動力渦輪機單元的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動力渦輪機單元，該動力渦輪機單元包括:渦輪機殼體；排氣管道；渦輪機輪，該渦輪機輪具有位于所述排氣管道內(nèi)的葉片；軸，該軸被剛性地連接到所述渦輪機輪并以可旋轉方式支撐在所述殼體內(nèi)；以及油密封系統(tǒng)，該油密封系統(tǒng)包括位于所述渦輪機輪附近的密封設備，該密封設備用于防止油從所述渦輪機殼體沿著所述軸泄漏到所述排氣管道。本發(fā)明還涉及包括這種動力渦輪機單元的內(nèi)燃機。根據(jù)本發(fā)明的動力渦輪機單元偶爾有利地提供給所有類型的內(nèi)燃機，特別是大型內(nèi)燃機，例如重型卡車、大客車和建筑車輛中的大型內(nèi)燃機。
【背景技術】
[0002]例如，從文獻DE 10 2005 047 216 Al中已知借助于加壓空氣來密封渦輪機軸。該加壓空氣被供給到所述軸的由兩個密封元件軸向定界(delimited)的區(qū)域。這種解決方案相對復雜，并且它要求從空氣壓縮機可靠而恒定地供給由壓力控制的空氣并要求兩個高性能密封元件。因此，對于消除了上述缺點的、簡化的用于動力渦輪機單元的密封設備，存在著需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個目的是提供一種創(chuàng)造性的動力渦輪機單元，其中，至少部分地避免了上述問題。此目的通過權利要求1的特征部分的特征來實現(xiàn)。
[0004]本發(fā)明涉及一種動力渦輪機單元，該動力渦輪機單元包括:渦輪機殼體；排氣管道；渦輪機輪，該渦輪機輪具有位于所述排氣管道內(nèi)的葉片；軸，該軸被剛性地連接到所述渦輪機輪并以可旋轉方式支撐在所述殼體內(nèi)；以及油密封系統(tǒng)，該油密封系統(tǒng)包括位于渦輪機輪附近的密封設備，該密封設備用于防止油從渦輪機殼體沿著所述軸泄漏到所述排氣管道。
[0005]本發(fā)明的特征在于所述油密封系統(tǒng)包括緩沖氣體管道，該緩沖氣體管道被布置為將排氣從所述排氣管道供給到所述密封設備，以對所述密封設備加壓。
[0006]權利要求1中限定的本發(fā)明帶來了優(yōu)于現(xiàn)有技術的許多優(yōu)點。最重要的是，不需要求從外部空氣壓縮機等供給任何加壓空氣。結果，不需要主動的氣流和壓力控制，不需要空氣供給管，并且僅要求非常少的加壓空氣，由此降低了燃料消耗和成本。本發(fā)明的解決方案能夠自我維持，因此更可靠，且允許發(fā)動機的簡化組裝。
[0007]通過實施從屬權利要求的特征中的一個或多個，可實現(xiàn)進一步的優(yōu)點。例如，所述緩沖氣體管道可部分地由與所述殼體分開的外緩沖氣體管道壁形成。這種設計允許外緩沖氣體管道壁在比渦輪機殼體溫度高的溫度下運行。渦輪機殼體與發(fā)動機的布置安裝有所述動力渦輪機的其他部分具有相對良好的熱連接。例如，渦輪機殼體可剛性地連接到流體聯(lián)接件，該流體聯(lián)接件用于將動力渦輪機的旋轉動力傳輸?shù)嚼绨l(fā)動機輸出軸。這導致了對渦輪機殼體的冷卻效果。此外，發(fā)動機內(nèi)的潤滑油也對渦輪機殼體具有冷卻效果。當熱排氣接觸相對冷的渦輪機殼體時，炭黑和微粒沉積在冷表面上，如果渦輪機殼體形成緩沖氣體管道壁，則這可能成為問題。通過部分地由與渦輪機殼體分開的外緩沖氣體管道壁形成所述緩沖氣體管道，外緩沖氣體管道壁可在正確安裝的情況下獲得比渦輪機殼體溫度高的溫度，使得排氣流中的較少的炭黑和微粒將沉積在外緩沖氣體管道壁的表面上，且更多的炭黑和微粒將在排氣溫度高時被燒掉。
[0008]此外，緩沖氣體管道可部分地由每個均與所述殼體分開的外緩沖氣體管道壁和內(nèi)緩沖氣體管道壁形成。如上所述，彼此分開的內(nèi)緩沖氣體管道壁和外緩沖氣體管道壁允許更高的管道壁溫度，由此減少了所述緩沖氣體管道的內(nèi)壁上的炭黑和微粒沉積。
[0009]此外，所述緩沖氣體管道可至少由通過緊固件緊固到所述殼體的外緩沖氣體管道壁形成，或者，所述緩沖氣體管道可由每個均通過緊固件緊固到所述殼體的所述外緩沖氣體管道壁和內(nèi)緩沖氣體管道壁形成。如上所述，內(nèi)緩沖氣體管道壁和/或外緩沖氣體管道壁可導致所述緩沖氣體管道的壁的更高溫度，由此減少了所述緩沖氣體管道內(nèi)側的捕獲和污染。
[0010]此外，外緩沖氣體管道壁可形成所述排氣管道的內(nèi)壁。外緩沖氣體管道壁作為緩沖氣體管道壁和排氣壁的雙重功能導致該外緩沖氣體管道壁的更高溫度，并允許高溫高壓的排氣簡單直接地進入緩沖氣體管道中，以將該排氣供給到所述密封設備。
[0011 ] 此外，內(nèi)緩沖氣體管道壁和/或外緩沖氣體管道壁可由金屬片材形成。金屬片材通常具有高的導熱性，高的熱形狀穩(wěn)定性和相對成本有效的制造過程。
[0012]此外，內(nèi)緩沖氣體管道壁和/或外緩沖氣體管道壁可至少部分地由圍繞所述軸的環(huán)形錐狀套筒部分形成。該環(huán)形錐狀套筒至少部分地限定了具有大的流動面積的緩沖氣體管道，從而減少了內(nèi)部流體動力損失，并實現(xiàn)了足夠的緩沖氣體流。
[0013]此外，所述緩沖氣體管道可與所述殼體熱隔離。由此，降低了所述殼體的冷卻效應，且所述緩沖氣體管道壁可達到更高的運行溫度，因此減少了炭黑和微粒沉積。
[0014]此外，所述熱隔離可部分地由空氣間隙和/或具有低導熱性的隔熱材料形成，這種熱隔離被布置在所述緩沖氣體管道和所述殼體之間。
[0015]此外，可通過將所述緊固件設置在所述緩沖氣體管道的至少一個軸向端部區(qū)域中來部分地實現(xiàn)所述熱隔離，尤其是，通過將所述緊固件僅設置在所述緩沖氣體管道的一個軸向端部區(qū)域中來部分地實現(xiàn)所述熱隔離。所述緩沖氣體管道的上述緊固件潛在地引起了所述殼體和緩沖氣體管道壁之間的增加的熱聯(lián)接，由此降低了所述壁的運行溫度。通過將所述緊固件設置在軸向端部區(qū)域中，僅需要最少量的緊固件以將緩沖氣體管道壁牢固地緊固到所述殼體。
[0016]此外，可通過設置在所述緊固件的至少一部分與所述內(nèi)和/或外緩沖氣體管道壁之間的隔熱材料來部分地實現(xiàn)所述熱隔離。這種設計進一步降低了所述殼體的冷卻效應。
[0017]此外，所述緊固件可接合在所述內(nèi)緩沖氣體管道壁和/或外緩沖氣體管道壁中的孔或凹部內(nèi)。這種設計允許成本有效地制造所述緩沖氣體管道壁。
[0018]此外，所述外緩沖氣體管道壁可具有第一部分和第二部分，該第一部分形成所述排氣管道的一部分，該第二部分朝著所述軸徑向向內(nèi)延伸。這種設計允許外緩沖氣體管道壁自身將排氣直接引導到所述密封設備，而無需任何中間的氣體引導裝置，例如管等等。
[0019]此外，所述密封設備可包括第一密封部分和第二密封部分，所述第一密封部分從第二密封部分軸向偏移，并且所述緩沖氣體管道被布置為將排氣供給到由所述第一密封部分和第二密封部分軸向限定的環(huán)形腔。該第一密封部分和第二密封部分被構造為將排氣流輸送經(jīng)過第一密封部分并進入發(fā)動機內(nèi)，而不將過量的高壓排氣送給到發(fā)動機內(nèi)。經(jīng)過所述第一密封部分且進入發(fā)動機內(nèi)的排氣流是由所述密封設備的環(huán)形腔與發(fā)動機內(nèi)部(即曲軸箱殼體內(nèi)的壓力，也被稱為發(fā)動機串氣壓力)之間的壓力差引起的。當該壓力差為正時，將發(fā)生經(jīng)過第一密封部分的排氣流動，從而有效防止了經(jīng)由該密封設備的油的任何泄漏。然而，過高的流量是不好的，因為這要求增強曲軸箱通風。所述第二密封部分優(yōu)選被布置為完全防止排氣經(jīng)過第二密封部分逸出該環(huán)形腔并進入排氣流內(nèi)，但在實踐中，這樣的排氣流動將幾乎總是會發(fā)生。
[0020]此外，所述第二密封部分部分地由所述外緩沖氣體管道壁限定。
[0021]此外，所述第二密封部分部分地由布置在所述軸上的至少一個徑向突起限定。布置在所述軸上的徑向突起可與對面的相對表面協(xié)作而形成迷宮密封部(labyrinth seal)，所述迷宮密封部以成本有效且簡單的方式實現(xiàn)了足夠的密封性能。由于不存在另外的分開的外部密封環(huán)等，這種方案也是特別穩(wěn)健且是免維護的。
[0022]