑动轴承的立即损坏(Ausfall)。在要点1下所描述的不足的应急运转性能的问题虽然可被缓和，但是无法被解决，因为最常用的覆层在超过400°C的温度的情形中被毁坏且由此其减摩效果突然被削弱，这同样引起立即的轴承损伤。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种根据权利要求1的前序部分的涡轮增压器，其中，该涡轮增压器的一个或多个滑动轴承在润滑膜失效的情形中具有足够的应急运转性能，从而使得立即的轴承损伤(带有滑动轴承的可能的完全损坏(Totalausfall))可被避免。这利用根据权利要求1的涡轮增压器来实现。本专利技术的改进方案在从属权利要求中被定义。根据本专利技术提供了一种带有支撑工作轮的轴和在轴承壳体中可转动地支承该轴的至少一个滑动轴承的涡轮增压器，其中，滑动轴承具有两个带有各自的相对彼此允许旋转滑动运动的滑动面的轴承元件，且其中，两个轴承元件中的一个的滑动面与该两个轴承元件中的另一个的、与该滑动面滑动地共同作用的滑动面相比而言较软地构造而成。根据本专利技术的涡轮增压器的杰出之处在于，较软的滑动面由含石墨的铁基材料 (graphithaitigen Eisen-Basis-Werkstoff)形成0优选地，该轴由钢制成且轴承壳体由铁基材料(例如球墨铸铁)制成。通过所掺杂的石墨，较软的滑动面的材料已包含耐高温的干式润滑剂，其明显改善应急运转性能。铁基材料的熔点显然在软金属的熔点之上。在润滑膜瞬时失效的情况中， 较软的滑动面的铁基材料不熔化，而仅是被较硬的摩擦伴(较硬的另一滑动面)磨蚀。因为轴承损伤绝大多数局部地在区域性地受限制的部位处开始，所以该滑动轴承由于该材料磨蚀而具有自愈性能。在该滑动轴承中虽然发生局部增加的磨损，然而不发生突发的轴承失效。因为铁基材料明显硬于软金属，所以较少的污物颗粒能够嵌到该较软的滑动面中，由此，这些污物颗粒可通过另外的结构上的措施(例如污物槽)被从滑动轴承中冲刷出且因此明显更短暂地留在滑动轴承中。结果，根据本专利技术的涡轮增压器的滑动轴承具有相对于软金属轴承而言有所降低的磨损。根据本专利技术的一种实施形式，含石墨的铁基材料由球墨铸铁构成。球墨铸铁可非常容易地被加工，因此根据本专利技术的涡轮增压器的滑动轴承可简单地且因此低成本地制造。根据本专利技术的又一种实施形式，具有较软的滑动面的轴承元件完全由含石墨的铁基材料制成。由于含石墨的铁基材料的相对于软金属而言较高的强度以及其强度在温度影响下的较少的降低，滑动轴承的可靠性尤其在旋转的轴承座圈(浮动的实施例)的情形中被提尚。换而言之，根据本专利技术的滑动轴承(该滑动轴承的具有较软的滑动面的轴承元件完全由含石墨的铁基材料(例如球墨铸铁)制成)，由于其较好的强度可设计成单材料轴承(Einstofflager)且使得作为复合轴承的实施例变得多余。由此不仅节省了成本，而且还降低了损坏风险。如先前已提及的那样，涡轮增压器的轴承壳体通常由铸铁且优选地由球墨铸铁制成。因为具有较软的滑动面的轴承元件的材料与轴承壳体的材料属于相同的材料族，所以具有较软的滑动面的轴承元件的热膨胀系数与轴承壳体的热膨胀系数相符。由此，(尤其是径向滑动轴承的)轴承隙在运行中可以仅非常微弱地变化，且滑动轴承对不同的润滑油温度的敏感性明显降低。该变化的特性应在径向滑动轴承的冷间隙(Kaltspieles)的设计中被考虑。根据本专利技术的另一种实施形式，具有较软的滑动面的轴承元件由轴承壳体形成。根据本专利技术的又一种实施形式，具有较软的滑动面的轴承元件与轴承壳体的基体一件式地构造而成或与可松本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种带有支撑工作轮（２１，２２；２１′，２２′）的轴（２０；２０′）和在轴承壳体（１３；１３′）中可转动地支承所述轴（２０；２０′）的至少一个滑动轴承（３０，４０；３０′，４０′）的涡轮增压器（１；１′），其中，所述滑动轴承（３０，４０；３０′，４０′）具有两个带有各自的相对彼此允许旋转滑动运动的滑动面（３１ｂ′，３２ｂ′；４１ｂ，４２ｂ）的轴承元件（３１′，３２′；４１，４２），其中，所述两个轴承元件（３１′，３２′；４１，４２）中的一个的滑动面（３２ｂ′；４２ｂ）比所述两个轴承元件（３１′，３２′；４１，４２）中的另一个的与该滑动面（３２ｂ′；４２ｂ）滑动地共同作用的滑动面（３１ｂ′；４１ｂ）更软地构造而成，其特征在于，较软的滑动面（３２ｂ′；４２ｂ）由含石墨的铁基材料形成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K·巴托洛梅，
申请(专利权)人：曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司，
类型：发明
国别省市：DE