动力涡轮机单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种动力涡轮机单元，该动力涡轮机单元包括:涡轮机壳体；排气管道；涡轮机轮，该涡轮机轮具有位于所述排气管道内的叶片；轴，该轴被刚性地连接到所述涡轮机轮并以可旋转方式支撑在所述壳体内；以及油密封系统，该油密封系统包括位于所述涡轮机轮附近的密封设备，该密封设备用于防止油从所述涡轮机壳体沿着所述轴泄漏到所述排气管道。本发明还涉及包括这种动力涡轮机单元的内燃机。根据本发明的动力涡轮机单元偶尔有利地提供给所有类型的内燃机，特别是大型内燃机，例如重型卡车、大客车和建筑车辆中的大型内燃机。
【背景技术】
[0002]例如，从文献DE 10 2005 047 216 Al中已知借助于加压空气来密封涡轮机轴。该加压空气被供给到所述轴的由两个密封元件轴向定界(delimited)的区域。这种解决方案相对复杂，并且它要求从空气压缩机可靠而恒定地供给由压力控制的空气并要求两个高性能密封元件。因此，对于消除了上述缺点的、简化的用于动力涡轮机单元的密封设备，存在着需求。
【发明内容】
[0003]本发明的一个目的是提供一种创造性的动力涡轮机单元，其中，至少部分地避免了上述问题。此目的通过权利要求1的特征部分的特征来实现。
[0004]本发明涉及一种动力涡轮机单元，该动力涡轮机单元包括:涡轮机壳体；排气管道；涡轮机轮，该涡轮机轮具有位于所述排气管道内的叶片；轴，该轴被刚性地连接到所述涡轮机轮并以可旋转方式支撑在所述壳体内；以及油密封系统，该油密封系统包括位于涡轮机轮附近的密封设备，该密封设备用于防止油从涡轮机壳体沿着所述轴泄漏到所述排气管道。
[0005]本发明的特征在于所述油密封系统包括缓冲气体管道，该缓冲气体管道被布置为将排气从所述排气管道供给到所述密封设备，以对所述密封设备加压。
[0006]权利要求1中限定的本发明带来了优于现有技术的许多优点。最重要的是，不需要求从外部空气压缩机等供给任何加压空气。结果，不需要主动的气流和压力控制，不需要空气供给管，并且仅要求非常少的加压空气，由此降低了燃料消耗和成本。本发明的解决方案能够自我维持，因此更可靠，且允许发动机的简化组装。
[0007]通过实施从属权利要求的特征中的一个或多个，可实现进一步的优点。例如，所述缓冲气体管道可部分地由与所述壳体分开的外缓冲气体管道壁形成。这种设计允许外缓冲气体管道壁在比涡轮机壳体温度高的温度下运行。涡轮机壳体与发动机的布置安装有所述动力涡轮机的其他部分具有相对良好的热连接。例如，涡轮机壳体可刚性地连接到流体联接件，该流体联接件用于将动力涡轮机的旋转动力传输到例如发动机输出轴。这导致了对涡轮机壳体的冷却效果。此外，发动机内的润滑油也对涡轮机壳体具有冷却效果。当热排气接触相对冷的涡轮机壳体时，炭黑和微粒沉积在冷表面上，如果涡轮机壳体形成缓冲气体管道壁，则这可能成为问题。通过部分地由与涡轮机壳体分开的外缓冲气体管道壁形成所述缓冲气体管道，外缓冲气体管道壁可在正确安装的情况下获得比涡轮机壳体温度高的温度，使得排气流中的较少的炭黑和微粒将沉积在外缓冲气体管道壁的表面上，且更多的炭黑和微粒将在排气温度高时被烧掉。
[0008]此外，缓冲气体管道可部分地由每个均与所述壳体分开的外缓冲气体管道壁和内缓冲气体管道壁形成。如上所述，彼此分开的内缓冲气体管道壁和外缓冲气体管道壁允许更高的管道壁温度，由此减少了所述缓冲气体管道的内壁上的炭黑和微粒沉积。
[0009]此外，所述缓冲气体管道可至少由通过紧固件紧固到所述壳体的外缓冲气体管道壁形成，或者，所述缓冲气体管道可由每个均通过紧固件紧固到所述壳体的所述外缓冲气体管道壁和内缓冲气体管道壁形成。如上所述，内缓冲气体管道壁和/或外缓冲气体管道壁可导致所述缓冲气体管道的壁的更高温度，由此减少了所述缓冲气体管道内侧的捕获和污染。
[0010]此外，外缓冲气体管道壁可形成所述排气管道的内壁。外缓冲气体管道壁作为缓冲气体管道壁和排气壁的双重功能导致该外缓冲气体管道壁的更高温度，并允许高温高压的排气简单直接地进入缓冲气体管道中，以将该排气供给到所述密封设备。
[0011 ] 此外，内缓冲气体管道壁和/或外缓冲气体管道壁可由金属片材形成。金属片材通常具有高的导热性，高的热形状稳定性和相对成本有效的制造过程。
[0012]此外，内缓冲气体管道壁和/或外缓冲气体管道壁可至少部分地由围绕所述轴的环形锥状套筒部分形成。该环形锥状套筒至少部分地限定了具有大的流动面积的缓冲气体管道，从而减少了内部流体动力损失，并实现了足够的缓冲气体流。
[0013]此外，所述缓冲气体管道可与所述壳体热隔离。由此，降低了所述壳体的冷却效应，且所述缓冲气体管道壁可达到更高的运行温度，因此减少了炭黑和微粒沉积。
[0014]此外，所述热隔离可部分地由空气间隙和/或具有低导热性的隔热材料形成，这种热隔离被布置在所述缓冲气体管道和所述壳体之间。
[0015]此外，可通过将所述紧固件设置在所述缓冲气体管道的至少一个轴向端部区域中来部分地实现所述热隔离，尤其是，通过将所述紧固件仅设置在所述缓冲气体管道的一个轴向端部区域中来部分地实现所述热隔离。所述缓冲气体管道的上述紧固件潜在地引起了所述壳体和缓冲气体管道壁之间的增加的热联接，由此降低了所述壁的运行温度。通过将所述紧固件设置在轴向端部区域中，仅需要最少量的紧固件以将缓冲气体管道壁牢固地紧固到所述壳体。
[0016]此外，可通过设置在所述紧固件的至少一部分与所述内和/或外缓冲气体管道壁之间的隔热材料来部分地实现所述热隔离。这种设计进一步降低了所述壳体的冷却效应。
[0017]此外，所述紧固件可接合在所述内缓冲气体管道壁和/或外缓冲气体管道壁中的孔或凹部内。这种设计允许成本有效地制造所述缓冲气体管道壁。
[0018]此外，所述外缓冲气体管道壁可具有第一部分和第二部分，该第一部分形成所述排气管道的一部分，该第二部分朝着所述轴径向向内延伸。这种设计允许外缓冲气体管道壁自身将排气直接引导到所述密封设备，而无需任何中间的气体引导装置，例如管等等。
[0019]此外，所述密封设备可包括第一密封部分和第二密封部分，所述第一密封部分从第二密封部分轴向偏移，并且所述缓冲气体管道被布置为将排气供给到由所述第一密封部分和第二密封部分轴向限定的环形腔。该第一密封部分和第二密封部分被构造为将排气流输送经过第一密封部分并进入发动机内，而不将过量的高压排气送给到发动机内。经过所述第一密封部分且进入发动机内的排气流是由所述密封设备的环形腔与发动机内部(即曲轴箱壳体内的压力，也被称为发动机串气压力)之间的压力差引起的。当该压力差为正时，将发生经过第一密封部分的排气流动，从而有效防止了经由该密封设备的油的任何泄漏。然而，过高的流量是不好的，因为这要求增强曲轴箱通风。所述第二密封部分优选被布置为完全防止排气经过第二密封部分逸出该环形腔并进入排气流内，但在实践中，这样的排气流动将几乎总是会发生。
[0020]此外，所述第二密封部分部分地由所述外缓冲气体管道壁限定。
[0021]此外，所述第二密封部分部分地由布置在所述轴上的至少一个径向突起限定。布置在所述轴上的径向突起可与对面的相对表面协作而形成迷宫密封部(labyrinth seal)，所述迷宫密封部以成本有效且简单的方式实现了足够的密封性能。由于不存在另外的分开的外部密封环等，这种方案也是特别稳健且是免维护的。
[0022]