專利名稱：一透平增壓器的廢氣透平的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一透平增壓器的廢氣透平，其帶有一個設(shè)置于廢氣透平的進氣通道中并把工質(zhì)引導到透平葉片上的噴嘴環(huán)。
該透平增壓器的廢氣透平的噴嘴環(huán)因易變的工作條件例如工質(zhì)壓力和溫度的升降而要求很高。根據(jù)所用的透平及相應(yīng)的具體使用條件，該工質(zhì)可產(chǎn)生較大的溫度梯度。由于一噴嘴環(huán)相對于包圍著它的透平部分總是只占有極小的重量，因此它承受著相當大的溫度變化。
常常是通過普通的夾緊裝置把噴嘴環(huán)固定于廢氣透平的殼體中。在這種情況下，由于該噴嘴環(huán)不能相應(yīng)地膨脹，它會產(chǎn)生材料變形和裂紋，所以一個這樣的噴嘴環(huán)不會具有足夠的壽命。因此它必須在相當短的時間間隔后進行更換，這樣除增加了附加成本外，還使該透平停止工作。
由于這一原因，在噴嘴環(huán)和包圍著它的部分之間必須設(shè)置一足夠大的膨脹間隙。然而。由于這一措施又產(chǎn)生了相當多的旁通工質(zhì)流過該膨脹間隙的缺點。因此它將大大降低透平的效率。
為了消除這一缺點，相應(yīng)的歐洲專利EP0024275-A1提出了一種噴嘴環(huán)，該噴嘴環(huán)不但在軸向而且在徑向都可自由膨脹并且仍可提供一個可封閉的膨脹間隙。此時該噴嘴環(huán)的制動主要是由一彈性元件獲得，該彈性元件根據(jù)一偏壓將該噴嘴環(huán)固定地壓靠在其位于透平殼體中的支承上。因此也同時獲得了對該膨脹間隙的密封。
但是，也可看出，該彈性元件的偏壓因工質(zhì)和噴嘴環(huán)的溫度高而減小。該彈性元件減小的偏壓最后導致該噴嘴環(huán)不再緊靠在其支承上，并且該膨脹間隙又使一旁通流流過。因此，借助于該措施，該膨脹間隙的密封相對旁通流也不能得到長久的保證，并且不能防止效率逐漸減小。
本發(fā)明就是為了克服所有這些缺點，其目的在于提供一種透平增壓器的廢氣透平用的噴嘴環(huán)，該噴嘴環(huán)除了具有更好的壽命外還可保證一恒定的效率。
根據(jù)本發(fā)明，該目的將通過權(quán)利要求1前序部分所述裝置實現(xiàn)，在該透平殼體和噴嘴環(huán)之間設(shè)置一徑向膨脹間隙，并且在該膨脹間隙中至少設(shè)置一密封墊。在這種情況下，該噴嘴環(huán)由兩個設(shè)置于空腔中的固定元件構(gòu)成，所說的固定元件通過一定數(shù)量的導向葉片相互連接在一起。至少在一個固定元件中或至少在一個包圍著所說固定元件的透平殼體的部分中設(shè)置有一個安裝密封墊的環(huán)繞槽。
在透平增壓器運行時，在該噴嘴環(huán)和透平殼體之間設(shè)置的徑向膨脹間隙使得該噴嘴環(huán)不但在軸向而且在徑向方向都能自由膨脹。同時該密封墊由于與該透平增壓器相連的內(nèi)燃機的廢氣壓力而壓靠在該槽上，因此實現(xiàn)對該膨脹間隙的進一步密封。根據(jù)這種方式，一方面可保證該噴嘴環(huán)具有足夠的熱膨脹間隙，另一方面可保證對旁通流進行適當?shù)拿芊狻?br> 如果該環(huán)繞槽在廢氣流動方向形成，這是特別合適的。這樣就可得到一個極大的密封面，從而可改善密封并提高透平效率。
該密封墊在該噴嘴環(huán)區(qū)域內(nèi)的適當?shù)木唧w位置情況是該密封墊總是設(shè)置于該噴嘴環(huán)和進氣殼體，即透平一側(cè)的殼體部分或出氣殼體之間。
該密封墊制成為片式金屬環(huán)。最好是一個由足夠的耐熱性的材料，如鉻鎳鋼制成的雙片式金屬環(huán)。一個這樣的密封墊包圍角為720°。因此它不但可承受高達750℃的溫度，而且也可改善該膨脹間隙的密封性。因此再一次提高了透平效率并增加了噴嘴環(huán)的使用壽命。
此外，該密封墊也可制成為由具有足夠的耐熱性的材料構(gòu)成的活塞環(huán)。從而獲得對該膨脹間隙進行密封的另一可能性，其使用取決于相應(yīng)的具體使用條件。
附圖中借助于一個帶有噴嘴環(huán)的透平增壓器的徑向透平示出了本發(fā)明的一個實施例。


圖1是該徑向透平的局部縱剖視圖；圖2是圖1中噴嘴環(huán)區(qū)域的放大剖視圖；圖3是相應(yīng)于圖1的通過本發(fā)明的密封墊的放大縱剖視圖；圖4是第二實施例中相應(yīng)于圖2的圖；圖5是第三實施例中相應(yīng)于圖2的圖。
為了理解本發(fā)明，此時只示出了各主要元件。例如該廢氣透平增壓器的壓氣機一側(cè)的結(jié)構(gòu)和與該徑向透平相連的內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)都沒有示出。工質(zhì)的流動方向由箭頭表示。
該廢氣透平增壓器主要由—未示出的壓氣機和一個作為徑向透平的廢氣透平1構(gòu)成。該徑向透平1具有一個透平殼體2，該透平殼體2帶有一螺旋形進氣殼體3、一個制成為出氣口法蘭的出氣殼體4和一個制成為隔板且處于透平一側(cè)的殼體部分5。一個由軸6攜帶的并帶有葉片8的渦輪7可旋轉(zhuǎn)地支承于透平殼體2中。在壓氣機一側(cè)的軸6上設(shè)置一個也沒有示出的壓氣機葉輪。
進氣殼體3下游逐漸變成為一個廢氣10用的進氣通道9，該廢氣10是一個與該廢氣透平增壓器相連但圖中未示出的內(nèi)燃機排出的廢氣。在該進氣通道9中，在該進氣殼體3和出氣法蘭4及隔板5之間形狀合理地設(shè)置一噴嘴環(huán)11。該軸6借助于軸承12可旋轉(zhuǎn)地支承于一軸承箱13中。該進氣殼體3和該軸承箱13通過一個在圓周方向設(shè)置的夾緊帶14相互連接。該出氣法蘭4和該進氣殼體3通過螺釘15相互可拆卸地固定連接(圖1)。
該噴嘴環(huán)11由兩個由一定數(shù)目的導向葉片18相互連接在一起的環(huán)形固定元件16、17構(gòu)成。為了安裝該噴嘴環(huán)11，該透平殼體2在進氣殼體3到出氣法蘭4或到隔板5的通道區(qū)域內(nèi)設(shè)置一個空腔19。在該空腔19中，即在該噴嘴環(huán)11和透平殼體2之間設(shè)置一徑向膨脹間隙20，該間隙20可使該噴嘴環(huán)11不但在軸向而且在徑向都能膨脹。在噴嘴環(huán)11的進氣側(cè)，一環(huán)繞槽21設(shè)置于該固定元件17中，并且廢氣10在流動方向流動。該槽21裝載一個密封墊22，該密封墊制成為雙片式金屬環(huán)，即包圍角為720°的密封墊。該雙片式金屬環(huán)22由鉻鎳鋼制成，當然也可以用其它耐熱材料制成。不但在該槽21中而且在該透平殼體2的空腔19中分別設(shè)置該雙片式金屬環(huán)22用的密封面23、24(圖2)。根據(jù)密封要求和位置情況，當然也可使用單片的或三片的片式金屬環(huán)。
圖3示出一個在圖1中僅僅部分示出的雙片式金屬環(huán)22的縱剖視圖。為清楚起見，此處選擇了一個放大示意圖。
為了裝配該雙片式金屬環(huán)22，可將該環(huán)與噴嘴環(huán)11一起推到稍稍小一點的空腔19的外徑上。因此形成該雙片式金屬環(huán)22的偏壓，通過該偏壓始終將該環(huán)壓靠在密封面24上。為了易于安裝該雙片式金屬環(huán)22，空腔19在進氣殼體3的區(qū)域上設(shè)置一斜面26。
在與該廢氣透平增壓器相連且由柴油機構(gòu)成的內(nèi)燃機的運行過程中，其廢氣10首先流到徑向透平1的螺旋形進氣殼體3中。該廢氣流在進氣殼體3中加速，并由噴嘴環(huán)11以一最佳入流角引導到渦輪7中。在此廢氣10進行最后的減壓。與此同時輸出功率，該功率用于驅(qū)動軸6和壓氣機葉輪。
按照該徑向膨脹間隙20的結(jié)構(gòu)，該噴嘴環(huán)11不但在軸向而且在徑向都可自由地膨脹。因此通過該進氣通道9和膨脹間隙20起作用的廢氣壓力始終使該雙片式金屬環(huán)22壓靠在槽21的密封面23上。因此獲得對該膨脹間隙20的進一步密封。在相應(yīng)的實驗中，與該膨脹間隙沒有密封的情況相比，效率提高可達到三個百分點。
在本發(fā)明的第二實施例中，該環(huán)繞槽21設(shè)置于出氣法蘭24中(圖4)。因此此處給出了該密封墊22的第二種結(jié)構(gòu)，在具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)的前提條件下，該結(jié)構(gòu)可以使用。與第一實施例的區(qū)別在于除在槽21中設(shè)置密封面23外，還在噴嘴環(huán)11的固定元件17上設(shè)置一第二密封面27。雙片式金屬環(huán)22的作用類似于第一實施例中的作用。自然，該環(huán)繞槽21也可設(shè)置于固定元件16或隔板5中，即該噴嘴環(huán)11的進氣側(cè)或出氣側(cè)中(未示出)。
根據(jù)圖5，在第三實施例中，一個制成為活塞環(huán)的密封墊28設(shè)置于該噴嘴環(huán)11的進氣側(cè)，處于其固定元件17及進氣殼體3之間。該活塞環(huán)28由一相應(yīng)的相配合槽29裝納。不但在該槽29中而且在透平殼體2的空腔19中分別設(shè)置活塞環(huán)28用的密封面30、31。為了保證良好的密封，可使用一種帶搭接接口的活塞環(huán)28(未示出)。該徑向透平1的所有其它部分制造得與第一實施例類似。該活塞環(huán)28的作用相當于雙片式金屬環(huán)22的作用。
權(quán)利要求
1，一透平增壓器的廢氣透平，其帶有一個由進氣殼體(3)、一出氣殼體(4)及至少一個透平一側(cè)的殼體部分(5)構(gòu)成的透平殼體(2)、一個在軸(6)上可旋轉(zhuǎn)支承的并帶有工作葉片(8)的渦輪(7)、一個在透平殼體(2)中設(shè)置于該渦輪(7)上游的廢氣(10)的進氣通道(9)及一個設(shè)置于該進氣通道(9)中且固定于該透平殼體(2)的空腔(9)中并把該廢氣(10)引導到工作葉片上的噴嘴環(huán)(11)，該廢氣(10)是一個與該透平增壓器相連的內(nèi)燃機排出的廢氣，其特征在于在透平殼體(2)和噴嘴環(huán)(11)之間設(shè)置一徑向膨脹間隙(20)，并且至少一個密封墊(22，28)設(shè)置于該膨脹間隙(20)中。
2，如權(quán)利要求1所述廢氣透平，其特征在于該噴嘴環(huán)11由兩個設(shè)置于空腔(19)中的固定元件(16，17)構(gòu)成，所說固定元件(16，17)由一定數(shù)目的導向葉片(18)相互連接在一起，并且至少在一個固定元件(16，17)中或至少在一個包圍著所說固定元件(16，17)的透平殼體(2)的部分(3，4，5)中設(shè)置一個裝納該密封墊(12，28)的環(huán)繞槽(21)。
3，如權(quán)利要求2所述廢氣透平，其特征在于該環(huán)繞槽(21)設(shè)置于廢氣(10)的流動方向。
4，如權(quán)利要求3所述廢氣透平，其特征在于該密封墊(22，28)設(shè)置于該進氣殼體(3)和噴嘴環(huán)(11)之間。
5，如權(quán)利要求3所述廢氣透平，其特征在于該密封墊(22，28)設(shè)置于該透平一側(cè)的殼體部分(5)和噴嘴環(huán)(11)之間。
6，如權(quán)利要求3所述廢氣透平，其特征在于該密封墊(22，28)設(shè)置于該出氣殼體(4)和噴嘴環(huán)(11)之間。
7，如權(quán)利要求4至6之一所述廢氣透平，其特征在于該密封墊(22)制成為片式金屬環(huán)，特別是雙片式金屬環(huán)。
8，如權(quán)利要求7所述廢氣透平，其特征在于該片式金屬環(huán)(22)由一種具有足夠的耐熱性的材料制成，特別是由鉻鎳鋼制成。
9，如權(quán)利要求4至6之一所述廢氣透平，其特征在于該密封墊(28)制成為活塞環(huán)。
10，如權(quán)利要求9所述廢氣透平，其特征在于該活塞環(huán)(28)由一種具有足夠的耐熱性的材料制成，特別是由鉻鎳鋼制成。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種透平增壓器的廢氣透平用的噴嘴環(huán),該噴嘴環(huán)除了具有更好的壽命外還可保證一恒定的效率。該目的通過本發(fā)明實現(xiàn),在該透平殼體(2)和噴嘴環(huán)(11)之間設(shè)置一徑向膨脹間隙(20),并且在該膨脹間隙(20)中至少設(shè)置一密封墊(22)。因此在該噴嘴環(huán)(11)的至少一個固定元件(16,17)中或在至少一個包圍著所說固定元件(16,17)的透平殼體(2)的部分(3,4,5)中設(shè)置有一個安裝該密封墊(22)的環(huán)繞槽(21)。
文檔編號F01D9/04GK1192513SQ98105958
公開日1998年9月9日 申請日期1998年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月29日
發(fā)明者M·邁爾, M·瑟勒爾, C·維瑟特, M·澤恩德爾 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司