专利名称：可调式导向叶片的密封的制作方法
技术领域：
本发明与流体才几械(Stroemungsmaschinen)领域相关。其涉及流体 机械的导向装置，例如废气涡轮增压器(Abgasturbolader)的透平的导向 装置，带有可旋转地安装的可调式导向叶片，并涉及具有带这种导向 装置的透平的废气涡轮增压器。
背景技术：
废气透平(Abgasturbinen),例如涡轮增压器的废气透平，与内燃 机一同使用。在此，来自内燃机的废气被用作用于驱动透平转子的驱 动介质。透平转子通过轴与压缩机转子(Verdichterrad)相连，通过该压 缩机转子，待输送给内燃机的进气被压缩。为了满足现代发动机的变 化的运行条件，可以在废气透平中使用可调式透平几何机构(VTG)代 替固定的通流部分叶栅(喷管环)。这种情况下，借助调节机构，透平 导向叶片的偏角(Anstellwinkel)可以与各的运行点相适应。
VTG装置通常包括多个安装在轴承壳体中的导向叶片以及用于 旋转导向叶片的调节机构。VTG装置在例如EP0 226 444或DE 43 09 636中有所描述。
在运行中剧烈地被加热的废气透平的导向叶片必须以带有适当 的径向间隙的方式装入在轴衬(Lagerbuechsen)中，以使得其在高温的 运行状态中不会在轴衬中卡死。由于轴衬与导向叶片之间的径向间 隙，总有少量的热的气体从环绕着导向叶片的区域漏出(entweicht)到 外部环境中。通过轴衬的泄漏流(Leckage-Stroemung)随着轴承间隙的 增加而增加。这一效应导致透平效率的损失，以及噪声生成的增加， 通常为逐渐变强的呼啸声的形式。
发明内容
因此，本发明的任务在于，对流体机械导向装置的调节机构进行 如下改善，即，尽管在导向装置的运动件之间存在运行所需的间隙， 但没有或仅有少量泄漏流通过导向叶片的轴承而漏出。
根据本发明以如下方式实现这点，即，在壳体(导向叶片可旋转地
安装在该壳体中)和各个导向叶片之间布置有密封套管(Dichthuelse也 称为密封隔板或密封元件)。
这里，密封套管优选地在轴向上通过用于支承导向叶片轴的导向 轴套(Fuehrungsbuechse)的外直径或内直径而被引导。任何情况下密封 套管与导向轴套之间的留下的径向残余间隙被容许(toleriert)为最d 、间 隙，以使得仅少量残余质量流通过该配合处而漏出。
根据本发明，附加的轴向的压紧弹簧确保了，密封套管^皮持续地 压靠在导向叶片配对轮廓(Leitschaufel-Gegenkontur)上并由此抑制 (unterbunden)轴向缝隙以及泄漏流。
接下来借助示意图对本发明进行更详细的说明。这里 图l显示了穿过具有带可调式导向叶片的导向装置的废气涡轮 增压器的透平侧部分的截面图。
图2显示了穿过根据图1的带有不密封的导向叶片的导向装置 的部分的截面图，以及
图3显示了穿过根据图2的带有4艮据本发明的密封的导向叶片 的布置的截面图。
具体实施例方式
根据本发明的可调式导向叶片的密封可应用在任何带有导向装 置的流体机械上，例如可应用于带有可调式导向叶片的废气涡轮增压 器、动力涡轮机、燃气轮机或压气机等。图1显示了带有布置在透平壳体中的透平转子10的废气涡轮增 压器的透平侧。透平转子包括轮毂11和固定于其上或与该^"毂一体
地制成的转子叶片12。透平壳体包括气体入口壳体21、轴承壳体22 以及位于透平转子轮毂背部的隔板23。隔板将轴承壳体从高温的透平 转子热隔离开。备选地，其也可由轴承壳体的部分或气体入口壳体的 部分所构成。
在通向转子叶片的通流通道中布置有导向装置。导向装置包括用 于调整废气流70的可调式导向叶片31。导向叶片利用导向叶片轴32 而可旋转地安装在透平壳体中。导向叶片31可通过调整杆41而绕导 向叶片轴32的轴线旋转。调整杆通过调整环42而^l驱动，以在一定 的调整角(Stellwinkel)内定位导向叶片31。
导向叶片轴32以带有小间隙的方式安装在透平壳体中。优选地， 透平壳体在导向叶片轴的轴承的区域中包括导向轴套50，该导向轴套 50具有高的耐磨强度和良好的滑动性。该导向轴套压入在透平壳体 中，且为固定的。
如从图2和图3中可见，导向叶片轴包括轴颈(Lagerstelle)33,其 在导向轴套50内以滑动的方式被安装。此外，导向叶片轴可以包括 另一轴颈，尤其是在与该导向叶片相对而置的端部处。导向叶片的轴 向支承通常通过一个或两个轴向挡板或在一侧通过导向叶片轴的端 部而在另一侧通过导向叶片型面的端部来实现。导向叶片的轴向固定 可借助于压紧弹簧而得以保证。
在运行中剧烈地被加热的导向叶片必须以带有适当的径向间隙 的方式而装入在轴衬中，以使得其在高温的运行状态中不会在轴衬中 卡死。由此，不仅在轴颈33的区域中而且径向地在导向叶片的配对 轮廓34的外侧处产生了小缝隙，泄漏流可通过这些小缝隙流出。
为能够尽量避免与泄漏相关的透平效率的损失，且为了防止热的 废气侵入到应尽可能保持低温的涡轮增压器的轴颈处，可将阻隔空气 引入到在隔板的背部中的空腔61中。这种与废气相比冷得多的压缩空气可以外部的方式被供给，或者如图l所示的，在压气机出口分出
一部分并通过阻隔空气通道62而引至透平侧。阻隔空气被引入空腔 61中并沿着整个透平周边分布。阻隔空气优选地具有至少比废气流 70略高的压力。
在根据图2的传统导向装置上，由于导向轴套50和导向叶片轴 的轴颈33之间的径向间隙，高温气体或阻隔空气(如果存在的话)可从 空腔61中漏到周围环境中。这产生了泄漏流63。
根据本发明，通过如下方式抑制泄漏流，即，依据图3，密封套 管80被推到导向轴套50上。根据本发明的密封套管优选地由耐热钢 加工成，最好是通过铸造、车削或铣削而加工成。根据待由密封套管 桥接(ueberbruecken)的轴向缝隙的轴向长度，密封套管可设计成轴向 较长的且因而接近管状的，或较短的并因而更接近环状的。密封套管 包括圆柱套环(Zylinderkragen)，其为径向地伸出(abstehender)且至少部 分地环绕的带有轴向挡板的套环。在所描述的实施形式中，密封套管 80由导向轴套50的圓柱形外直径所支撑。密封套管80和导向轴套 50之间的可能存在的径向缝隙被容许成最小间隙。与导向叶片轴的轴 颈33和导向轴套之间的间隙相比，在运4亍中相对4皮此不运动或几乎 不运动的部件之间的这种径向间隙可保持得小得多。由此，即使有， 也仅会有很少量的残余质量流通过该配合处而漏出。附加的轴向压紧 弹簧90的作用是，使密封套管持续地压紧在导向叶片配对轮廓34上， 并由此抑制轴向间隙及泄漏流。该压紧弹簧90夹紧于在透平壳体22 处的轴向挡板和密封套管80的圓柱套环的轴向挡板之间。压紧弹簧 90也可附加地通过以下方式承担导向叶片的轴向固定，即，导向叶片 型面通过该压紧弹簧而压在相对而置的通流通道的壁或透平壳体处 的另一轴向挡板上。
在另 一种未示出的实施形式中，密封套管也可以直接地推到透平 壳体的一部分上一一例如在导向叶片轴承的导向轴套被布置成无法 接近或^^艮本没有安装时。在这种情况下，密封套管由壳体部件的圆柱形外直径所支撑。密封套管也可被引导成径向上位于导向轴套之内或位于透平壳体的圆柱形凹部之内。
根据本发明的密封套管由此可在带有或没有阻隔空气供给装置
的流体机械上防止空气或气体通过导向叶片的轴承而泄漏。参考标号列表
10透平转子
11轮毂
12转子叶片
13轴
21气体入口壳体
22轴承壳体
23隔板
31导向叶片
32导向叶片轴
33轴颈
34配对轮廓
41调整杆
42调整环、调整元件
50导向轴套
60阻隔空气流
61空腔
62阻隔空气通道
63泄漏
70热气流
80密封套管
90压紧弹簧
权利要求
1. 一种流体机械的导向装置，其包括至少一个带有可旋转地安装在壳体(22，23)中的导向叶片轴(32)的导向叶片(31)，其特征在于，在所述壳体(22)和所述导向叶片轴(32)之间布置有密封套管(80)，用于桥接轴向缝隙。
2. 根据权利要求1所述的导向装置，其特征在于，所述密封套管 (80)具有带轴向挡一反的径向地伸出的套环。
3. 根据权利要求1所述的导向装置，其特征在于，所述密封套管 (80)借助于压紧弹簧(90)而压靠在所述导向叶片的配对轮廓(34)上。
4. 根据权利要求3所述的导向装置，其特征在于，所述密封套管 (80)具有带轴向挡^1的径向地伸出的套环。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的导向装置，其特征在于， 所述壳体包括导向轴套(50)以支承所述导向叶片轴(32)，并且，所述密 封套管(80)桥接所述导向轴套(50)和所述导向叶片轴(32)之间的缝隙。
6. —种流体机械，其特征在于依据权利要求1至4中任一项所述 的导向装置。
7. 根据权利要求6所述的流体机械，其特征在于，所述壳体包括 导向轴套(50)以支承所述导向叶片轴(32),并且，所述密封套管(80)桥 接所述导向轴套(50)和所述导向叶片轴(32)之间的缝隙。
8. 废气涡轮增压器，其特征在于带有根据权利要求1至4中任一 项所述的导向装置的废气透平。
9. 根据权利要求8所述的废气涡轮增压器，其特征在于，所述壳 体包括导向轴套(50)以支承所述导向叶片轴(32),并且，所述密封套管 (80)桥接所述导向轴套(50)和所述导向叶片轴(32)之间的缝隙。
全文摘要
透平的导向装置具有可旋转地安装在透平壳体(22，23)中的导向叶片(31)。在透平壳体(22)和导向叶片轴(32)之间布置有密封套管(80)。附加的轴向的压缩弹簧(90)确保将密封套管(80)持续地压靠在导向叶片配对轮廓(34)上，并由此抑制了轴向的间隙及泄漏流。
文档编号F02C6/12GK101512107SQ200780032481
公开日2009年8月19日 申请日期2007年8月27日 优先权日2006年8月28日
发明者A·科普, J·施莱恩格 申请人:Abb涡轮系统有限公司