CN107676138A - 涡轮增压器的轴向涡轮机和涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

一种用于使介质膨胀的涡轮增压器的轴向涡轮机(2)，具有包括移动叶片(7)的涡轮机转子(5)；具有包括可调节导向叶片(11)的导向设备(6)，在待膨胀的介质的流动方向上看，所述导向设备(6)被定位在移动叶片(7)的上游，其中每个导向叶片(11)包括导向叶片叶部(12)、导向叶片旋转板(14)和安装在导向环(15)中的导向叶片销(13)；具有在待膨胀的介质的流动方向上看被定位在导向设备(6)的上游的流入壳体(3)，待膨胀的介质能够经由所述流入壳体(3)被供给到导向设备(6)的导向叶片(11)。至少一个密封空气孔(18)被引入流入壳体(3)中。周向密封空气槽(19)被引入导向环(15)中。被引入流入壳体(3)中的所述或每个密封空气孔(18)延伸通过流入壳体(3)，并通向被引入导向环(15)中的密封空气槽(19)，其中在各自的导向叶片(11)的导向叶片旋转板(14)和导向环(15)之间的分离接合部(17)的区域中的密封空气压力大于在该分离接合部(17)的区域中的排气压力，所述分离接合部(17)的区域能够被供应来自密封空气槽(19)的密封空气。

Description

涡轮增压器的轴向涡轮机和涡轮增压器
技术领域
本发明涉及涡轮增压器的轴向涡轮机并涉及涡轮增压器。
背景技术
从DE 44 26 522A1已知一种具有涡轮机和压缩机的涡轮机械，即排气涡轮增压器。用于使排气膨胀的排气涡轮增压器的涡轮机包括涡轮机流入壳体，排气经由所述涡轮机流入壳体被供给到涡轮机的涡轮机转子，其中所述涡轮机转子包括多个移动叶片。带有扩散器的涡轮机流出壳体被连接在涡轮机的移动叶片的下游。在排气涡轮增压器的涡轮机区域中的排气的膨胀期间被抽取的能量在排气涡轮增压器的压缩机区域中被利用，从而压缩增压空气。
DE 100 16 745 B4公开了一种涡轮增压器的轴向涡轮机，其中在排气的流动方向上看，带有可调节导向叶片的导向设备被布置在涡轮机转子的移动叶片的上游。导向设备的导向叶片包括导向叶片叶部(guide blade leaf)、导向叶片旋转板和导向叶片销。导向叶片可经由调节装置调节，且被可调节地安装在导向环中，所述导向环也被描述为导向叶片支架。用于导向叶片的轴承在各自的导向叶片的导向叶片销和导向环之间形成。通过各自的导向叶片的导向叶片旋转板和导向环之间的分离接合部，排气泄漏能够流入导向叶片的轴承区域中，这导致在导向叶片轴承区域中的不期望的沉积，并由此导致导向设备的调节装置失效。
发明内容
由此出发，本发明是基于产生涡轮增压器的新型轴向涡轮机的目的，通过所述新型轴向涡轮机，能够使排气的泄漏远离导向设备的可调节导向叶片的轴承。
所述目的通过根据权利要求1的涡轮增压器的轴向涡轮机解决。至少一个密封空气孔被引入涡轮机的流入壳体中。周向密封空气槽被引入导向环中。被引入流入壳体中的所述或每个密封空气孔延伸通过流入壳体并通向被引入导向环中的密封空气槽，其中在各自导向叶片的导向叶片旋转板和导向环之间的分离接合部区域中的密封空气压力大于在该分离接合部区域中的排气压力，所述分离接合部区域能够被供应来自密封空气槽的密封空气。通过能够经由所述或每个密封空气孔被引入导向环的密封空气槽区域中的密封空气，经由在各自的导向叶片的导向叶片旋转板和导向环之间的分离接合部的排气泄漏能够被阻止，从而能够使排气泄漏远离导向叶片的轴承。因此，能够阻止不期望的沉积形成在导向叶片的轴承区域中。因此，降低导向设备的调节装置的失效风险。
根据本发明的有利的进一步扩展，在导向环和每个导向叶片的导向叶片销之间形成的各自导向叶片的轴承表面能够被供应来自密封空气槽的密封空气。给轴承供应密封空气尤其对于冷却导向叶片的轴承同样是有利的。密封空气槽优选地经由导向环中的孔给分离接合部和轴承供应密封空气。
根据本发明的有利的进一步扩展，用于密封所述密封空气槽的密封元件布置在导向环和流入壳体之间。通过此，在密封空气槽的区域中能够维持足够高的密封空气压力。
根据本发明的有利的进一步扩展，密封空气孔相对于轴向涡轮机的轴向方向且相对于轴向涡轮机的径向方向被倾斜地设置。这允许涡轮机流入壳体的尤其有利的设计实施例。
根据本发明的涡轮增压器在权利要求8中被限定。
附图说明
本发明优选的进一步扩展由从属权利要求并由下文的描述获得。本发明的示例性实施例通过附图被更详细地解释，但不限于此。其示出：
图1是涡轮增压器的轴向涡轮机区域中的来自涡轮增压器的选段；
图2是图1的细节II；
图3是来自图2的细节的选段；
图4是在另一个透视图中的图3的选段；
图5是在又一个透视图中的图3，4的选段；
图6是图5的细节VI。
具体实施方式
本发明涉及涡轮增压器的轴向涡轮机并涉及涡轮增压器。
图1示出了涡轮增压器的轴向涡轮机2的区域中的来自涡轮增压器1的选段。示出了轴向涡轮机2的涡轮机流入壳体3、带有扩散器22的涡轮机流出壳体4、涡轮机转子5以及导向设备6。将在涡轮增压器1的轴向涡轮机2中被膨胀的排气，经由涡轮机流入壳体3被供给到轴向涡轮机2，即供给到涡轮机转子5，其中在排气的流动方向上看，导向设备6布置在涡轮机转子5的上游且在流入壳体3的下游。
涡轮机转子5包括与涡轮机转子5一起旋转的多个移动叶片7。经由轴向涡轮机2，即经由涡轮机转子5流动的排气在涡轮机转子5的区域中膨胀，其中在所述过程中抽取的能量被利用，从而驱动排气涡轮增压器1的压缩机的未示出的压缩机转子，所述压缩机转子经由轴8被联接到涡轮机转子5。经由紧固元件10被连接到涡轮机流出壳体4的盖环9，在径向外侧上邻接涡轮机转子5的移动叶片7。
如已经解释的，导向设备6被定位在涡轮机转子5的上游并因此被定位在涡轮机转子5的移动叶片7的上游，从而在涡轮机转子5的方向上经由涡轮机流入壳体3被引导的排气在其随后经由涡轮机转子5的移动叶片7被引导之前，首先经由导向设备6流动。导向设备6包括导向叶片11，其中每个导向叶片11包括导向叶片叶部12、导向叶片销13和导向叶片旋转板14。
导向叶片11经由其导向叶片销13被可旋转地安装在导向环15中，所述导向环被描述为导向叶片支架，以便经由导向叶片11的旋转调节导向设备6。
通过用于导向设备6的未被详细示出的调节装置，导向设备6的导向叶片11能够在导向环15中被转动，所述调节装置通常包括调节机构和调节驱动器。
因此，用于可调节导向设备6的导向叶片11的轴承16在导向叶片11的导向叶片销13和导向环15之间形成。
分离接合部17在导向设备6的导向叶片11的导向叶片旋转板14和导向环15之间形成。经由这些分离接合部17，排气泄漏能够根据现有技术流动。在已知的轴向涡轮机中，所述排气泄漏能够进入在导向环15和导向叶片11的导向叶片销13之间形成的导向叶片11的轴承16的区域，并因此导致在轴承16的区域中的沉积。这是不利的。
为了避免在导向叶片11的轴承16的区域中的此种沉积，至少一个密封空气孔18被引入流入壳体3中。优选地，多个此种密封空气孔18在周边上被引入涡轮机流入壳体3中。周向密封空气槽19被引入导向环15中。被引入流入壳体3中的所述或每个密封空气孔18延伸通过流入壳体3并通向被引入导向环15中的密封空气槽19。这里，密封空气槽19与导向环15和各自的导向叶片11的导向叶片旋转板14之间的分离接合部17经由导向环15中的孔21连通，从而经由存在于密封空气槽19中的密封空气压力，各自的导向叶片11的导向叶片旋转板14和导向环15之间的分离接合部17能够被供应密封空气，其中在密封空气槽19中和在各自的分离接合部19的区域中的密封空气压力大于在分离接合部17的区域中的排气压力。
根据现有技术能够因此经由导向叶片11的导向叶片旋转板14和导向环15之间的分离接合部17流动的排气泄漏，通过给分离接合部17供应密封空气而被阻止。因此，没有排气能够进入导向环15和导向叶片11的导向叶片销13之间的轴承16的区域。
从密封空气槽19出发，导向叶片11的导向叶片销13和导向环15之间的轴承16也能够被供应密封空气，因此，所述轴承能够被冷却。
因此，对于本发明的目的重要的是，至少一个密封空气孔18，优选地多个密封空气孔18，被引入涡轮机流入壳体3中。所述或每个密封空气孔18与被引入导向环15中的周向密封空气槽19连通，由此，一方面在导向叶片11的导向叶片旋转板14和导向环17之间的分离接合部17以及另一方面在导向叶片11的导向叶片销13和导向环15之间的轴承16能够被供应密封空气。
这经由导向环15中的孔21实现，所述孔将压力侧上的密封空气槽19联接到在导向叶片11的导向叶片旋转板14和导向环15之间的分离接合部17，并联接到在导向叶片11的导向叶片销13和导向环15之间的轴承16。因此，一方面，能够阻止排气泄漏进入轴承16的区域，而另一方面，能够冷却轴承16。因此能够防止可调节导向叶片11在导向环15中的安装失效。
如从图6最明显的是，用于未示出的密封元件的接收槽20被引入导向环15中，在面向涡轮机流入壳体3的一侧上靠近密封空气槽19。通过这些被定位在接收槽20中的密封元件，密封空气槽19能够被密封，从而防止经由在流入壳体3和导向环15之间的分离接合部的密封空气泄漏。
所述或每个密封空气孔18优选地相对于轴向涡轮机2的轴向方向以及还相对于轴向涡轮机的径向方向两者被倾斜地设置。优选地，各自的密封孔18包括相对于轴向涡轮机2的轴向方向在15°和75°之间的角度，优选地在30°和60°之间的角度。通过此，密封空气孔18能够尤其优选地被引导到流入壳体3中，直到被引导到导向环15的密封空气槽19的区域中。
密封空气能够是以任何方式存在的增压空气系统的增压空气，或者是单独的压缩空气系统的压缩空气。
附图标记列表
1涡轮增压器
2轴向涡轮机
3流入壳体
4流出壳体
5涡轮机转子
6导向设备
7移动叶片
8轴
9盖环
10紧固元件
11导向叶片
12导向叶片叶部
13导向叶片销
14导向叶片旋转板
15导向环
16轴承
17分离接合部
18密封空气孔
19密封空气槽
20接收槽
21孔
22扩散器

Claims (8)

1.一种用于使介质膨胀的涡轮增压器的轴向涡轮机(2)，具有：
包括移动叶片(7)的涡轮机转子(5)；
包括可调节导向叶片(11)的导向设备(6)，在待膨胀的介质的流动方向上看，所述导向设备(6)被定位在所述移动叶片(7)的上游，其中，每个导向叶片(11)包括导向叶片叶部(12)、导向叶片旋转板(14)和安装在导向环(15)中的导向叶片销(13)；
在待膨胀的介质的流动方向上看被定位在所述导向设备(6)的上游的流入壳体(3)，待膨胀的介质能够经由所述流入壳体(3)被供给到所述导向设备(6)的导向叶片(11)；
其特征在于：
至少一个密封空气孔(18)被引入所述流入壳体(3)中；
周向密封空气槽(19)被引入所述导向环(15)中；
被引入所述流入壳体(3)中的所述或每个密封空气孔(18)延伸通过所述流入壳体(3)，并通向被引入所述导向环(15)中的所述密封空气槽(19)，其中，在各自的导向叶片(11)的导向叶片旋转板(14)和导向环(15)之间的分离接合部(17)的区域中的密封空气压力大于在该分离接合部(17)的区域中的排气压力，所述分离接合部(17)的区域能够被供应来自所述密封空气槽(19)的密封空气。
2.根据权利要求1所述的轴向涡轮机，其特征在于：各自的轴承(16)在所述导向环(15)和各自的导向叶片(11)的导向叶片销(13)之间形成，所述各自的轴承(16)能够被供应来自所述密封空气槽(19)的密封空气。
3.根据权利要求1或2所述的轴向涡轮机，其特征在于：所述密封空气槽(19)经由所述导向环(15)中的孔(21)与所述分离接合部(17)和所述轴承(16)连通，并给所述分离接合部(17)和所述轴承(16)供应密封空气。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴向涡轮机，其特征在于：用于密封所述密封空气槽(19)的密封元件布置在所述导向环(15)和所述流入壳体(3)之间。
5.根据权利要求4所述的轴向涡轮机，其特征在于：所述导向环(15)靠近所述密封空气槽(19)地包括用于所述密封元件的接收槽(20)。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的轴向涡轮机，其特征在于：所述密封空气孔(18)相对于所述轴向涡轮机的轴向方向以及相对于所述轴向涡轮机的径向方向被倾斜地设置。
7.根据权利要求6所述的轴向涡轮机，其特征在于：密封空气孔(18)包括相对于所述轴向涡轮机的轴向方向在15°和75°之间的角度，尤其在30°和60°之间的角度。
8.一种涡轮增压器(1)，具有用于使排气膨胀且用于在排气膨胀期间抽取能量的轴向涡轮机(2)，并具有用于利用在所述轴向涡轮机(2)中抽取的能量来压缩增压空气的压缩机，其特征在于：根据权利要求1至7中的任一项来设计所述轴向涡轮机(2)。
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