CN104018933A - 用于密封径向压缩机的后腔的中间壁 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于密封径向压缩机的后腔的中间壁，具体而言相对于由支承壳体包围的支承室密封径向压缩机的压缩机叶轮的后腔的中间壁，其具有环绕的旋转对称地成形的固定凸缘，其设置成用于将中间壁固定在支承壳体处并具有用于支撑在支承壳体的接触面上的平坦接触面。在虚拟的圆周线上将多个孔口引入固定凸缘中，孔口包括至少一个密封空气通道和多个在周向上分布地布置在虚拟的圆周线上的用于容纳固定件的孔口。根据本发明中间壁构造成旋转对称的盘，其可在制造中通过加工方法车削并在没有其它铣削加工的情况下被引入其最终形状中。对于密封空气通过部仅仅需要钻孔器，其同样可用于钻出用于容纳固定件的孔。由此相对于传统的中间壁简化了制造过程。

Description

用于密封径向压缩机的后腔的中间壁
技术领域
本发明涉及增压内燃机的废气涡轮增压器的领域。
本发明涉及一种用于相对于由支承壳体包围的支承室密封径向压缩机的压缩机叶轮(Verdichterrad)的后腔的中间壁，一种带有这种类型的中间壁的用于支承压缩机的转子的支承装置，一种带有这种类型的支承装置的径向压缩机以及一种带有这种类型的径向压缩机的废气涡轮增压器。
背景技术
废气涡轮增压器用于提高内燃机的功率。在此，利用内燃机的废气加载废气涡轮增压器的废气涡轮并且使用其动能以用于抽吸并且压缩用于内燃机的空气。涡轮和压缩机的叶轮通过支承在支承壳体中的轴相互连接。
在带有轴向涡轮的废气涡轮增压器中，常常在涡轮侧上使用密封空气(Sperrluft)，以用于保护支承区域不受从流动通道中渗透的热的废气影响或者用于主动地冷却涡轮叶轮。可从外部输送密封空气或者从压缩机下游的空气流中提取该密封空气。备选地，密封空气也可从压缩机叶轮的后腔中导出，这带来对压缩机叶轮的轴向负载的卸载的正面效应，因为通过导出密封空气在压缩机叶轮的后腔中的压力减小。在压缩机叶轮的后腔中的空气从压缩机叶轮的流动通道渗入该区域中，因为在快速旋转的和遭受较大的温度波动的压缩机叶轮之间的间隙不能如愿地良好密封。
以这种方式导出的密封空气通过多个构件被引导到涡轮侧。由此产生了必须将其密封以防止压缩空气离开的壳体过渡部(Gehäuseübergang)。至今相应地借助于圆形的栓形部实现在直接邻接到压缩机叶轮后腔处的中间壁和支承壳体之间的至少一个密封空气过渡部，该栓形部安置在中间壁处并且容纳在支承壳体中的相应的开口中。在其它情况下基本上构造成旋转对称的中间壁处的该至少一个栓形部通过昂贵的加工方法圆周铣削制成。
发明内容
本发明的目标在于，在简化制造方面优化用于密封径向压缩机的压缩机叶轮的后腔的中间壁，其具有至少一个用于导出密封空气的孔。
根据本发明，中间壁具有环绕的旋转对称地成形的固定凸缘，该固定凸缘设置成用于将中间壁固定在邻近的支承壳体处并且该固定凸缘具有用于支撑在支承壳体的接触面上的平坦的(plane)接触面。在此，在虚拟的圆周线上将多个孔口引入固定凸缘中，其中这些孔口包括至少一个密封空气通道以及多个在周向上分布地布置在该虚拟的圆周线上的用于容纳固定件的孔口。
根据本发明，中间壁构造成旋转对称的盘，其可在制造中通过加工方法车削并且在没有其它铣削加工的情况下被引入其最终形状中。对于密封空气通过部仅仅需要钻孔器，其同样可用于钻出用于容纳固定件的孔口。由此可相对于传统的中间壁简化制造过程。
从从属权利要求中得到其它优点。
附图说明
下面根据图纸详细解释本发明。其中：
图1显示了带有径向压缩机和轴向涡轮的根据现有技术的部分剖切的废气涡轮压缩机的等轴侧图，
图2显示了沿着轴轴线引导的穿过根据图1的废气涡轮增压器的径向压缩机的截面，带有在压缩机叶轮的后腔中在中间壁和支承壳体之间的根据本发明设计的密封空气过渡部，
图3显示了在压缩机叶轮和中间壁之间的间隙中沿着III-III引导的穿过根据图2的组件的截面，以及
图4显示了通过在中间壁和支承壳体之间的分隔部位的沿着IV-IV引导的穿过根据图2的组件的截面。
参考标号列表
10 废气涡轮
11 涡轮叶轮
12 气体进入壳体
13 气体离开壳体
20 轴
30 支承壳体
31 带有支撑面的固定凸缘
32 密封空气通道
33 用于容纳固定件的孔口
34,35 密封部位、带有密封环的环绕的槽
36 可用于冷却压缩机叶轮的空腔
40 中间壁
41 带有支撑面的固定凸缘
42 密封空气通道
43 用于容纳固定件的孔口
44 在压缩机叶轮和中间壁之间的迷宫密封部
50 固定件
70 压缩机
71 压缩机叶轮
72 压缩机壳体。
具体实施方式
图1显示了带有轴流式废气涡轮10以及径向压缩机70的根据现有技术的废气涡轮增压器。部分地剖切的废气涡轮增压器具有包括涡轮叶轮11、压缩机叶轮71以及位于其之间的轴20的转子。转子可旋转地支承在支承壳体30中。来自内燃机的燃烧室的废气通过气体进入壳体12被引导到涡轮叶轮11的工作叶片上。紧接着，废气聚集在气体离开壳体13的扩散区域中并且通过排气设备被导出。通过涡轮经由轴驱动的压缩机叶轮吸入新鲜空气，以用于压缩空气并且在更高的压力下将其输送到内燃机的燃烧室。
在带有轴向涡轮的这种类型的废气涡轮增压器中，常常在涡轮侧上应用密封空气，以用于保护支承区域不受渗入的热的废气影响或者冷却涡轮叶轮轮毂。密封空气大多数情况下为压缩机叶轮推力卸载(Verdichterradschubentlastung)的副产物，其中通过以下方式减小在压缩机叶轮的后腔中的空气压力，即导出从压缩机叶轮的流动通道中渗入该区域中的空气。
图2显示了沿着轴轴线引导的穿过废气涡轮增压器的径向压缩机的截面。压缩机叶轮71布置在压缩机壳体72中。压缩机叶轮包括轮毂体以及多个工作叶片。在压缩机叶轮71的后腔(即面对支承区域的侧边)中，在压缩机叶轮的径向外部的区域中存在密封部，其通常实施成迷宫密封部。该密封部用于，较大量的处于提高的压力下的新鲜空气不会从在压缩机叶轮的离开部处的流动通道中漏出到压缩机叶轮的后腔中。朝向支承壳体30，后腔通过盘形的中间壁40限制。该中间壁在内部中具有中央的开口，轴20被引导穿过该开口。根据压缩机叶轮在轴上的固定方式，压缩机叶轮71的一部分也可伸入在中间壁中的中央的开口中或者伸出穿过该中央的开口。在转子和中间壁之间，在径向内部的区域中设置有在两个方向上作用的密封部位。一方面应防止，过多的新鲜空气从压缩机叶轮的后腔中漏出到处于环境压力中的支承区域中(漏气)。另一方面应防止，在压缩机的一定的运行点时在相反地指向的压力情况下，油或附有油的空气可从支承区域中到达压缩机叶轮的后腔中。
中间壁在径向外部的区域中固定在支承壳体处，并且过渡部同样利用密封件35保护。
盘形的中间壁40在面对支承区域的侧边上具有环绕的固定凸缘41，该固定凸缘41根据本发明设置成用于支撑在支承壳体的同样环绕的固定凸缘31处。在中间壁40和支承壳体30之间径向上在环绕的凸缘之外得到空腔36，该空腔36可用于冷却在压缩机叶轮的外边缘或离开部处的壳体区域。因此例如冷却介质(水或冷却空气)可被引导穿过空腔。
在固定凸缘41的区域中将多个贯通的开口引入中间壁中，这些开口分别或者用作将密封空气从压缩机叶轮的后腔中导出的密封空气通道42(图2，上半部)，或者用作固定件50的容纳部的孔口43(图2，下半部)。在支承壳体的凸缘31中设置有与在中间壁中的开口对应的孔口。两个凸缘的支撑面在所示出的实施形式中构造成轴向的端面并且在垂直于轴线的平面中伸延。可选地，支撑面也可稍微锥形地取向，其中两个凸缘的支撑面严格地彼此平行地伸延。根据本发明，径向地在布置在一个圆上的开口之内存在密封部位34，有利地构造成带有插入的密封环的一个或两个槽。在此，槽可单侧地或者被引入中间壁的凸缘41的支撑面中或者(如在所示出的实施形式中)被引入在支承壳体的凸缘31的支撑面中，但是或可两侧地被引入两个支撑面中。当中间壁安放到支承壳体上时密封环(传统的O型圈)在轴向方向上被挤压到槽中并且由此在两个相对的支撑面之间起密封作用。在此尤其地相对于支承区域密封密封空气通道，从而没有泄漏流逸出到支承区域中。但是根据本发明也对固定件进行密封，从而在以上提及的带有相反地指向的压力情况的运行点中，没有油或附有油的空气可从支承区域中到达压缩机叶轮的后腔中。
如在图3中示出的那样，至少一个密封空气通道42和多个用于容纳固定件43的孔口根据本发明位于相同的径向高度上，即相对于圆环状的盘形的中间壁同心地位于一个圆上。在此，为了容纳螺钉头部，除了带有更小直径的剩余深度，用于容纳固定件的孔口可具有与密封空气通道的孔口相同的直径。由此，简化了中间壁的制造。两种类型的孔口的布置可为均匀的或不均匀的。有利地，固定件50均匀地沿着圆周分布。该至少一个密封空气通道42可如示出的那样以代替一个固定开口的方式布置，但是或者可附加地布置在两个以均匀的间距布置的固定开口之间。
图3显示了在图2中指出的沿着III-III引导的穿过径向压缩机的后腔区域的截面中在轴向方向上观察中间壁40的视图。在中间壁的径向外部的区域中，利用多个同心的圆指出了迷宫密封部44的凹处。在该径向内部的区域中示出了轴20和压缩机叶轮的包围轴的柱形的突出部。
如在图4中示出的那样，该至少一个密封空气通道32的延续部以及用于容纳固定件33的孔口同样位于相同的径向高度上，即同样位于与轴轴线同心的圆上。图4沿着在图2中指出的沿着IV-IV被引导的穿过根据图2的径向压缩机的后腔区域的截面显示了中间壁和支承壳体。在此，在径向外部的区域中切割了支承壳体30。紧接着，该截面引导穿过包围在中间壁和支承壳体之间的空腔36，该空腔36可选地可用于冷却在压缩机叶轮离开部处的壳体区域。空腔36向内通过凸缘31限制，根据本发明孔口33和至少一个密封空气通道32布置在该凸缘31中。在该图示中也可看出密封部位34，但是其在凸缘31的区域中径向上在压缩空气通道32和孔口33之内伸延。在径向最内部的区域中再次示出了轴20、压缩机叶轮71的突出部以及在该区域中朝向支承侧倾斜的中间壁40的一部分。
根据本发明，尽管存在密封空气通过部，中间壁40是旋转对称的盘，其可在加工时通过车削并且在没有铣削的情况下被引入其最终形状中。对于密封空气通过部仅仅需要钻孔器，其同样可用于钻出用于容纳固定件的孔口。由此相对于传统的中间壁简化了制造过程。
可选地，中间壁具有附加的定位孔，其设置成用于容纳定位销，该定位销安置在支承壳体处或者在装配之前引入在支承壳体中为其设置的定位孔中。由此，中间壁在装配时可在角位置方面相对于支承壳体更简单地定位。可选地，该定位可通过用于容纳固定件的孔口的不均匀分布实现。

Claims (9)

1. 一种用于相对于由支承壳体包围的支承室密封径向压缩机的压缩机叶轮的后腔的中间壁(40)，该中间壁包括旋转对称的、盘形的基体，该基体带有用于使转子穿过的中央的开口，其中在所述中央的开口的区域中设置有用于密封到所述转子的过渡部的器件，其特征在于，所述中间壁具有环绕的旋转对称地成形的固定凸缘(41)，该固定凸缘设置成用于将所述中间壁固定在支承壳体处并且该固定凸缘具有用于支撑在支承壳体的接触面上的平坦的接触面，其中在虚拟的圆周线上将多个孔口(42,43)引入所述固定凸缘(41)中，其中所述孔口包括至少一个密封空气通道(42)以及多个在周向上分布地布置在所述虚拟的圆周线上的用于容纳固定件的孔口(43)。
2. 根据权利要求1所述的中间壁(40)，其特征在于，将用于容纳密封环的槽引入所述接触面中。
3. 根据权利要求1或2所述的中间壁(40)，其特征在于，所述用于容纳固定件的孔口(43)和所述至少一个密封空气通道(42)在所述固定凸缘中以均匀的角距离布置在所述虚拟的圆周线上。
4. 根据权利要求1或2所述的中间壁(40)，其特征在于，所述用于容纳固定件的孔口(43)以均匀的角距离布置在所述虚拟的圆周线上，并且所述至少一个密封空气通道(42)分别布置在两个邻近地布置的所述用于容纳固定件的孔口(43)之间。
5. 一种用于支承压缩机的转子的支承装置，该支承装置包括包围带有用于容纳转子的中央的开口的支承空间的支承壳体(30)以及根据权利要求1至4中任一项所述的用于相对于所述支承空间密封压缩机的压缩机叶轮的后腔的中间壁，其中所述支承壳体包括环绕的固定凸缘(41)，该固定凸缘设置成用于将所述中间壁(40)固定在所述支承壳体(30)处并且该固定凸缘具有用于支撑在所述中间壁的固定凸缘(41)的接触面上的平坦的接触面，其中在虚拟的圆周线上将多个孔口(32,33)引入所述支承壳体的固定凸缘(31)中，其中所述孔口包括至少一个密封空气通道(32)以及多个在周向上分布地布置在所述虚拟的圆周线上的用于容纳固定件的孔口(43)。
6. 根据权利要求5所述的支承装置，其特征在于，在所述接触面的区域中径向地在所述虚拟的圆周线之内设置有用于密封在所述支承壳体和中间壁之间的过渡部的器件(34)。
7. 根据权利要求6所述的支承装置，其特征在于，径向地在所述虚拟的圆周线之内将用于容纳密封环的槽引入在所述支承壳体(30)的凸缘(31)处的接触面中。
8. 一种径向压缩机，包括带有可旋转地支承在根据权利要求5至7中任一项所述的支承装置中的轴(20)和压缩机叶轮(71)的转子。
9. 一种废气涡轮压缩机，包括根据权利要求8所述的径向压缩机。
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