[發明專利]渦輪機

有效

• 申請號: 201980049997.0
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN112513470B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: A·什蒂爾班;M·德賴茨勒;G·戴默;I·L·耶普雷;J·特勞特曼;F·弗爾斯特;M·邁爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: F04D29/051
• 分類號: F04D29/051;F01D5/04;F01D25/16;F01D25/22;F02C7/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

本發明涉及一種具有渦輪殼體(56)和能夠繞著旋轉軸線(30)運動地支承的葉輪(1)的渦輪機(100)，所述葉輪在前側(20)上限定工作介質的流入區域(8)和流出區域(9)。所述葉輪(1)與軸(12)作用連接。此外，所述葉輪(1)或所述軸(12)與所述渦輪殼體(56)構造為軸向軸承(27)，該軸向軸承實施為氣體軸承，其中，所述葉輪(1)或所述軸(12)被預緊器件(7)朝所述軸向軸承(27)的方向預緊。

技術領域

本發明涉及一種渦輪機，該渦輪機例如可以使用在用于內燃機的廢熱利用的廢熱回收系統中或作為用于燃料電池系統的壓縮機使用。

背景技術

由公開文獻DE?10?2014?226?951?A1例如描述了一種用于內燃機的廢熱回收系統的渦輪機。該渦輪機具有殼體，在該殼體中布置有布置在驅動軸上的葉輪。此外，渦輪機具有流入區域和流出區域，其中，渦輪機在運行期間被工作介質流過。工作介質沿著葉輪的前側朝流出區域的方向流到渦輪機的流入區域中。在此，在流入區域和流出區域之間存在壓力降。此外，在渦輪機中，在葉輪背側附近布置有分壓器。因此，作用到葉輪背側上的壓力與流入區域處的壓力相比可以降低，以便因此調整作用到葉輪上的液壓合力。

對于這樣的渦輪機，通常使用在兩側的氣體軸承，例如空氣軸承，用于支承葉輪。然而，在兩側的軸承增加了葉輪上的熱摩擦損失，由此損害渦輪機的效率。

發明內容

本發明的任務在于，提供具有這樣的軸承裝置的渦輪機，使得在將轉子簡化地裝配到渦輪機中時能夠實現渦輪機的可靠的工作方式和改善的效率。

根據本發明的渦輪機具有以下優點：通過使用用于葉輪的單側軸承使摩擦損失最小化并且提高渦輪機的效率。

為此，根據本發明的渦輪機具有渦輪殼體和繞著旋轉軸線可運動地支承的葉輪，葉輪在前側上限定工作介質的流入區域和流出區域。此外，葉輪與軸作用連接。在此，葉輪或者說軸與渦輪殼體形成實施為氣體軸承的軸向軸承，其中，葉輪或者說軸通過預緊器件朝軸向軸承的方向預緊。

由此，液壓合力朝軸向軸承的方向作用到葉輪上，由此，葉輪或者說軸僅單側地被機械負載，使得實現葉輪或者說軸的更高的機械負載能力并且因此實現提高的使用壽命。此外，渦輪機的工作方式及其效率因此得到改善。

在本發明的第一有利擴展方案中設置，預緊器件包括第一磁體和第二磁體，優選是永磁體或電磁體。有利地，第一磁體布置在軸中并且與布置在渦輪殼體中的第二磁體磁性地相互作用。由此，磁體以有利的方式相對彼此地布置，使得磁體相互排斥并且因此將葉輪或者說軸朝軸向軸承的方向預緊。

在本發明的另一構型中有利地設置，預緊器件包括分壓器，該分壓器構造為渦輪殼體的凸肩，該凸肩與葉輪背側形成密封間隙。因此，作用到葉輪上的軸向力可以通過以下方式減小：即與流入區域中的葉輪前側相比，作用到葉輪背側上的壓力通過凸肩減小。因此，可以減小葉輪上的磨損并且優化渦輪機的工作方式。

在本發明的一個有利的擴展方案中，預緊器件包括分壓器，該分壓器構造為至少一個滑動元件并且布置在葉輪背側與渦輪殼體之間。有利地，所述至少一個滑動元件借助彈簧被加載以朝軸向間隙方向的力。因此，作用到葉輪上的軸向力可以通過以下方式減小：即與流入區域中的葉輪前側相比，作用到葉輪后側上的壓力減小，這導致葉輪的磨損減小和使用壽命提高。

在本發明的另一構型中設置，在流出區域中，軸的轂與渦輪殼體的凸肩形成軸向間隙并且因此形成用于葉輪的軸向軸承。軸的轂可以被加載以大的機械力，使得在沒有軸磨損的情況下形成單側軸向軸承，并且因此實現渦輪機的改善的工作方式。

在本發明的一個有利的擴展方案中設置，葉輪背側與渦輪殼體形成軸向間隙并且因此形成軸向軸承。因此，可以確保葉輪在渦輪機中的支承，并且由此實現渦輪機的高效的工作方式。

在本發明的另一構型中設置，軸向軸承構造為用于葉輪的單側氣體軸承，例如空氣軸承。