Carcasa de turbina y procedimiento para su producción.

Procedimiento para la producción de una carcasa de turbina de un turbocompresor de gas de escape,

comprendiendo una carcasa de rodete (5) dispuesta en una carcasa exterior (2) con un tubo de conexión (8) cilíndrico,el cual se inserta en un tubo de salida (9, 9a), a través del cual es transferible gas de escape desde la carcasa de rodete(5) en dirección a una brida de salida (4), y donde el tubo de salida (9, 9a) está acoplado de forma relativamentedesplazable con la carcasa de rodete (5), y un anillo de estanqueidad metálico (10, 10a) dispuesto en el tubo de salida(9, 9a) es deslizado sobre el tubo de conexión (8), caracterizado por el hecho de que a continuación se inserta unmandril extensible en el tubo de conexión (8), para ensanchar el tubo de conexión (8), donde el tubo de conexión (8) esproyectado en su extremo al menos en parte hacia el exterior, para crear al menos una parte proyectada (13), cuyodiámetro exterior (D2) es mayor que el diámetro interior (D1) del anillo de estanqueidad (10, 10a).

Carcasa de turbina y procedimiento para su producción La invención se refiere a un procedimiento para la producción de una carcasa de turbina con las características del preámbulo de la reivindicación 1 así como una carcasa de turbina de este tipo.

Los motores de combustión interna para vehículos se cargan cada vez en mayor medida mediante turbocompresores, dado que con ello se puede lograr una reducción del consumo de combustible. Pero también influye sobre el consumo de combustible el peso mismo del sistema de escape. Los turbocompresores deberían tener por ello el mínimo peso posible. Esto queda obstaculizado por el hecho de que los turbocompresores están expuestos durante su utilización a cargas mecánicas considerables y particularmente a las más altas cargas térmicas, que hacen necesaria una forma de construcción robusta. Sin embargo, debido al creciente número de agregados, el espacio constructivo que queda a disposición dentro del compartimiento del motor es cada vez menor.

En el estado de la técnica se han hecho multitud de propuestas para poder mostrar turbocompresores lo más ligeros posible pero también con la durabilidad deseada. Las tensiones inducidas térmicamente tienen una influencia esencial sobre la durabilidad de un turbocompresor. Han de preverse por lo tanto correspondientes elementos de compensación térmicos, que, no obstante, conllevan problemas de estanqueidad. En el documento DE 100 22 052 A1 se propone para solucionar este problema, por ejemplo, el desacoplamiento de piezas de construcción de conducción de gases de escape y de estructuras exteriores de soporte y de sellado. La disposición mostrada en el documento DE 100 22 052 A1 si bien permite una conexión estanca del sistema interior al sistema exterior, solamente puede hacer frente a las tensiones térmicas que se dan mediante la deformación de las piezas de construcción. De esto resulta el riesgo de la colisión del sistema interior o de la carcasa de rodete con la rueda de turbina.

En la práctica se muestra, sin embargo, que también el sistema interior ha de cumplir ciertos requisitos de estanqueidad para garantizar una forma de trabajo eficaz del turbocompresor. En el documento DE 103 52 960 A1 se muestran varias posibilidades para solucionar el problema de la estanqueidad y al mismo tiempo de la durabilidad. Se propone concretamente una junta de fricción que ha de evitar tensiones inducidas térmicamente entre una carcasa de rodete y un área de desbordamiento que conduce gas de escape a una brida de salida. En el documento DE 103 52 960 A1 si bien se muestra como puede realizarse la compensación de la expansión, las cargas termomecánicas producidas, las características imperativas de los materiales resultantes de ellas, así como las tolerancias de fabricación necesarias para el correcto funcionamiento pueden poner en peligro la fabricación económica de la carcasa.

En el estado de la técnica ha de mencionarse también el documento WO 02/29211 A1. Se describe un procedimiento para la producción de una carcasa de turbina de un turbocompresor. Las zonas de borde radiales exteriores de la carcasa del turbocompresor se doblan respectivamente hacia el exterior, de forma que se originan bridas enfrentadas que se unen una con otra en unión material. En la zona interior se doblan pestañas individuales en dirección axial, donde estas pestañas alojan entre sí un tubo de salida cónico. Con la baja conicidad se permite una construcción estanca. El efecto de sellado también se puede lograr por el hecho de que las dos piezas constructivas se sueldan o atornillan una a la otra. Este tipo de fijación tiene sin embargo la desventaja de que han de mantenerse estrechas tolerancias de fabricación y de que en este área se dan tensiones inducidas térmicamente.

Partiendo de aquí, la invención se basa en la tarea de mostrar una carcasa de turbina de un turbocompresor de gas de escape, así como un procedimiento para su fabricación, en los que sea posible con un máximo efecto de sellado del sistema interior una compensación de expansión de temperatura entre la carcasa de rodete y un tubo de salida para gas de escape, donde se pueden utilizar al mismo tiempo materiales muy finos y sin que sean necesarios trabajos de soldado en la zona sensible de salida de la carcasa de rodete.

La invención soluciona esta tarea mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1. Una carcasa de turbina según la invención es objeto de la reivindicación 8. Las reivindicaciones secundarias se refieren respectivamente a perfeccionamientos ventajosos de la idea de la invención.

El procedimiento reivindicado sirve para la fabricación de una carcasa de turbina de un turbocompresor de gas de escape. La carcasa de turbina ha de comprender una carcasa exterior y una estructura interior dispuesta en la carcasa exterior. Forman parte de la estructura interior una carcasa de rodete con un tubo de conexión cilíndrico, el cual desemboca en un tubo de salida, a través del cual se puede transferir gas de escape desde la carcasa de rodete en dirección de una brida de salida. El tubo de salida está acoplado de manera relativamente desplazable con la carcasa de rodete para la compensación de expansiones longitudinales inducidas térmicamente. En el procedimiento según la invención está previsto que un anillo de estanqueidad metálico dispuesto en el tubo de salida se deslice sobre el tubo de conexión y que a continuación se introduzca un mandril extensible en el tubo de conexión para ensanchar el tubo de conexión.

La ventaja de esta forma de proceder es que tanto con respecto al anillo de estanqueidad como también respecto al tubo de conexión pueden elegirse tolerancias de fabricación algo mayores, dado que el efecto de sellado al que se aspira entre el tubo de conexión y el tubo de salida se logra posteriormente estableciendo un hueco de sellado mediante el mandril extensible. El mandril extensible ensancha en cierto modo el tubo de conexión, hasta que este se ajusta al anillo de estanqueidad. El tubo de conexión se presiona por lo tanto con una fuerza definida contra el anillo de estanqueidad, y el tubo de conexión retrocede elásticamente tras la retirada del mandril extensible. De esta forma se establece una anchura de hueco definida entre el anillo de estanqueidad y el lado exterior del tubo de conexión. El anillo de estanqueidad está unido de forma fija con el tubo de salida y también se mantiene tras el ensanchamiento del tubo de conexión mediante el mandril extensible relativamente desplazable en relación con el tubo de conexión. En el procedimiento según la invención es posible crear estructuras interiores de paredes muy finas de materiales de acero adecuados. En el caso de la estructura interior se trata de componentes de chapa de metal, preferiblemente de un grosor de < = 1, 0 mm. Debido a estructuras interiores muy finas la pérdida de energía durante la fase de calentamiento del motor es muy reducida. Se evita un enfriamiento no deseado del gas de escape, de forma que se mejora el comportamiento de emisión del conjunto del sistema en vistas al arranque de un catalizador postconectado. En el procedimiento según la invención es necesaria sin embargo la utilización de un anillo de estanqueidad metálico con suficiente fuerza de resistencia, y por ello también con una determinada masa. Sin embargo, este sobrepeso también puede ser compensado mediante la posibilidad de utilización de estructuras interiores muy finas, tanto en lo que respecta al tubo de salida como también en lo que respecta a la carcasa de rodete.

El tubo de conexión se expone con su extremo al menos en parte hacia el exterior, para crear al menos una parte proyectada, cuyo diámetro es mayor que el diámetro interior del anillo de estanqueidad. Una parte proyectada de este tipo puede estar prevista puntualmente, es decir, puede tratarse preferiblemente de una, pero también de dos o más partes proyectadas, que preferiblemente están dispuestas uniformemente por la circunferencia de el tubo de conexión. También puede tratarse naturalmente de un cuello circunferencial.

Una parte proyectada de este tipo tiene la función de evitar que se resbale el anillo de estanqueidad hacia fuera del tubo de conexión. Esta función se cumple cuando el diámetro exterior de la parte proyectada es mayor que el diámetro interior del anillo de estanqueidad, lo que puede lograrse ya mediante partes proyectadas relativamente pequeñas en vista de la anchura de hueco relativamente pequeña entre el lado exterior del tubo de conexión y el lado interior del anillo de estanqueidad. La parte proyectada o también reborde está configurada preferiblemente en forma de embudo, donde el ángulo en relación con el eje central longitudinal... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de una carcasa de turbina de un turbocompresor de gas de escape, comprendiendo una carcasa de rodete (5) dispuesta en una carcasa exterior (2) con un tubo de conexión (8) cilíndrico, el cual se inserta en un tubo de salida (9, 9a) , a través del cual es transferible gas de escape desde la carcasa de rodete (5) en dirección a una brida de salida (4) , y donde el tubo de salida (9, 9a) está acoplado de forma relativamente desplazable con la carcasa de rodete (5) , y un anillo de estanqueidad metálico (10, 10a) dispuesto en el tubo de salida (9, 9a) es deslizado sobre el tubo de conexión (8) , caracterizado por el hecho de que a continuación se inserta un mandril extensible en el tubo de conexión (8) , para ensanchar el tubo de conexión (8) , donde el tubo de conexión (8) es proyectado en su extremo al menos en parte hacia el exterior, para crear al menos una parte proyectada (13) , cuyo diámetro exterior (D2) es mayor que el diámetro interior (D1) del anillo de estanqueidad (10, 10a) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el tubo de conexión (8) es empujado con una fuerza definida contra el anillo de estanqueidad (10, 10a) , donde el tubo de conexión (8) retrocede elásticamente tras la extracción del mandril extensible y se ajusta una anchura de hueco definida entre el anillo de estanqueidad (10, 10a) y el lado exterior (11) del tubo de conexión (8) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la parte proyectada (13) se configura con forma de embudo, con un ángulo (a) frente al eje longitudinal central (MLE) del tubo de conexión (8) en un área de 10° a 100°.

4. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 3, caracterizado por el hecho de que hay previstas al menos dos partes proyectadas (13) .

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que antes de deslizar el anillo de estanqueidad (10) se desliza sobre el tubo de conexión (8) un anillo de montaje (14) , para fijar la posición del anillo de estanqueidad (10) en dirección axial.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que el anillo de estanqueidad

(10) se une en unión material o por presión con el tubo de salida (9) .

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que el anillo de estanqueidad (10a) es un elemento individual del tubo de salida (9a) , y es conformado por una modificación del extremo del tubo de salida (9a) .

8. Carcasa de turbina de un turbocompresor de gas de escape, comprendiendo una carcasa exterior (2) , en la cual están dispuestos una carcasa de rodete (5) con un tubo de conexión (8) cilíndrico y un tubo salida (9, 9a) , donde el tubo de conexión (8) se inserta en el tubo de salida (9, 9a) , a través del cual es transferible gas de escape desde el tubo de conexión (8) en dirección a una brida de salida (4) , donde el tubo de salida (9, 9a) está acoplado con la carcasa de rodete (5) de forma relativamente desplazable, y donde entre el tubo de conexión (8) y el tubo de salida (9, 9a) hay dispuesto un anillo de estanqueidad (10, 10a) , caracterizada por el hecho de que el tubo de conexión (8) presenta en su extremo al menos una parte proyectada (13) dirigida hacia el exterior, cuyo diámetro exterior (D2) es mayor que el diámetro interior (D1) del anillo de estanqueidad (10, 10a) .

9. Carcasa de turbina según la reivindicación 8, caracterizada por el hecho de que la parte proyectada (13) tiene forma de embudo con un ángulo (a) frente al eje longitudinal central (MLE) del tubo de conexión (8) en un área de 10° a 100°.

10. Carcasa de turbina según la reivindicación 8, caracterizada por el hecho de que hay previstas al menos dos partes proyectadas (13) distribuidas por la circunferencia.

11. Carcasa de turbina según la reivindicación 8, caracterizada por el hecho de que la parte proyectada (13) es un cuello circunferencial.

12. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizada por el hecho de que en el lado del anillo de estanqueidad (10) alejado de la parte proyectada hay dispuesto un anillo de montaje (14) sobre el tubo de conexión (8) .

13. Carcasa de turbina según la reivindicación 12, caracterizada por el hecho de que el anillo de montaje (14) está hecho de material plástico.

14. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizada por el hecho de que el anillo de estanqueidad (10) es de metal y está unido en unión material o por presión con el tubo de salida (9) .

15. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizada por el hecho de que el anillo de estanqueidad (10a) es un elemento individual del tubo de salida (9a) y está conformado por una modificación del extremo del tubo de salida (9a) .

16. Carcasa de turbina según una de las reivindicaciones 8 a 15, caracterizada por el hecho de que el tubo de salida (9, 9a) presenta una zona de su longitud configurada como fuelle.