动力涡轮机单元的制作方法_3

文档序号:8531625阅读:来源:国知局
,从而有效防止了经由轴6的向外泄漏。此排气可从发动机例如通过现有的曲轴箱通风系统被通风。
[0043]在涡轮机轮6的内侧区域35处具有较低排气压力的运行条件(例如会造成高离心力的、低输出功率和高发动机转速情况)期间,一定量的排气将从环形腔47向外逸出,经过第二密封部分41而进入涡轮机轮6的所述内侧区域35中并随后回到排气流61内。一定量的高压排气也将从环形腔47经由第一密封部分39逸出并进入壳体17b的内部23。流过第一和第二密封部分39、41的排气的量分别取决于多个变量和运行条件,且它们的比例可例如大约为50/50。排气入口 48、缓冲气体管道40、第一和第二密封部分39、41都被选择且设定尺寸,以便提供经过第一密封部分39并进入壳体17b内的足够的排气流,从而防止或至少减少经过所述密封设备的泄漏,但也要防止将过量的排气供给到壳体17b内。
[0044]第一密封部分39可包括两个静止的静态密封构件,所述静态密封构件具有安装在旋转轴16和壳体17b之间的双活塞环设备的形式。活塞环50可布置在轴16的外表面中的凹槽内,用于在环形腔47内的压力和壳体17b的内部23的压力之间存在高的压力差时防止活塞环50轴向移位。活塞环50被设定尺寸以向壳体17b的内壁施加夹紧压力,并且,经过活塞环50的排气流将因此在每个单独的活塞环50与轴16中的相关凹槽的底壁之间流动。
[0045]第二密封部分41可包括一个或多个周向延伸的径向突出的突起51,所述突起51在第二密封部分41的区域中设置在轴16上。周向延伸的突起51可具有一个或多个分立的环的形式。突起51可直接形成在轴16的外表面中或形成在安装于该轴上的单独构件上,如图2所示。所述突起可与外缓冲气体管道壁45的第二部分45b的轴向突起58协作,以形成稳健的非接触的迷宫式密封部分。许多其他的密封构造也可用于第一和第二密封部分39,41ο例如,第一和/或第二密封部分39、41可以是单活塞环或双活塞环密封型的,或是迷宫密封型的。
[0046]根据一个方面,目的是降低被积聚和捕获在上述排气循环通道中的炭黑的水平。特别地,使用柴油燃料的内燃机可能在某些运行模式下产生大量的炭黑微粒,这可能堵塞和阻断通过缓冲气体管道40的排气循环通道。动力涡轮机单元2尝试通过如下的设计来降低被捕获的炭黑的可能性:该设计允许缓冲气体管道40的壁45、46达到并维持非常高的温度。可以相信,缓冲气体管道40的壁的高温减少了炭黑积聚和堵塞,因为减少了炭黑微粒在壁45、46上的附着。通过将内缓冲气体管道壁46和外缓冲气体管道壁45提供为与壳体17b分开的单独构件,降低了壳体17b的冷却效应,且内缓冲气体管道壁46和外缓冲气体管道壁45可达到更高的连续运行温度。如果缓冲气体管道40替代地由所述壳体自身内的通道形成或如果所述壳体已形成了内缓冲气体管道壁,则这些缓冲气体管道壁将具有更低的运行温度,这是由于向发动机的其他大的静止壳体部分具有良好热传递的壳体17b的冷却效应以及壳体17b内的被冷却的油。
[0047]因此,提供了减小内和外缓冲气体管道壁45、46与壳体17b之间的热传递能力的措施。第一措施是内缓冲气体管道壁46和外缓冲气体管道壁45的低热传递安装。这是通过以下方式实现的:即,最小化所述壁45、46和壳体17b之间的接触点的数目和面积,以及使用由隔热材料制成的间隔件来实现内缓冲气体管道壁46和壳体17b之间的间隙。缓冲气体管道壁45、46的第一部分45a、46a优选仅与壳体17b具有一个接触区域53。此接触区域优选被最小化且可在周向上是连续的或不连续的。
[0048]内缓冲气体管道壁46和外缓冲气体管道壁45的第二部分45b、45b设有用于收容轴向延伸的螺纹紧固件49的孔口 53、60,所述紧固件49与壳体17b内的螺纹孔接合,从而在内缓冲气体管道壁46b的第二部分和壳体17b之间提供隔热的第一间隔件59以保证它们之间的一定间隙。在内缓冲气体管道壁46b和外缓冲气体管道壁45b之间也可设置一些间隔构件,以在所述螺纹紧固件拧紧时使缓冲气体管道40保持打开。
[0049]替代地或另外,部分地由具有低导热性的隔热材料形成的缓冲气体管道壁45、46的热隔离件可布置在内缓冲气体管道壁46和壳体17b之间。
[0050]外缓冲气体管道壁45中的排气入口 48可具有许多不同的形式。在此,重要的方面是到缓冲气体管道40中的足够的排气供给和到排气流61中的低水平的流动损失。入口48例如可形成为NACA入口,以允许将足够的排气供给到缓冲气体管道40内,同时实现经过内套筒部分31的排气流61上的低扭曲(distort1n)。所述入口的尺寸、形状、位置和数目可根据每个具体安装的需求而变化。至少一个入口 48在涡轮机轮6的下游布置在所述排气管道中。
[0051]优选地,入口 48的位置相对靠近内套筒部分31的下游端,在轴向排气流61被重新引导为速度低得多的环形气流的区域内。静态气体压力被构造为在内套筒部分31的下游端内比其更上游的位置处高,主要是因为排气管道的上游区域中的气体速度比下游区域中的气体速度高。排气管道18也被称为扩散器管道。
[0052]图3和图4更详细地示出了内套筒部分31的构造和形状以及它与壳体17b的组装。如上文提到的,内缓冲气体管道壁46和外缓冲气体管道壁45彼此稍微间隔开地布置,以形成缓冲气体管道40,所述缓冲气体管道40被构造为将排气流输送到环形腔47中。内套筒部分31用于将离开涡轮机轮6的或多或少的轴向排气流动重新引导到环形收集器部分19内的环形气流中。内缓冲气体管道壁46和外缓冲气体管道壁45具有截头圆锥环形形状。内缓冲气体管道壁46和外缓冲气体管道壁45优选通过螺纹构件49紧固到壳体17b。内缓冲气体管道壁46和外缓冲气体管道壁45中的每一个均可形成为单一件,或由多个部件组装而成。在所公开的实施例中,内缓冲气体管道壁46被形成为单一件,而外缓冲气体管道壁45由两个构件45、45b形成,即弯曲的环形壁45和平坦的盘45b。这两个部分通过压配合、焊接、钎焊、机械夹紧、粘合或任何其他类似的方法相互结合。将外缓冲气体管道壁45的第二部分45b形成为单独的平坦盘具有以下优点:实现了更刚性的盘,但仍保持轻薄的外缓冲气体管道壁、简化的制造、和降低的成本。
[0053]螺纹构件49被布置为穿过内缓冲气体管道壁46和外缓冲气体管道壁45并将它们靠着壳体17b的壁夹紧。第一间隔件59优选布置在内缓冲气体管道壁46和壳体17b之间,以降低由于从壁46到壳体17b的热对流而导致的热损失。外缓冲气体管道壁45必须从内缓冲气体管道壁46偏移,以形成缓冲气体管道40。这种偏移可整体地形成在外缓冲气体管道壁45的第二部分45b中,例如通过具有在材料保持的形状变形过程中的拉制过程来形成。在图3中,围绕每个紧固孔53的圆形区域被拉制而形成外间隔件52,所述外间隔件52能够邻接内缓冲气体管道壁的第二部分46b。
[0054]图3和图4中还示出了三个径向导向销54,所述导向销54位于壳体17b中的轴向延伸的孔口 55内。导向销54用于确保内缓冲气体管道壁46和外缓冲气体管道壁45的正确径向位置。内缓冲气体管道壁46具有轴向圆形开口 56,所述轴向圆形开口 56配合在三个导向销54上,并且,位于外缓冲气体管道壁45的第二部分45b的径向内侧部分处的突起58能够被推动到导向销54下方。相对于外缓冲气体管道壁45的第二部分45b的径向位置而言的相对高的精确度对于实现环形相对表面42相对于第二密封部分41的同轴定位是有利的,使得实现了密
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