用于密封徑向壓縮機的后腔的中間壁的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于密封徑向壓縮機的后腔的中間壁，具體而言相對于由支承殼體包圍的支承室密封徑向壓縮機的壓縮機葉輪的后腔的中間壁，其具有環(huán)繞的旋轉對稱地成形的固定凸緣，其設置成用于將中間壁固定在支承殼體處并具有用于支撐在支承殼體的接觸面上的平坦接觸面。在虛擬的圓周線上將多個孔口引入固定凸緣中，孔口包括至少一個密封空氣通道和多個在周向上分布地布置在虛擬的圓周線上的用于容納固定件的孔口。根據(jù)本發(fā)明中間壁構造成旋轉對稱的盤，其可在制造中通過加工方法車削并在沒有其它銑削加工的情況下被引入其最終形狀中。對于密封空氣通過部僅僅需要鉆孔器，其同樣可用于鉆出用于容納固定件的孔。由此相對于傳統(tǒng)的中間壁簡化了制造過程。
【專利說明】用于密封徑向壓縮機的后腔的中間壁
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及增壓內燃機的廢氣渦輪增壓器的領域。
[0002]本發(fā)明涉及一種用于相對于由支承殼體包圍的支承室密封徑向壓縮機的壓縮機葉輪(Verdichterrad)的后腔的中間壁,一種帶有這種類型的中間壁的用于支承壓縮機的轉子的支承裝置，一種帶有這種類型的支承裝置的徑向壓縮機以及一種帶有這種類型的徑向壓縮機的廢氣渦輪增壓器。
【背景技術】
[0003]廢氣渦輪增壓器用于提高內燃機的功率。在此，利用內燃機的廢氣加載廢氣渦輪增壓器的廢氣渦輪并且使用其動能以用于抽吸并且壓縮用于內燃機的空氣。渦輪和壓縮機的葉輪通過支承在支承殼體中的軸相互連接。
[0004]在帶有軸向渦輪的廢氣渦輪增壓器中，常常在渦輪側上使用密封空氣(Sperrluft)，以用于保護支承區(qū)域不受從流動通道中滲透的熱的廢氣影響或者用于主動地冷卻渦輪葉輪?？蓮耐獠枯斔兔芊饪諝饣蛘邚膲嚎s機下游的空氣流中提取該密封空氣。備選地，密封空氣也可從壓縮機葉輪的后腔中導出，這帶來對壓縮機葉輪的軸向負載的卸載的正面效應，因為通過導出密封空氣在壓縮機葉輪的后腔中的壓力減小。在壓縮機葉輪的后腔中的空氣從壓縮機葉輪的流動通道滲入該區(qū)域中，因為在快速旋轉的和遭受較大的溫度波動的壓縮機葉輪之間的間隙不能如愿地良好密封。
[0005]以這種方式導出的密封空氣通過多個構件被引導到渦輪側。由此產(chǎn)生了必須將其密封以防止壓縮空氣離開的殼體過渡部(Gehjiuseiibergang)。至今相應地借助于圓形的栓形部實現(xiàn)在直接鄰接到壓縮機葉輪后腔處的中間壁和支承殼體之間的至少一個密封空氣過渡部，該栓形部安置在中間壁處并且容納在支承殼體中的相應的開口中。在其它情況下基本上構造成旋轉對稱的中間壁處的該至少一個栓形部通過昂貴的加工方法圓周銑削制成。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目標在于，在簡化制造方面優(yōu)化用于密封徑向壓縮機的壓縮機葉輪的后腔的中間壁，其具有至少一個用于導出密封空氣的孔。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，中間壁具有環(huán)繞的旋轉對稱地成形的固定凸緣，該固定凸緣設置成用于將中間壁固定在鄰近的支承殼體處并且該固定凸緣具有用于支撐在支承殼體的接觸面上的平坦的(plane)接觸面。在此，在虛擬的圓周線上將多個孔口引入固定凸緣中，其中這些孔口包括至少一個密封空氣通道以及多個在周向上分布地布置在該虛擬的圓周線上的用于容納固定件的孔口。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，中間壁構造成旋轉對稱的盤，其可在制造中通過加工方法車削并且在沒有其它銑削加工的情況下被引入其最終形狀中。對于密封空氣通過部僅僅需要鉆孔器，其同樣可用于鉆出用于容納固定件的孔口。由此可相對于傳統(tǒng)的中間壁簡化制造過程。[0009]從從屬權利要求中得到其它優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面根據(jù)圖紙詳細解釋本發(fā)明。其中:
圖1顯示了帶有徑向壓縮機和軸向渦輪的根據(jù)現(xiàn)有技術的部分剖切的廢氣渦輪壓縮機的等軸側圖，
圖2顯示了沿著軸軸線引導的穿過根據(jù)圖1的廢氣渦輪增壓器的徑向壓縮機的截面，帶有在壓縮機葉輪的后腔中在中間壁和支承殼體之間的根據(jù)本發(fā)明設計的密封空氣過渡部，
圖3顯示了在壓縮機葉輪和中間壁之間的間隙中沿著II1-1II引導的穿過根據(jù)圖2的組件的截面，以及
圖4顯示了通過在中間壁和支承殼體之間的分隔部位的沿著IV-1V引導的穿過根據(jù)圖2的組件的截面。
[0011]參考標號列表 10廢氣渦輪
11渦輪葉輪 12氣體進入殼體 13氣體離開殼體 20軸
30支承殼體
31帶有支撐面的固定凸緣
32密封空氣通道
33用于容納固定件的孔口
34，35密封部位、帶有密封環(huán)的環(huán)繞的槽
36可用于冷卻壓縮機葉輪的空腔
40中間壁
41帶有支撐面的固定凸緣
42密封空氣通道
43用于容納固定件的孔口
44在壓縮機葉輪和中間壁之間的迷宮密封部
50固定件
70壓縮機
71壓縮機葉輪
72壓縮機殼體。
【具體實施方式】
[0012]圖1顯示了帶有軸流式廢氣渦輪10以及徑向壓縮機70的根據(jù)現(xiàn)有技術的廢氣渦輪增壓器。部分地剖切的廢氣渦輪增壓器具有包括渦輪葉輪11、壓縮機葉輪71以及位于其之間的軸20的轉子。轉子可旋轉地支承在支承殼體30中。來自內燃機的燃燒室的廢氣通過氣體進入殼體12被引導到渦輪葉輪11的工作葉片上。緊接著，廢氣聚集在氣體離開殼體13的擴散區(qū)域中并且通過排氣設備被導出。通過渦輪經(jīng)由軸驅動的壓縮機葉輪吸入新鮮空氣，以用于壓縮空氣并且在更高的壓力下將其輸送到內燃機的燃燒室。
[0013]在帶有軸向渦輪的這種類型的廢氣渦輪增壓器中，常常在渦輪側上應用密封空氣，以用于保護支承區(qū)域不受滲入的熱的廢氣影響或者冷卻渦輪葉輪輪轂。密封空氣大多數(shù)情況下為壓縮機葉輪推力卸載(Verdichterradschubentlastung)的副產(chǎn)物,其中通過以下方式減小在壓縮機葉輪的后腔中的空氣壓力，即導出從壓縮機葉輪的流動通道中滲入該區(qū)域中的空氣。
[0014]圖2顯示了沿著軸軸線引導的穿過廢氣渦輪增壓器的徑向壓縮機的截面。壓縮機葉輪71布置在壓縮機殼體72中。壓縮機葉輪包括輪轂體以及多個工作葉片。在壓縮機葉輪71的后腔(即面對支承區(qū)域的側邊)中，在壓縮機葉輪的徑向外部的區(qū)域中存在密封部，其通常實施成迷宮密封部。該密封部用于，較大量的處于提高的壓力下的新鮮空氣不會從在壓縮機葉輪的離開部處的流動通道中漏出到壓縮機葉輪的后腔中。朝向支承殼體30，后腔通過盤形的中間壁40限制。該中間壁在內部中具有中央的開口，軸20被引導穿過該開口。根據(jù)壓縮機葉輪在軸上的固定方式，壓縮機葉輪71的一部分也可伸入在中間壁中的中央的開口中或者伸出穿過該中央的開口。在轉子和中間壁之間，在徑向內部的區(qū)域中設置有在兩個方向上作用的密封部位。一方面應防止，過多的新鮮空氣從壓縮機葉輪的后腔中漏出到處于環(huán)境壓力中的支承區(qū)域中(漏氣)。另一方面應防止，在壓縮機的一定的運行點時在相反地指向的壓力情況下，油或附有油的空氣可從支承區(qū)域中到達壓縮機葉輪的后腔中。
[0015]中間壁在徑向外部的區(qū)域中固定在支承殼體處，并且過渡部同樣利用密封件35保護。
[0016]盤形的中間壁40在面對支承區(qū)域的側邊上具有環(huán)繞的固定凸緣41，該固定凸緣41根據(jù)本發(fā)明設置成用于支撐在支承殼體的同樣環(huán)繞的固定凸緣31處。在中間壁40和支承殼體30之間徑向上在環(huán)繞的凸緣之外得到空腔36，該空腔36可用于冷卻在壓縮機葉輪的外邊緣或離開部處的殼體區(qū)域。因此例如冷卻介質(水或冷卻空氣)可被引導穿過空腔。
[0017]在固定凸緣41的區(qū)域中將多個貫通的開口引入中間壁中，這些開口分別或者用作將密封空氣從壓縮機葉輪的后腔中導出的密封空氣通道42(圖2，上半部)，或者用作固定件50的容納部的孔口 43 (圖2，下半部)。在支承殼體的凸緣31中設置有與在中間壁中的開口對應的孔口。兩個凸緣的支撐面在所示出的實施形式中構造成軸向的端面并且在垂直于軸線的平面中伸延?？蛇x地，支撐面也可稍微錐形地取向，其中兩個凸緣的支撐面嚴格地彼此平行地伸延。根據(jù)本發(fā)明，徑向地在布置在一個圓上的開口之內存在密封部位34，有利地構造成帶有插入的密封環(huán)的一個或兩個槽。在此，槽可單側地或者被引入中間壁的凸緣41的支撐面中或者(如在所示出的實施形式中)被引入在支承殼體的凸緣31的支撐面中，但是或可兩側地被引入兩個支撐面中。當中間壁安放到支承殼體上時密封環(huán)(傳統(tǒng)的O型圈)在軸向方向上被擠壓到槽中并且由此在兩個相對的支撐面之間起密封作用。在此尤其地相對于支承區(qū)域密封密封空氣通道，從而沒有泄漏流逸出到支承區(qū)域中。但是根據(jù)本發(fā)明也對固定件進行密封，從而在以上提及的帶有相反地指向的壓力情況的運行點中，沒有油或附有油的空氣可從支承區(qū)域中到達壓縮機葉輪的后腔中。
[0018]如在圖3中示出的那樣，至少一個密封空氣通道42和多個用于容納固定件43的孔口根據(jù)本發(fā)明位于相同的徑向高度上，即相對于圓環(huán)狀的盤形的中間壁同心地位于一個圓上。在此，為了容納螺釘頭部，除了帶有更小直徑的剩余深度，用于容納固定件的孔口可具有與密封空氣通道的孔口相同的直徑。由此，簡化了中間壁的制造。兩種類型的孔口的布置可為均勻的或不均勻的。有利地，固定件50均勻地沿著圓周分布。該至少一個密封空氣通道42可如示出的那樣以代替一個固定開口的方式布置，但是或者可附加地布置在兩個以均勻的間距布置的固定開口之間。
[0019]圖3顯示了在圖2中指出的沿著II1-1II引導的穿過徑向壓縮機的后腔區(qū)域的截面中在軸向方向上觀察中間壁40的視圖。在中間壁的徑向外部的區(qū)域中，利用多個同心的圓指出了迷宮密封部44的凹處。在該徑向內部的區(qū)域中示出了軸20和壓縮機葉輪的包圍軸的柱形的突出部。
[0020]如在圖4中示出的那樣，該至少一個密封空氣通道32的延續(xù)部以及用于容納固定件33的孔口同樣位于相同的徑向高度上，即同樣位于與軸軸線同心的圓上。圖4沿著在圖2中指出的沿著IV-1V被引導的穿過根據(jù)圖2的徑向壓縮機的后腔區(qū)域的截面顯示了中間壁和支承殼體。在此，在徑向外部的區(qū)域中切割了支承殼體30。緊接著，該截面引導穿過包圍在中間壁和支承殼體之間的空腔36，該空腔36可選地可用于冷卻在壓縮機葉輪離開部處的殼體區(qū)域?？涨?6向內通過凸緣31限制，根據(jù)本發(fā)明孔口 33和至少一個密封空氣通道32布置在該凸緣31中。在該圖示中也可看出密封部位34，但是其在凸緣31的區(qū)域中徑向上在壓縮空氣通道32和孔口 33之內伸延。在徑向最內部的區(qū)域中再次示出了軸20、壓縮機葉輪71的突出部以及在該區(qū)域中朝向支承側傾斜的中間壁40的一部分。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，盡管存在密封空氣通過部，中間壁40是旋轉對稱的盤，其可在加工時通過車削并且在沒有銑削的情況下被引入其最終形狀中。對于密封空氣通過部僅僅需要鉆孔器，其同樣可用于鉆出用于容納固定件的孔口。由此相對于傳統(tǒng)的中間壁簡化了制造過程。
[0022]可選地，中間壁具有附加的定位孔，其設置成用于容納定位銷，該定位銷安置在支承殼體處或者在裝配之前引入在支承殼體中為其設置的定位孔中。由此，中間壁在裝配時可在角位置方面相對于支承殼體更簡單地定位?？蛇x地，該定位可通過用于容納固定件的孔口的不均勻分布實現(xiàn)。
【權利要求】
1.一種用于相對于由支承殼體包圍的支承室密封徑向壓縮機的壓縮機葉輪的后腔的中間壁(40)，該中間壁包括旋轉對稱的、盤形的基體，該基體帶有用于使轉子穿過的中央的開口，其中在所述中央的開口的區(qū)域中設置有用于密封到所述轉子的過渡部的器件，其特征在于，所述中間壁具有環(huán)繞的旋轉對稱地成形的固定凸緣(41)，該固定凸緣設置成用于將所述中間壁固定在支承殼體處并且該固定凸緣具有用于支撐在支承殼體的接觸面上的平坦的接觸面，其中在虛擬的圓周線上將多個孔口(42，43)引入所述固定凸緣(41)中，其中所述孔口包括至少一個密封空氣通道(42)以及多個在周向上分布地布置在所述虛擬的圓周線上的用于容納固定件的孔口(43)。
2.根據(jù)權利要求1所述的中間壁(40)，其特征在于，將用于容納密封環(huán)的槽引入所述接觸面中。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的中間壁(40)，其特征在于，所述用于容納固定件的孔口(43)和所述至少一個密封空氣通道(42)在所述固定凸緣中以均勻的角距離布置在所述虛擬的圓周線上。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的中間壁(40)，其特征在于，所述用于容納固定件的孔口(43)以均勻的角距離布置在所述虛擬的圓周線上，并且所述至少一個密封空氣通道(42)分別布置在兩個鄰近地布置的所述用于容納固定件的孔口(43)之間。
5.一種用于支承壓縮機的轉子的支承裝置，該支承裝置包括包圍帶有用于容納轉子的中央的開口的支承空間的支承殼體(30)以及根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的用于相對于所述支承空間密封壓縮機的壓縮機葉輪的后腔的中間壁，其中所述支承殼體包括環(huán)繞的固定凸緣(41)，該固 定凸緣設置成用于將所述中間壁(40)固定在所述支承殼體(30)處并且該固定凸緣具有用于支撐在所述中間壁的固定凸緣(41)的接觸面上的平坦的接觸面，其中在虛擬的圓周線上將多個孔口(32，33)引入所述支承殼體的固定凸緣(31)中，其中所述孔口包括至少一個密封空氣通道(32)以及多個在周向上分布地布置在所述虛擬的圓周線上的用于容納固定件的孔口(43)。
6.根據(jù)權利要求5所述的支承裝置，其特征在于，在所述接觸面的區(qū)域中徑向地在所述虛擬的圓周線之內設置有用于密封在所述支承殼體和中間壁之間的過渡部的器件(34)。
7.根據(jù)權利要求6所述的支承裝置，其特征在于，徑向地在所述虛擬的圓周線之內將用于容納密封環(huán)的槽引入在所述支承殼體(30)的凸緣(31)處的接觸面中。
8.一種徑向壓縮機，包括帶有可旋轉地支承在根據(jù)權利要求5至7中任一項所述的支承裝置中的軸(20)和壓縮機葉輪(71)的轉子。
9.一種廢氣渦輪壓縮機，包括根據(jù)權利要求8所述的徑向壓縮機。
【文檔編號】F04D29/00GK104018933SQ201410070472
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權日:2013年2月28日
【發(fā)明者】A.瓦卡, M.雅魯澤爾 申請人:Abb渦輪系統(tǒng)有限公司