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CN1776264B - 用于转子轴的特别是静止时润滑的轴承结构的密封装置 - Google Patents

用于转子轴的特别是静止时润滑的轴承结构的密封装置 Download PDF

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Abstract

为了改善用于转子轴的特别是静止时润滑的轴承结构的密封装置的密封性，该密封装置沿轴向方向相对于供给的润滑剂密封特别是废气涡轮增压器的轴承壳体，规定：在转子轴上一个为缝隙形的、迷宫式密封的或活塞环形式的第一密封件和一个为窄缝隙形的或迷宫式密封的第二密封件在其间包围一环形地绕转子轴圆周延伸的排油通道，所述排油通道借助一个壳体侧的排油槽和一个在相同轴线位置设置的轴侧的排油槽构成，并且在排油通道中设置一个沿转子轴的径向方向以一端自由地伸入到环形的排油通道中的环形的密封隔片，其是侵入到排油通道中的润滑剂的一个沿轴线方向作用的障碍。

Description

用于转子轴的特别是静止时润滑的轴承结构的密封装置
技术领域
本发明涉及一种用于转子轴的特别是在静止状态下润滑的轴承结构的密封装置，其沿轴向方向相对于供给的润滑剂密封轴承壳体，并且其特别在具有转子轴的废气涡轮增压器上在转子轴的涡轮机壳体侧的轴承装置和/或压缩机壳体侧的轴承装置内部使用，并且其相对于从在涡轮机壳体和压缩机壳体之间的中间的轴承壳体出发的、供给涡轮机壳体侧的和/或压缩机壳体侧的轴承装置的润滑剂密封涡轮机壳体和/或压缩机壳体，所述转子轴在一端上在涡轮机壳体中的壳体孔中导引地支承一个涡轮，并且在另一端上在压缩机壳体中的壳体孔中导引地支承一个压缩机转子。
背景技术
这种类型的密封装置，亦即所述类型的轴密封件一直以来已经公知，并且例如此外应该防止，特别是废气从涡轮机壳体经不可避免的泄漏位置或轴承间隙亦即轴承壳体或轴承体和轴之间的最小的缝隙流入到轴承壳体中，和/或在较高转速和较高增压压力时吸入的空气或对于燃气发动机燃气-空气混合物从压缩机壳体经压缩机侧的密封装置流入到支承壳体中。此外，众所周知地也应该防止，在低的增压压力和高的转速时含油的空气/废气混合物从相应的轴承壳体中沿涡轮机壳体和/或压缩机壳体流动并供给内燃机。
密封装置可以是一种迷宫式密封或一种以这种方式使用的活塞环。因此例如DE 25 13 582 C2描述一种在废气涡轮增压器的轴密封壳体中的轴密封装置，该轴密封壳体设置在用于高压的涡轮机壳体件和用于低压的涡轮机壳体件之间并且由一工作介质-泄漏流(流体)轴向地穿流。
该轴密封装置构成一种具有在流体流动方向上依次设置的节流位置的迷宫式密封，其迫使流体重新转向。众所周知地迷宫式密封也可以借助一设置在轴承壳体或轴承体中的活塞环实现，其例如插入到转子轴的槽中。
这样的密封装置迄今为止具有缺点，即在重新润滑或预润滑过程中特别在与在涡轮机流体腔和压缩机流体腔中抽吸(真空)相关的润滑油从中间的轴承壳体吸入。这能够导致直至废气涡轮增压器的全部毁坏的巨大的损坏。
发明内容
因此本发明的目的是，特别在转子轴的静止状态时改善一种开头所述形式的密封装置的密封性，所述密封装置同样如开头所述那样可以特别在具有转子轴的废气涡轮增压器上使用。
按本发明上述目的通过以下措施达到，即为了构成密封装置，在转子轴上一个为缝隙形的、迷宫式密封的或活塞环形式的第一密封件和一个为窄缝隙的或迷宫式密封的第二密封件其间包围一环形地绕转子轴圆周延伸的排油通道，所述排油通道借助一个壳体侧的排油槽和一个在相同轴线位置设置的轴侧的排油槽构成，并且在排油通道中设置一个沿转子轴的径向方向以一端自由地伸入到环形的排油通道中的环形的密封隔片，其是侵入到排油通道中的润滑剂的一个沿轴线方向作用的障碍。
由此避免，正好在重新润滑和预润滑时特别是与抽吸(真空)相关地润滑油可以从轴承壳体穿过第二密封件经排油通道到达第一密封件。因此实现在静止状态下改善油密封性，使得可以在待期望的运行条件下不出现泄漏。
在特别有利的方式中，密封隔片在轴侧的排油槽中成型在转子轴上，并且其高度设计为直到径向向外指向的端部，最大与壳体孔平齐或更短。但密封隔片也可以在壳体侧的排油槽中成型，其中其高度设计为直到径向向内指向的端部，最大与壳体孔平齐或同样更短。
此外，以有利的方式规定，第二密封件设计为形式为一个限定轴侧的排油槽的和径向向外指向地相对于壳体孔缩短的壁和一个与之位于相同轴线位置的、限定壳体侧的排油槽和径向向内指向地相对于壳体孔相应延长的壁，其中两个壁包围一个缝隙，使得密封隔片的自由端沿径向方向盖住该缝隙。亦即壳体孔在第二密封件的轴线位置上具有一个比带成型的密封隔片的转子轴达到的直径更小的直径。
在这个位置要指出的是，现在密封隔片和壁是单独的构件还是设计为壳体或转子轴的车削加工或铣削加工的组件不是重要的。
由此以有利的方式在废气涡轮增压器的使用场合中保证，润滑剂亦即油绕着环形排油槽的圆周流动，并且可以经由一个下方的开口排出，第二密封件沿轴向方向设置在中间的轴承壳体和涡轮机壳体侧的轴承装置的第一密封件之间和/或在中间的轴承壳体和压缩机壳体侧的轴承装置的第一密封件之间。
附图说明
以下借助于附图以一废气涡轮增压器的应用示例说明本发明的实施例。附图中：
图1通过废气涡轮增压器主要零件的轴向剖面图；
图2在涡轮机壳体侧的轴承装置内部的转子轴的按照本发明的密封装置按图1的放大图X。
具体实施方式
如图1所示，废气涡轮增压器通常具有一个涡轮机壳体2和一个与其连接的压缩机壳体5，在其中安装一转子轴1。涡轮机壳体2具有一个近似环形的用于废气的输入通道28将来自内燃机的废气输送给涡轮4。以这种方式通过转子轴1驱动一位于转子轴1另一端上的压缩机转子7。该压缩机转子7通过一包围该压缩机转子的输入通道29吸入空气，压缩空气并且又重新排出空气。
转子轴1穿过壳体孔3在涡轮机壳体2中导引，在那里涡轮4固定在其端部上。通常转子轴1的轴承19、20位于中间的在涡轮机壳体2和压缩机壳体5之间的轴承壳体10中。润滑剂以正压通过一垂直的供油接管26和由此引出的供油孔27供给所述轴承。
为了避免所述润滑剂从中间的轴承壳体10大约经在轴承体19、轴承套20和转子轴1之间的轴承间隙到达涡轮机壳体2，设置以下借助图2描述的密封装置。
典型的在涡轮机壳体侧的轴承装置内部的示例性密封装置(为此类似地设计一个压缩机壳体侧的轴承装置的密封装置)包括一个第一密封件11和一个第二密封件12，该密封件设置在涡轮机壳体2的壳体壁和转子轴的径向轴承19、20之间。该径向轴承包括中间轴承壳体10的一个已知的轴承体19，该轴承体借助于一个轴承套20连接到转子轴1上。在转子轴1的轴线方向，在轴承体19和涡轮机壳体2之间设置一内腔21，沿涡轮机壳体2的方向第二密封件12连接于该内腔，接着是壳体侧的排油槽13，其与一轴侧的排油槽14构成一环形的在转子轴1圆周上延伸的排油通道，在其中设置一沿转子轴1径向方向以一端自由伸入到环形的排油通道13、14中的环形密封隔片15，并且第一密封件11又在轴向间隔距离地以贴靠涡轮机壳体孔3的内壁的活塞环11的形式与密封隔片连接。
活塞环11嵌入到一个转子轴1的或与其相连的旋转件的槽18中，用以密封可能侵入的流体。密封隔片15在轴侧的排油槽14中在转子轴1上成型，其中其高度直至径向向外指向的端部，最大与涡轮机壳体2的壳体孔3平齐或者在这里设计得略短。
不言而喻的是，密封隔片15也可以设置在壳体侧排油槽13中并且其高度直至径向向内指向的端部，最大与涡轮机壳体2的壳体孔3对齐更短。与此相关，也可以考虑的是每个在壳体侧和轴侧的排油槽中的密封隔片，所述排油槽沿径向的方向重叠地共同作用。
为了构成第二密封件12，轴侧的排油槽14设计为具有一个背离涡轮4的径向向外指向地相对于涡轮机壳体孔3的直线(从纵向剖面看去)缩短的壁31，并且壳体侧的排油槽13设计为具有一个背离涡轮4的径向向内指向地相对于涡轮机壳体孔3直线相应延长的壁32，其中两个壁31、32包围一个缝隙33，从而密封隔片15的自由端沿径向方向覆盖该缝隙，以便尽可能防止润滑剂穿过缝隙33通过排油槽13、14继续输送到第一密封件11。
在优选的方式中，密封隔片15的自由端设计为相对于各壳体孔3或6的直线倾斜例如45°，以防止穿过第二密封件12的缝隙33的润滑剂的比如粘附在密封隔片15上的润滑剂滴通过抽吸还能到达第一密封件11的活塞环。
上述实施例是安装设置的方式和方法，即以便转子轴1首先穿过涡轮机壳体2，然后插入到中间的轴承壳体10中，并且将压缩机壳体5中的压缩机转子7置于转子轴端上。
这是为什么在实施例中密封隔片15的高度(箭头a)不允许高出于壳体孔的直线(箭头b)的原因，以及为什么缩短的壁31(箭头c)和延长的壁32(箭头d)限定一个缝隙33且在涡轮机壳体2中的转子轴1的直径大于在第二密封件12区域中的转子轴1的直径且该直径在该实施例中又大于在中间轴承壳体10中的转子轴的直径的原因。密封隔片15应该也尽可能在转子1轴的径向方向上具有较大的高度，以便沿轴向方向盖住通过润滑油侵入到排油通道13，14中的缝隙33，但不允许与涡轮机侧的壳体孔3的直线搭接，以便涡轮轴1保持可装配。

Claims (8)

1.一种密封装置，其用于转子轴的润滑的轴承结构，该密封装置沿轴线方向相对于输入的润滑剂密封轴承壳体，其中在转子轴上，在一个为缝隙形的、迷宫式密封的或活塞环形式的第一密封件(11)和一个为窄缝隙形的或迷宫式密封的第二密封件(12)之间包围一环形地绕转子轴(1)圆周延伸的排油通道(13、14)，并且在排油通道(13、14)中设有一个沿转子轴(1)的径向方向以一端自由地伸入到环形的排油通道(13、14)中的环形的密封隔片(15)，该密封隔片是侵入到排油通道中的润滑剂的一个沿轴线方向起作用的障碍，其特征在于，所述环形的密封隔片(15)设置在排油通道中，所述排油通道借助一个壳体侧的排油槽(13)和一个在相同轴线位置上设置的轴侧的排油槽(14)构成，第二密封件(12)实施为一个限定轴侧的排油槽(14)的和径向向外指向地相对于壳体孔(3和/或6)缩短的壁(31)和一个位于相同轴线位置的、限定壳体侧的排油槽(13)和径向向内指向地相对于壳体孔(3和/或6)相应延长的壁(32)，其中两个壁(31、32)包围一个缝隙(33)，使得密封隔片(15)的自由端沿径向方向盖住该缝隙(33)。
2.按权利要求1所述的密封装置，其特征在于在废气涡轮增压器中使用，在该废气涡轮增压器中转子轴(1)在一端上在涡轮机壳体(2)中的壳体孔(3)中导引地支承一个涡轮(4)，并且在另一端上在压缩机壳体(5)中的壳体孔中导引地支承一个压缩机转子(7)，其中在转子轴(1)的涡轮机壳体侧的和/或压缩机壳体侧的轴承装置内部设有所述密封装置，以便相对于从一个在涡轮机壳体(2)和压缩机壳体(5)之间的中间的轴承壳体(10)出发的、供给涡轮机壳体侧的和/或压缩机壳体侧的轴承装置的润滑剂密封涡轮机壳体(2)和/或压缩机壳体(5)。
3.按权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，所述密封隔片(15)在轴侧的排油槽(14)中在转子轴(1)上成型，并且其高度设计为直至径向向外指向的自由端部，最大与涡轮机壳体(2)和/或压缩机壳体(5)的壳体孔(3、6)平齐或更短。
4.按权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，所述密封隔片(15)成型在壳体侧的排油槽(13)中，并且其高度设计为直至径向向内指向的端部，最大与涡轮机壳体(2)和/或压缩机壳体(5)的壳体孔(3、6)平齐或更短。
5.按权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，第一密封件(11)是迷宫式密封件。
6.按权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，第一密封件(11)是形式为一个贴靠壳体孔(3和/或6)内壁的活塞环(11)。
7.按权利要求6所述的密封装置，其特征在于，活塞环(11)嵌入到转子轴(1)或一个与该转子轴连接的旋转件的槽(18)中。
8.按权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，密封隔片(15)的自由端相对于相应的壳体孔(3、6)的直线是倾斜的。
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