CN1818435A - 涡轮机，特别是废气涡轮增压器 - Google Patents

涡轮机，特别是废气涡轮增压器 Download PDF

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Abstract

涡轮机(1)，特别是废气涡轮增压器，包括：一个设置于压缩机壳体(2)中的压缩机叶轮(3)，一个设置于涡轮机壳体中的涡轮机叶轮(4)，一个在轴承箱(5)内被支撑的转子轴(6)，该转子轴(6)一方面与压缩机叶轮(3)相连，另一方面与涡轮机叶轮(4)相连，以及一个设置于轴承箱(5)的涡轮机侧端部(7)和转子轴(6)之间的转子轴密封装置(8)。

Description

涡轮机，特别是废气涡轮增压器
技术领域
本发明涉及涡轮机，尤其涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的废气涡轮增压器。
背景技术
这样的涡轮增压器形式的涡轮机公开于US 2004/0120835 A1。
US4453722披露了一种碳密封，是由膜盒压着密封板，并额外提供了一个备用密封，该备用密封包括一个活塞环，即使膜盒失效也能保持其偏压。
另外一种涡轮增压器形式的涡轮机公开于DE 10028161 C2和DE 10297203T5。
在转子轴和轴承箱之间的涡轮机侧所能看到的密封借助迷宫密封来实现。
这样，在涡轮机叶轮方向和轴承箱方向都存在发生泄漏的可能。
发明内容
与现有技术相比，本发明的目的是提供一种权利要求1的前序部分所述类型的涡轮机，它能够为介质作用于其上的腔室提供更好的密封，所述介质例如是不同压力的液体和/或气体。
这个目的通过权利要求1的特征达到。
因此，本发明涉及涡轮机，特别是废气涡轮增压器形式的，例如用于汽车，包括位于涡轮机侧的转子轴密封装置，该密封装置可优选设置成气体润滑滑动环密封的形式。所述的转子轴密封装置使得容纳不同压力的介质(液体和/或气体)的腔室密封，该腔室通过一个壳体壁支撑旋转轴，在涡轮增压器壳体里该旋转轴是转子轴。本发明的涡轮机或本发明的转子轴密封装置适用于高温(可达900℃)和极端高速(可达300000m-1)以及可达550m/s的圆周速度。
此外，一个旋转反环(带侧面)安装到转子轴上，例如伴随有收缩、螺旋或者挤压。另外，一个带有弹性元件的静止滑动环，优选是金属隔膜盒的形式，通过一个拧入套筒螺旋安装到壳体中。在涡轮增压器运行过程期间中，反环与滑动环一起形成动态密封，金属隔膜盒与石墨环组成静态密封。
金属隔膜盒形成一个弹性接触的偏压装置。优选地，这里将金属隔膜盒的各个弹性元件焊接到一起，然后焊接到连接板和拧入套筒的为此目的而提供的焊接唇状物。因此，有利于预安装作为一个盒体的所述的整个密封装置的元件。在安装盒体的过程中，在金属隔膜盒出现一个偏压，有利于使轴向间隙和滑动表面的磨损最小化。
当涡轮增压器处于停止状态时，反环与滑动环在转子轴和轴承箱之间形成静态密封。
在涡轮增压器运行过程期间中，反环的旋转由于其轴向侧面与滑动环的接触表面而使压力增大，从而导致形成一个小的轴向间隙。
在运行过程期间中，这将形成一个不接触的、气体润滑动力滑动环密封，该密封不会引起机械摩擦损失。
选择反环的侧面(profule)使得从涡轮机叶轮到轴承箱内部的泄漏(间隙流)被阻止(support)。
从属权利要求涉及本发明的优选改进。
权利要求10将转子轴密封装置定义为一个独立的可互换元件。
权利要求11定义了一种形成带转子轴密封装置的涡轮机的方法，该方法由下列步骤组成：
将石墨环插入轴承箱中；
将反环安装到安装心轴上，并插入轴承箱中；
用工具将盒体与滑动环和偏压装置螺旋安装到轴承箱中，其与拧入套筒的孔相结合，并压紧石墨环；
将挡热板设置在转子轴上；
将转子轴插入到轴承箱中，通过安装心轴将反环压在转子轴上。
附图说明
本发明的另外的细节、优点和特征，从下面参照附图的实施例的描述，变得更加明显，附图中：
图1：显示了本发明的涡轮增压器形式的涡轮机的纵剖视图；和  图2：以放大比例显示图1中的细节X，用于说明本发明的转子轴密封装置的结构细节。
具体实施方式
图1示出了本发明的涡轮机1，在本实例中设置成一个废气涡轮增压器。
除了下面说明的根据本发明的转子轴密封装置8之外，该废气涡轮增压器自然包括所有的标准零件，但是，为了在图1中简化地图解，这些标准零件部分没有示出，因为这些对解释本发明不是必要的。
但是，图1示出了压缩机壳体(未示出)的后壁2和设置于所述压缩机壳体中的压缩机叶轮3。
此外，示出了设置于涡轮机壳体(未示出)中的涡轮机叶轮(转子)4。
从图1如下所述，压缩机叶轮3和涡轮机叶轮4安装在转子轴6相对的两端。
转子轴6由设置于轴承箱5中的一个合适的轴承来导向。
轴承箱5包括位于涡轮机侧的端部7，该端部7设置于涡轮机叶轮4邻近，由挡热板26保护而不受额外的加热。
涡轮机侧的端部7包括一个接收转子轴密封装置8的腔室30，在图1中用细节X进行标记，将在下面参照放大视图2详细说明。
转子轴密封装置8设置成气体润滑滑动环密封的结构，包括一个静态密封装置和一个动态密封装置。
详细地，反环11包括固定部分12，该固定部分可以固定到(缩进、拧入或者挤压)第一转子轴部分9中。
此外，反环11包括环形圈13，优选与安装部分12设置成直角，环形圈13部分地轴向依靠在转子轴9的过渡部分31，过渡部分31通向第二转子轴部分10，第二转子轴部分10具有比第一转子轴部分9更大的直径。
转子轴密封装置8进一步包括一个滑动环14，它与优选是图示的金属隔膜盒19的形式的偏压装置螺旋安装，通过一个拧入套筒20，与轴承箱5或轴承箱5的端部7的外螺纹27结合。
如图示，滑动环14包括一个主体16和一个从主体16径向向外延伸的突出部分15。在安装状态下，这种设置提供一个与反环11的圈13相对的接触表面，并与所述的圈相接触，如图2的安装状态所示。
此外，图2示出了一个石墨环18，它在拧入套筒20的拧入状态下被夹紧在轴承箱5内。
连接板17与滑动环14稳固地连接，设置在滑动环14和包括拧入套筒20及金属隔膜盒19的装置之间。
在相对的一端，连接板17包括一个焊接唇状物24，该焊接唇状物24焊接到弹性装置的弹性元件23上，该弹性装置包括金属隔膜盒19的弹性元件21、22和23。
反过来，弹性元件21焊接到拧入套筒20的焊接唇状物25上。
如上所述，被焊接在一起的膜盒19的各个弹性元件21至23、连接板17、拧入套筒20以及滑动环14组成一个预安装盒体。在安装所述的盒体时，滑动环14的偏压由金属隔膜盒19产生，使得轴向间隙和滑动表面的磨损最小化。最后，从图2可以看出，连接板17包括一个环状体29，环绕转子轴6的转子轴部分10设置，在环状体29的径向最外端设置了焊接唇状物24和接触部分28。
如图2所示，连接部分28依靠在滑动环14的突出部分15和主体16上，但是环状体29依靠在滑动环14的主体16上。就以上所述元件的更详细的设置来说，图2进行了清楚的图解。
附图标记表
1       涡轮机/涡轮增压器
2       后壁
3       压缩机叶轮
4       涡轮机叶轮
5       轴承箱
6       转子轴
7       端部
8       转子轴密封装置
9       具有小直径的第一转子轴部分
10      具有大直径的第二转子轴部分
11      反环
12      安装部分
13      圈
14      滑动环
15      突出部分
16      主体
17      连接板
18      石墨环
18      膜盒，特别是金属隔膜盒偏压装置
20      拧入套筒
21-23   弹性元件
24，25  焊接唇状物
26      挡热板
27      外螺纹
28      接触部分
29      环状体
30      腔室
31      过渡部分

Claims (11)

1、一种涡轮机(1)，特别是废气涡轮增压器，包括：
一个设置于压缩机壳体中的压缩机叶轮(3)；
一个设置于涡轮机壳体中的涡轮机叶轮(4)；和
一个在轴承箱(5)内被支撑的转子轴(6)，其一方面与压缩机叶轮(3)相连，另一方面与涡轮机叶轮(4)相连，
一个设置于轴承箱(5)的涡轮机侧端部(7)和转子轴(6)之间的转子轴密封装置(8)，包括一个固定在转子轴(6)上的反环(11)，和一个偏压装置(19)，
其特征是：
反环(11)和偏压装置(19)之间设置一个静止滑动环(14)，静止滑动环(14)处于安装状态，与反环相接触，并且以拧入套筒(20)插入轴承箱(5)中的偏压装置(19)的方式安装。
2、根据权利要求1的涡轮机，其特征是：转子轴密封装置(8)设置成一个气体润滑滑动环密封装置。
3、根据权利要求2的涡轮机，其特征是：该滑动密封装置包括一个静态密封装置和一个动态密封装置。
4、根据权利要求3的涡轮机，其特征是：该动态密封装置通过滑动环(24)和安装在转子轴(6)的反环(11)发生动态密封作用。
5、根据权利要求1的涡轮机，其特征是：偏压装置设置成一个金属隔膜盒(19)。
6、根据权利要求5的涡轮机，其特征是：金属隔膜盒(19)、拧入套筒(20)和连接板(17)设置成一个预安装盒体。
7、根据权利要求6的涡轮机，其特征是：金属隔膜盒(19)包括互相焊接的弹性元件(21-23)，该弹性元件(21-23)分别焊接到连接板(17)和拧入套筒(20)的焊接唇状物(25和25)，以形成盒体。
8、根据权利要求1-7中任何一项的涡轮机，其特征是：一个插入到轴承箱(5)中的石墨环(18)，其由拧入套筒(20)夹紧。
9、根据权利要求1-8中任何一项的涡轮机，其特征是：挡热板(26)设置于涡轮机侧端部(7)和涡轮机叶轮(4)之间。
10、一种位于涡轮机(1)的轴承箱(5)的涡轮机侧端部(7)和转子轴(6)之间的转子轴密封装置(8)，该涡轮机(1)特别是包括设置于压缩机壳体中的压缩机叶轮(3)和设置于涡轮机壳体中的涡轮机叶轮(4)的废气涡轮增压器，该转子轴密封装置(8)包括：
一个安装在转子轴(6)上的反环(11)；和
一个偏压装置(19)，其特征在于具有权利要求1至9的至少一个特征。
11、一种安装涡轮机特别是废气涡轮增压器的方法，废气涡轮增压器包括一个设置于压缩机壳体中的压缩机叶轮(3)，一个设置于涡轮机壳体中的涡轮机叶轮(4)，一个在轴承箱(5)内被支撑的转子轴(6)，该转子轴(6)一方面与压缩机叶轮(3)相连，另一方面与涡轮机叶轮(4)相连，以及一个设置于轴承箱(5)的涡轮机侧端部(7)和转子轴(6)之间的转子轴密封装置(8)，该方法包括以下步骤：
将石墨环(18)插入轴承箱(5)中；
将反环(11)安装到安装心轴上，并插入轴承箱(5)中；
用工具将盒体与滑动环(14)和偏压装置(19)螺旋安装到轴承箱(5)中，其与拧入套筒(20)的孔相结合，并在螺旋的过程中压紧石墨环(18)；
将挡热板(26)设置在转子轴(6)上；
将转子轴(6)插入到轴承箱(5)中，通过安装心轴将反环(11)压在转子轴(6)上。
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