[发明专利]涡轮机有效

专利信息
申请号: 200880111455.3 申请日: 2008-10-10
公开(公告)号: CN101821481A 公开(公告)日: 2010-09-01
发明(设计)人: 戴维·吉;克里斯·恩赖特;罗伯特·霍尔罗伊德 申请(专利权)人: 康明斯涡轮增压技术有限公司
主分类号: F01D11/00 分类号: F01D11/00;F01D25/14;F01D25/18;F02C7/28;F16C33/66;F16J15/00;F16J15/44
代理公司: 中科专利商标代理有限责任公司 11021 代理人: 孙纪泉
地址: 英国哈德*** 国省代码: 英国;GB
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摘要:
搜索关键词: 涡轮机
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种涡轮机器,例如用于内燃机的动力涡轮或涡轮增压 器。更具体地,本发明涉及减小从涡轮机轴承壳体到涡轮壳体或隔热罩 后面的腔中的油泄漏。

背景技术

涡轮增压器是用于以高于大气的压力(升压)提供空气给内燃机的 进气管的众所周知的装置。传统的涡轮增压器主要包括安装在涡轮壳体 内的可旋转轴上的废气驱动的涡轮叶轮。涡轮叶轮的旋转使安装在压缩 机壳体内的轴的另一端上的压缩机叶轮旋转。压缩机叶轮将压缩空气传 输至引擎的进气歧管,由此提高引擎的功率。

涡轮增压器的轴通常由轴颈(journal)和止推轴承支撑,包括适当 的润滑系统,位于被连接在涡轮和压缩机叶轮壳体之间的中心轴承壳体 内。众所周知,提供有效的密封系统用以防止油从中心轴承壳体泄漏到 涡轮壳体中是难以解决的问题。然而,防止油泄漏到涡轮壳体中是重要 的,因为在涡轮壳体中油会与废气混合且增加废气排放,且可能导致对 下游的部件(例如催化排气净化器)的损坏。

涡轮增压器的涡轮叶轮可以通过摩擦紧密结合至涡轮增压器轴的一 端的密封轮毂,密封轮毂的直径大于所述轴且在环形通路内旋转通过壳 体壁,该壳体壁将轴承壳体与涡轮壳体分开。已知的油密封布置包括在 通路内围绕密封轮毂的密封环,从而以活塞环的方式提供密封。

然而,涡轮增压器的涡轮驱动压缩机,在动力涡轮中远离涡轮叶轮 的涡轮轴的末端经由机械联结传输功率。在包括与涡轮增压器的涡轮串 联的动力涡轮的涡轮复合式引擎中,可以将齿轮装到动力涡轮轴的末端 上,以将功率经由适合的联结(诸如例如流体联结或齿轮或其它驱动机 构)而以液力的、机械的或电学的方式传输至引擎的曲柄轴。对于涡轮 增压器,动力涡轮的轴被支撑在轴承组件上,所述轴承组件包括适当的 润滑系统,位于连接至涡轮壳体的轴承壳体中。在轴的涡轮末端的轴承 布置可以与在涡轮增压器中发现的轴承布置大致相同,尽管在轴的驱动 端的轴承布置可以是滚珠轴承组件。

涡轮,不论是包含在涡轮增压器、还是动力涡轮或其它涡轮机中, 通常设置有隔热罩,该隔热罩设置在涡轮叶轮和涡轮/轴承壳体壁之间, 涡轮轴穿过所述涡轮/轴承壳体壁。隔热罩典型地是安装在涡轮叶轮后面 的涡轮壳体中的片状金属部件,其被提供用于防止轴承壳体过热,而过 热可能例如导致油在轴承壳体中焦化。

发明内容

本发明的目的是消除或缓解从涡轮机轴承壳体到涡轮壳体或隔热罩 中的油泄漏的问题。

根据本发明,提供了一种涡轮机,所述涡轮机包括:

壳体,限定被第一壁分开的涡轮室和轴承腔;

涡轮叶轮,其安装到轴上,用于围绕机器轴线在所述涡轮室中旋 转;

隔热罩,其设置在所述第一壁和所述涡轮叶轮之间,隔热罩腔被限 定在所述第一壁和所述隔热罩之间;

通过至少部分地由在所述壁中的第一开口和在所述隔热罩中的第二 开口限定的通路,所述轴从所述涡轮室延伸到所述轴承腔中,所述轴被 安装用于在设置在所述轴承腔中的轴承组件上旋转;

第一密封件,其在所述轴和所述第一开口之间;

所述壳体限定了所述隔热罩腔连通的第一气体通道,用于连接至压 力源,所述压力源用于升高在所述隔热罩腔中的压力;

第二通道,其在所述隔热罩腔和所述通路之间,所述第二通道向所 述第一密封件的对于所述轴承组件的相对侧上的所述通路敞开;和

第二密封件,其设置在所述轴和所述第二开口之间。

相对于轴承腔中的压力升高通路中的压力可减小油泄漏到第一密封 件对面的可能性。在这一点上,优选地,隔热罩腔中的压力升高到高于 典型地轴承腔中靠近第一开口处建立的压力。

所述第一密封件可以包括一个或更多的密封环,例如包括重叠的开 口环密封件。

第二密封件可以包括一个或更多的密封环,例如开口环密封件。

在一些实施例中,所述第二通道可以包括环形间隙,其限定在所述 壁与在所述第一和第二开口之间的所述隔热罩之间。

在一些实施例中,所述第二通道可以包括围绕所述通路限定的一个 或更多的圆周地延伸的槽。

在一些实施例中,所述第二通道可以包括一个或更多敞开到所述通 路和所述隔热罩腔中的开口。

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