專利名稱：渦輪機，特別是廢氣渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪機，尤其涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的廢氣渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
這樣的渦輪增壓器形式的渦輪機公開于US 2004/0120835 A1。
US4453722披露了一種碳密封，是由膜盒壓著密封板，并額外提供了一個備用密封，該備用密封包括一個活塞環(huán)，即使膜盒失效也能保持其偏壓。
另外一種渦輪增壓器形式的渦輪機公開于DE 10028161 C2和DE 10297203T5。
在轉(zhuǎn)子軸和軸承箱之間的渦輪機側(cè)所能看到的密封借助迷宮密封來實現(xiàn)。
這樣，在渦輪機葉輪方向和軸承箱方向都存在發(fā)生泄漏的可能。

發(fā)明內(nèi)容
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的目的是提供一種權(quán)利要求1的前序部分所述類型的渦輪機，它能夠為介質(zhì)作用于其上的腔室提供更好的密封，所述介質(zhì)例如是不同壓力的液體和/或氣體。
這個目的通過權(quán)利要求1的特征達到。
因此，本發(fā)明涉及渦輪機，特別是廢氣渦輪增壓器形式的，例如用于汽車，包括位于渦輪機側(cè)的轉(zhuǎn)子軸密封裝置，該密封裝置可優(yōu)選設(shè)置成氣體潤滑滑動環(huán)密封的形式。所述的轉(zhuǎn)子軸密封裝置使得容納不同壓力的介質(zhì)(液體和/或氣體)的腔室密封，該腔室通過一個殼體壁支撐旋轉(zhuǎn)軸，在渦輪增壓器殼體里該旋轉(zhuǎn)軸是轉(zhuǎn)子軸。本發(fā)明的渦輪機或本發(fā)明的轉(zhuǎn)子軸密封裝置適用于高溫(可達900℃)和極端高速(可達300000m-1)以及可達550m/s的圓周速度。
此外，一個旋轉(zhuǎn)反環(huán)(帶側(cè)面)安裝到轉(zhuǎn)子軸上，例如伴隨有收縮、螺旋或者擠壓。另外，一個帶有彈性元件的靜止滑動環(huán)，優(yōu)選是金屬隔膜盒的形式，通過一個擰入套筒螺旋安裝到殼體中。在渦輪增壓器運行過程期間中，反環(huán)與滑動環(huán)一起形成動態(tài)密封，金屬隔膜盒與石墨環(huán)組成靜態(tài)密封。
金屬隔膜盒形成一個彈性接觸的偏壓裝置。優(yōu)選地，這里將金屬隔膜盒的各個彈性元件焊接到一起，然后焊接到連接板和擰入套筒的為此目的而提供的焊接唇狀物。因此，有利于預(yù)安裝作為一個盒體的所述的整個密封裝置的元件。在安裝盒體的過程中，在金屬隔膜盒出現(xiàn)一個偏壓，有利于使軸向間隙和滑動表面的磨損最小化。
當渦輪增壓器處于停止狀態(tài)時，反環(huán)與滑動環(huán)在轉(zhuǎn)子軸和軸承箱之間形成靜態(tài)密封。
在渦輪增壓器運行過程期間中，反環(huán)的旋轉(zhuǎn)由于其軸向側(cè)面與滑動環(huán)的接觸表面而使壓力增大，從而導(dǎo)致形成一個小的軸向間隙。
在運行過程期間中，這將形成一個不接觸的、氣體潤滑動力滑動環(huán)密封，該密封不會引起機械摩擦損失。
選擇反環(huán)的側(cè)面(profule)使得從渦輪機葉輪到軸承箱內(nèi)部的泄漏(間隙流)被阻止(support)。
從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選改進。
權(quán)利要求10將轉(zhuǎn)子軸密封裝置定義為一個獨立的可互換元件。
權(quán)利要求11定義了一種形成帶轉(zhuǎn)子軸密封裝置的渦輪機的方法，該方法由下列步驟組成將石墨環(huán)插入軸承箱中；將反環(huán)安裝到安裝心軸上，并插入軸承箱中；用工具將盒體與滑動環(huán)和偏壓裝置螺旋安裝到軸承箱中，其與擰入套筒的孔相結(jié)合，并壓緊石墨環(huán)；將擋熱板設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸上；將轉(zhuǎn)子軸插入到軸承箱中，通過安裝心軸將反環(huán)壓在轉(zhuǎn)子軸上。


本發(fā)明的另外的細節(jié)、優(yōu)點和特征，從下面參照附圖的實施例的描述，變得更加明顯，附圖中圖1顯示了本發(fā)明的渦輪增壓器形式的渦輪機的縱剖視圖；和圖2以放大比例顯示圖1中的細節(jié)X，用于說明本發(fā)明的轉(zhuǎn)子軸密封裝置的結(jié)構(gòu)細節(jié)。
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明的渦輪機1，在本實例中設(shè)置成一個廢氣渦輪增壓器。
除了下面說明的根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子軸密封裝置8之外，該廢氣渦輪增壓器自然包括所有的標準零件，但是，為了在圖1中簡化地圖解，這些標準零件部分沒有示出，因為這些對解釋本發(fā)明不是必要的。
但是，圖1示出了壓縮機殼體(未示出)的后壁2和設(shè)置于所述壓縮機殼體中的壓縮機葉輪3。
此外，示出了設(shè)置于渦輪機殼體(未示出)中的渦輪機葉輪(轉(zhuǎn)子)4。
從圖1如下所述，壓縮機葉輪3和渦輪機葉輪4安裝在轉(zhuǎn)子軸6相對的兩端。
轉(zhuǎn)子軸6由設(shè)置于軸承箱5中的一個合適的軸承來導(dǎo)向。
軸承箱5包括位于渦輪機側(cè)的端部7，該端部7設(shè)置于渦輪機葉輪4鄰近，由擋熱板26保護而不受額外的加熱。
渦輪機側(cè)的端部7包括一個接收轉(zhuǎn)子軸密封裝置8的腔室30，在圖1中用細節(jié)X進行標記，將在下面參照放大視圖2詳細說明。
轉(zhuǎn)子軸密封裝置8設(shè)置成氣體潤滑滑動環(huán)密封的結(jié)構(gòu)，包括一個靜態(tài)密封裝置和一個動態(tài)密封裝置。
詳細地，反環(huán)11包括固定部分12，該固定部分可以固定到(縮進、擰入或者擠壓)第一轉(zhuǎn)子軸部分9中。
此外，反環(huán)11包括環(huán)形圈13，優(yōu)選與安裝部分12設(shè)置成直角，環(huán)形圈13部分地軸向依靠在轉(zhuǎn)子軸9的過渡部分31，過渡部分31通向第二轉(zhuǎn)子軸部分10，第二轉(zhuǎn)子軸部分10具有比第一轉(zhuǎn)子軸部分9更大的直徑。
轉(zhuǎn)子軸密封裝置8進一步包括一個滑動環(huán)14，它與優(yōu)選是圖示的金屬隔膜盒19的形式的偏壓裝置螺旋安裝，通過一個擰入套筒20，與軸承箱5或軸承箱5的端部7的外螺紋27結(jié)合。
如圖示，滑動環(huán)14包括一個主體16和一個從主體16徑向向外延伸的突出部分15。在安裝狀態(tài)下，這種設(shè)置提供一個與反環(huán)11的圈13相對的接觸表面，并與所述的圈相接觸，如圖2的安裝狀態(tài)所示。
此外，圖2示出了一個石墨環(huán)18，它在擰入套筒20的擰入狀態(tài)下被夾緊在軸承箱5內(nèi)。
連接板17與滑動環(huán)14穩(wěn)固地連接，設(shè)置在滑動環(huán)14和包括擰入套筒20及金屬隔膜盒19的裝置之間。
在相對的一端，連接板17包括一個焊接唇狀物24，該焊接唇狀物24焊接到彈性裝置的彈性元件23上，該彈性裝置包括金屬隔膜盒19的彈性元件21、22和23。
反過來，彈性元件21焊接到擰入套筒20的焊接唇狀物25上。
如上所述，被焊接在一起的膜盒19的各個彈性元件21至23、連接板17、擰入套筒20以及滑動環(huán)14組成一個預(yù)安裝盒體。在安裝所述的盒體時，滑動環(huán)14的偏壓由金屬隔膜盒19產(chǎn)生，使得軸向間隙和滑動表面的磨損最小化。最后，從圖2可以看出，連接板17包括一個環(huán)狀體29，環(huán)繞轉(zhuǎn)子軸6的轉(zhuǎn)子軸部分10設(shè)置，在環(huán)狀體29的徑向最外端設(shè)置了焊接唇狀物24和接觸部分28。
如圖2所示，連接部分28依靠在滑動環(huán)14的突出部分15和主體16上，但是環(huán)狀體29依靠在滑動環(huán)14的主體16上。就以上所述元件的更詳細的設(shè)置來說，圖2進行了清楚的圖解。
附圖標記表1 渦輪機/渦輪增壓器2 后壁3 壓縮機葉輪4 渦輪機葉輪5 軸承箱6 轉(zhuǎn)子軸7 端部8 轉(zhuǎn)子軸密封裝置9 具有小直徑的第一轉(zhuǎn)子軸部分10 具有大直徑的第二轉(zhuǎn)子軸部分11 反環(huán)12 安裝部分13 圈14 滑動環(huán)15 突出部分16 主體17 連接板18 石墨環(huán)18 膜盒，特別是金屬隔膜盒偏壓裝置20 擰入套筒21-23 彈性元件24，25 焊接唇狀物26 擋熱板27 外螺紋28 接觸部分29 環(huán)狀體30 腔室31 過渡部分
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(1)，特別是廢氣渦輪增壓器，包括一個設(shè)置于壓縮機殼體中的壓縮機葉輪(3)；一個設(shè)置于渦輪機殼體中的渦輪機葉輪(4)；和一個在軸承箱(5)內(nèi)被支撐的轉(zhuǎn)子軸(6)，其一方面與壓縮機葉輪(3)相連，另一方面與渦輪機葉輪(4)相連，一個設(shè)置于軸承箱(5)的渦輪機側(cè)端部(7)和轉(zhuǎn)子軸(6)之間的轉(zhuǎn)子軸密封裝置(8)，包括一個固定在轉(zhuǎn)子軸(6)上的反環(huán)(11)，和一個偏壓裝置(19)，其特征是反環(huán)(11)和偏壓裝置(19)之間設(shè)置一個靜止滑動環(huán)(14)，靜止滑動環(huán)(14)處于安裝狀態(tài)，與反環(huán)相接觸，并且以擰入套筒(20)插入軸承箱(5)中的偏壓裝置(19)的方式安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的渦輪機，其特征是轉(zhuǎn)子軸密封裝置(8)設(shè)置成一個氣體潤滑滑動環(huán)密封裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的渦輪機，其特征是該滑動密封裝置包括一個靜態(tài)密封裝置和一個動態(tài)密封裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的渦輪機，其特征是該動態(tài)密封裝置通過滑動環(huán)(24)和安裝在轉(zhuǎn)子軸(6)的反環(huán)(11)發(fā)生動態(tài)密封作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的渦輪機，其特征是偏壓裝置設(shè)置成一個金屬隔膜盒(19)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的渦輪機，其特征是金屬隔膜盒(19)、擰入套筒(20)和連接板(17)設(shè)置成一個預(yù)安裝盒體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的渦輪機，其特征是金屬隔膜盒(19)包括互相焊接的彈性元件(21-23)，該彈性元件(21-23)分別焊接到連接板(17)和擰入套筒(20)的焊接唇狀物(25和25)，以形成盒體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項的渦輪機，其特征是一個插入到軸承箱(5)中的石墨環(huán)(18)，其由擰入套筒(20)夾緊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任何一項的渦輪機，其特征是擋熱板(26)設(shè)置于渦輪機側(cè)端部(7)和渦輪機葉輪(4)之間。
10.一種位于渦輪機(1)的軸承箱(5)的渦輪機側(cè)端部(7)和轉(zhuǎn)子軸(6)之間的轉(zhuǎn)子軸密封裝置(8)，該渦輪機(1)特別是包括設(shè)置于壓縮機殼體中的壓縮機葉輪(3)和設(shè)置于渦輪機殼體中的渦輪機葉輪(4)的廢氣渦輪增壓器，該轉(zhuǎn)子軸密封裝置(8)包括一個安裝在轉(zhuǎn)子軸(6)上的反環(huán)(11)；和一個偏壓裝置(19)，其特征在于具有權(quán)利要求1至9的至少一個特征。
11.一種安裝渦輪機特別是廢氣渦輪增壓器的方法，廢氣渦輪增壓器包括一個設(shè)置于壓縮機殼體中的壓縮機葉輪(3)，一個設(shè)置于渦輪機殼體中的渦輪機葉輪(4)，一個在軸承箱(5)內(nèi)被支撐的轉(zhuǎn)子軸(6)，該轉(zhuǎn)子軸(6)一方面與壓縮機葉輪(3)相連，另一方面與渦輪機葉輪(4)相連，以及一個設(shè)置于軸承箱(5)的渦輪機側(cè)端部(7)和轉(zhuǎn)子軸(6)之間的轉(zhuǎn)子軸密封裝置(8)，該方法包括以下步驟將石墨環(huán)(18)插入軸承箱(5)中；將反環(huán)(11)安裝到安裝心軸上，并插入軸承箱(5)中；用工具將盒體與滑動環(huán)(14)和偏壓裝置(19)螺旋安裝到軸承箱(5)中，其與擰入套筒(20)的孔相結(jié)合，并在螺旋的過程中壓緊石墨環(huán)(18)；將擋熱板(26)設(shè)置在轉(zhuǎn)子軸(6)上；將轉(zhuǎn)子軸(6)插入到軸承箱(5)中，通過安裝心軸將反環(huán)(11)壓在轉(zhuǎn)子軸(6)上。
全文摘要
渦輪機(1)，特別是廢氣渦輪增壓器，包括一個設(shè)置于壓縮機殼體(2)中的壓縮機葉輪(3)，一個設(shè)置于渦輪機殼體中的渦輪機葉輪(4)，一個在軸承箱(5)內(nèi)被支撐的轉(zhuǎn)子軸(6)，該轉(zhuǎn)子軸(6)一方面與壓縮機葉輪(3)相連，另一方面與渦輪機葉輪(4)相連，以及一個設(shè)置于軸承箱(5)的渦輪機側(cè)端部(7)和轉(zhuǎn)子軸(6)之間的轉(zhuǎn)子軸密封裝置(8)。
文檔編號F16J15/52GK1818435SQ20061000896
公開日2006年8月16日 申請日期2006年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
發(fā)明者S·利布爾, B·費爾林, D·弗蘭肯施泰因 申請人:博格華納公司