压缩机密封系统技术方案

一种用于涡轮机的轴承腔室(22)的密封系统，其包括环绕机器轴线(25)的挡板元件(70)。挡板元件形成有前表面，其包括限定周向延伸的油接收通道(74)的凹部(73)，以及位于排油口(77)上的油偏转表面(78)。通道靠近油偏转表面的横截面面积减小，并且通道内远离排油口的圆形线与油偏转表面相交。这迫使油在排油口处改变方向，并径向向外推动油。因此，可以保持油体的高旋转速度，同时提高排油口处密封系统的排油效率。油效率。油效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压缩机密封系统


[0001]本专利技术涉及一种涡轮机，尤其涉及一种具有包括挡板元件的密封系统的涡轮机。涡轮机可以是涡轮增压器或动力涡轮机。本专利技术还涉及一种用于涡轮机中的挡板元件，以及一种用于涡轮机中的密封系统。

技术介绍

[0002]涡轮机是在转子和流体之间传递能量的机器。例如，涡轮机可将能量从流体传递到转子或可将能量从转子传递到流体。涡轮机的两个示例是：动力涡轮机，它使用由流体驱动的转子的旋转能量来做有用的功，例如发电；以及使用转子的旋转能量来压缩流体的压缩机。
[0003]涡轮增压器是众所周知的涡轮机，其用于在高于大气压的压力(增压压力)下将空气供应到内燃机的入口。传统的涡轮增压器主要包括废气驱动的涡轮叶轮，该涡轮叶轮安装在连接在发动机排气歧管下游的涡轮壳体内的可旋转轴上。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输送到发动机进气歧管。
[0004]涡轮增压器轴通常由包括适当的润滑系统的轴颈轴承和推力轴承支撑，其位于连接在涡轮和压缩机叶轮壳体之间的中心轴承壳体内。
[0005]图1示出了通过已知涡轮增压器的示意性横截面。涡轮增压器包括经由中心轴承壳体3连接到压缩机2的涡轮1。涡轮1包括用于在涡轮壳体5内旋转的涡轮叶轮4。类似地，压缩机2包括能够在压缩机壳体7内旋转的压缩机叶轮6。压缩机壳体7限定压缩机腔室，压缩机叶轮6可在该压缩机腔室内旋转。涡轮叶轮4和压缩机叶轮6安装在共用涡轮增压器轴8的相对端上，该轴8延伸穿过中心轴承壳体3。
[0006]涡轮壳体5具有涡轮叶轮4环形定位的至少一个废气入口蜗壳9(在图1中示出了两个蜗壳)，以及轴向废气出口10。压缩机壳体7具有轴向进气通道11，以及围绕压缩机腔室环形布置的蜗壳12。蜗壳12与压缩机出口13气流连通。
[0007]轴承壳体3限定了涡轮增压器轴8穿过的轴承腔室22。轴8由轴承组件可旋转地支撑，该轴承组件包括两个轴颈轴承14和15，轴颈轴承14和15分别朝向轴承壳体3的涡轮端和压缩机端被容纳。轴承组件还包括与油封组件相互作用的推力轴承16，该油封组件包括抛油环17。油从内燃机的油系统经由进油口18供给轴承组件，并通过油通道19供给轴承14、15、16。供给到轴承14、15、16的油可用于润滑轴承和从轴承去除热量。当轴8旋转时，抛油环17与其一起旋转，并将油朝向排油口20向外(即，在具有径向向外分量的方向上)引导。内燃机的油系统可配置为将油从排油口20返回到进油口18。
[0008]在使用中，涡轮叶轮4通过从废气入口9到废气出口10的废气通道绕轴线25旋转。废气从涡轮增压器所附接的发动机(未示出)的排气歧管(也称为出口歧管)提供至废气入口9。涡轮叶轮4又使压缩机叶轮6旋转，从而通过压缩机入口11吸入进气，并经由蜗壳12将增压空气输送到发动机的入口歧管，然后到达出口13。
[0009]压缩机叶轮6在其径向向内部分产生低压区，这具有从轴承壳体3抽吸油的不希望的趋势。油泄漏到压缩机中是故障的关键原因。为了阻止油沿轴向朝向压缩机3移动，在轴承壳体中设置了挡板21。挡板21具有中心开口，轴8和抛油环17穿过该中心开口螺纹连接。挡板21具有与旋转轴线25同轴的截头圆锥形结构。挡板21包括大体面向涡轮1的“前”表面和面向压缩机2的后表面。虽然抛油环17将一些油直接引导至排油口20，但抛油环17将其他油引导至挡板的前表面，并且挡板21的前表面将这些油引导至排油口20。

技术实现思路

[0010]本专利技术旨在提供一种用于涡轮机的轴承腔室的新的且有用的挡板元件、一种用于涡轮机的包括该挡板元件的密封系统，以及一种包括该密封系统的涡轮机，例如涡轮增压器。
[0011]在诸如上述涡轮增压器的已知涡轮增压器中，与轴同向旋转的油体趋向于在挡板的前表面(即，轴向面向涡轮的表面)上形成并持续存在。这种油体阻止了油流回排油口的期望的流动，并可能导致通过挡板的中心孔朝向压缩机的油泄漏。
[0012]油体的某些旋转速度是期望的，因为该旋转速度产生将油体推动远离挡板的中心开口的向外力。然而，如果油的旋转速度太高，则一部分油可能绕过排油口并完成第二次旋转，这意味着密封腔中势必容纳更大容量的油。此外，高旋转速度可能会导致油被迫流向排油口的一例，从而减少使用的排油面积，并因此导致排油效率降低。
[0013]一般而言，本专利技术提出挡板元件形成有前表面(例如，在涡轮增压器的情况下，面向涡轮增压器轴的涡轮端的表面)，其包括凹槽，凹槽限定周向延伸的油接收通道，以及排油口上的油偏转表面。通道在圆周方向上(即围绕旋转轴线)延伸比在径向上延伸得更多，优选至少进一步延伸三倍，或至少进一步延伸5倍。实际上，通道可以围绕轴线延伸360度。
[0014]通道靠近油偏转表面的横截面面积减小，并且实际上可能根本不存在于围绕中心轴线的所有角位置(例如不在靠近油偏转表面的角位置，例如不与油偏转表面对准)。优选地，存在以轴线为中心的圆形线，该圆形线在远离排油口的通道内与油偏转表面相交。这迫使油在排油口处改变方向(即，它将周向速度转换为轴向速度)，并将油从挡板元件中排出。因此，可以保持油体的高旋转速度，同时提高排油口处密封系统的排油效率。
[0015]本专利技术的一个具体表现是一种用于涡轮机的密封系统的挡板元件，该挡板元件包括：
[0016]内部部分，其限定圆形中心开口，其在使用中定位在涡轮机的旋转轴线上，其中中心开口的中心位于轴线上，并且中心开口的周边位于横向于轴线的平面中；
[0017]外部部分，其环绕内部部分；以及
[0018]排油口，其从外部部分径向向外延伸，并且具有倾斜于圆形中心开口的平面的油重定向表面；
[0019]挡板元件具有在使用中轴向面向轴承腔室的前表面和在使用中轴向面向油封板的后表面，
[0020]前表面包括凹部部分，其相对于前表面的分别在凹部部分的径向向内和径向向外的部分轴向向后；
[0021]凹部部分限定了周向延伸的油接收通道，其与油重定向表面相交，其中在通道中
周向移动的油遇到排油口的油重定向表面并径向向外偏转。油重定向表面优选地包括相对于圆形中心开口凹进的部分。
[0022]通道在远离油向表面的角位置处大体更深和/或更宽。
[0023]更准确地说，在围绕圆形中心开口的轴线的给定角位置处，通道相对于圆形中心开口的轴向范围(即通道的深度，例如从直接围绕圆形中心开口的挡板元件的前表面的部分到前表面上的位置沿轴向测量，该位置位于该角位置处的凹部内并且在后轴向上离前表面的那个部分最远)可以从一个角位置变化到另一个角位置，并且在围绕该轴线的周向位置处最大，该轴线与排油口周向地间隔开。
[0024]替代地或另外地，通道可在不同的周向位置处具有变化的横截面面积，不同周向位置处的横截面面积被测量为通道与包括轴线的相应平面的交点，横截面面积在围绕轴线的周向位置处最大，该轴线与排油口周向地间隔开。
[0025]通道可以包含居中地位于轴线上的圆的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于涡轮机的密封系统的挡板元件，所述挡板元件包括：内部部分，其限定圆形中心开口，其在使用中定位在所述涡轮机的旋转轴线上，其中所述中心开口的中心位于所述轴线上，并且所述中心开口的周边位于横向于所述轴线的平面中；外部部分，其环绕所述内部部分；以及排油口，其从所述外部部分径向向外延伸，并且具有倾斜于所述圆形中心开口的所述平面的油重定向表面；所述挡板元件具有在使用中轴向面向轴承腔室的前表面和在使用中轴向面向油封板的后表面，所述前表面包括凹部部分，其相对于所述前表面的分别在所述凹部部分的径向向内和径向向外的部分轴向向后；所述凹部部分限定了周向延伸的油接收通道，其与所述油重定向表面相交，所述通道在不同的周向位置处具有不同的轴向宽度，所述凹部相对于所述圆形中心开口的所述轴向宽度在围绕所述轴线的周向位置处最大，所述轴线与所述排油口周向地间隔开；其中在所述通道中周向移动的油遇到所述排油口的所述油重定向表面并径向向外偏转。2.根据权利要求1所述的挡板元件，所述通道在不同的周向位置处具有不同的横截面面积，所述不同周向位置处的所述横截面面积被测量为所述通道与包括所述轴线的相应平面的交点，所述横截面面积在围绕所述轴线的周向位置处最大，所述轴线与所述排油口周向地间隔开。3.根据权利要求1所述的挡板元件，其中所述通道包含居中地位于所述轴线上的圆，其与所述排油口的所述油重定向表面相交。4.根据权利要求1、2或3所述的挡板元件，其中有一周向位置，在所述周向位置处所述通道的所述横截面面积最大，并且所述周向位置位于所述轴线的与所述排油口相对的一侧上。5.根据前述权利要求中任一项所述的挡板元件，其中所述挡板元件的所述外部部分包括在所述通道径向向外并从所述凹部部分的所述径向外边缘向前延伸的壁，所述壁包括相对于所述轴线与所述排油口的相应部分相对的部分，并且所述壁的所述部分比所述排油口的所述部分更靠近所述轴线。6.根据前述权利要求中任一项所述的挡板元件，其中所述排油口形成为在所述油重定向表面和所述排油口的后表面之间没有孔。7.根据前述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修，
申请(专利权)人：康明斯有限公司，
类型：发明
国别省市：