具体实施方式

现在将详细参考各种实施例，其一个或多个示例在每个图中示出。每个示例都是通过解释的方式提供的，并不表示限制。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可以用于任何其他实施例或与任何其他实施例结合使用以产生又一实施例。本公开旨在包括这样的修改和变化。

在以下对附图的描述中，相同的附图标记指代相同或相似的组件。一般地，仅描述相对于个体实施例的差异。除非另有说明，否则对一个实施例中的部分或方面的描述也可以适用于另一实施例中的对应部分或方面。

示例性地参考图1，描述了根据现有技术的具有径向压缩机41和径向涡轮45的排气涡轮增压器40。特别地，所描述的排气涡轮增压器的壳体被示出为被部分打开以更清楚地描绘叶轮42、轴11和涡轮叶轮46。粗箭头用于指示从空气入口43经由叶轮到空气出口44的空气路径42、以及从气体入口47经由涡轮叶轮46到气体出口48的气体路径。轴11借助于两个径向轴承和至少一个推力轴承被可旋转地支撑在轴承壳体30中。

示例性地参考图2，描述了根据本公开的被支撑在涡轮机器的轴承壳体30中的轴11的轴密封系统10。根据可以与本文中描述的其他实施例结合的实施例，轴密封系统10包括布置在轴承壳体30与轴11之间的转子侧密封件19。在本公开中，“转子侧”是指设置有涡轮转子(即，涡轮叶轮)的一侧。因此，“转子侧”可以被称为“涡轮叶轮”侧。

另外，轴密封系统10包括支撑轴11的轴向轴承15。此外，轴密封系统10包括被设置在轴向轴承15的转子侧推力轴承表面12与轴11的相对表面14之间的间隙13。间隙13的间隙宽度W能够根据轴11的转速而调节。换言之，轴密封系统被构造为使得轴的轴向轴承与轴的相对表面之间的间隙宽度W可以根据操作条件(即，轴的转速)被主动控制。特别地，轴密封系统被构造为使得间隙宽度W随着轴的转速的增加而增加，并且随着轴的转速的减小而减小。

因此，轴密封系统的实施例有利地提供了适应性轴密封系统。更具体地，在静止状态下(即，轴没有配比)，轴的轴向轴承与轴的相对表面之间的间隙宽度可以最小化或甚至关闭，从而有利地，只有很少或甚至没有油可以渗透到间隙中，这通常是密封系统的“入口间隙”。因此，本文中所称的“间隙”是轴密封系统的润滑入口间隙。因此，在静止状态下，涡轮侧的轴承壳体中的油槽腔可以保持干燥，并且通过密封系统的出口间隙17(如图2所示)进入的油可以减少到最小。当轴旋转时，间隙宽度增加，使得油可以渗透到间隙中，并且可以基本上避免轴向轴承和轴的磨损。

根据可以与本文中描述的其他实施例组合的实施例，转子侧推力轴承表面12是辅助推力轴承表面。通常，润滑剂(例如，油)通过轴向轴承15间接供应到转子侧推力轴承表面12。通常，转子侧推力轴承表面12是在轴11的径向方向R上延伸的环形表面。类似地，轴11的相对表面14是在轴11的径向方向R上延伸的环形表面。通常，轴11的相对表面14是由轴11的径向台阶16提供的径向环形表面。.

根据可以与本文中描述的其他实施例结合的实施例，轴向轴承15包括面对与转子侧推力轴承表面12相对的方向的主推力轴承表面21。特别地，如图2示例性地所示，主推力轴承表面21面对负轴向方向x，并且转子侧推力轴承表面12面对正轴向方向x。通常，主推力轴承表面21面对设置在轴11周围的推力环20。因此，推力环20和主推力轴承表面21形成轴承间隙，该轴承间隙也可以称为主轴承间隙。通常，主轴承被直接供应润滑剂。因此，可以生成在负轴向方向上作用于轴的流体动力。

根据可以与本文中描述的其他实施例结合的实施例，主推力轴承表面21具有相比于转子侧推力轴承表面12更大的表面积。这种构造可以有利于取决于本文中描述的操作条件来提供可调节间隙宽度。特别地，轴可以在负轴向方向x上移动(即，在图2所示的实施例中被推向左侧)，特别是在轴的低转速下或在静止状态下通过主轴承间隙中的流体动力压力。因此，间隙13被最小化或甚至关闭，使得没有或几乎没有油渗透到转子侧密封件19。

在较高转速和相关联的较高涡轮入口压力下，涡轮推力在正轴向方向(即，在图2所示的实施例中向右)上增加，并且因此打开间隙13。因此，在较高转速下，可以防止间隙中的磨损。

如图2示例性地所示，主推力轴承表面21通常是在径向方向R上延伸的环形表面。类似地，转子侧推力轴承表面12通常是在径向方向R上延伸的环形表面.

如图2中的双侧箭头111示例性地指示的，根据可以与本文中描述的其他实施例结合的实施例，轴11相对于轴向轴承15在轴向方向x上可移动。具体地，应当理解，轴密封系统被构造为使得轴11在正轴向方向x以及负轴向方向x上可移动。此外，从图2可以理解，轴向轴承15通常固定在轴承壳体30中。

因此，轴11相对于轴向轴承15在轴向方向x上可移动。特别地，轴密封系统被构造为使得当轴11的转速减小时，轴11在负轴向方向x上移动。此外，轴密封系统被构造为当轴11的转速增加时，轴11在正轴向方向x上移动。

因此，间隙13的间隙宽度W随着轴11的转速的增加而可增加。特别地，间隙13的间隙宽度W通过采用朝向转子侧密封件19在正轴向方向x上作用于轴的力而可增加。例如，在正轴向方向上作用于轴的力可以包括流体动力。

此外，间隙13的间隙宽度W可以随着轴11的转速的降低而可减小。特别地，间隙13的间隙宽度W通过采用远离转子侧密封件19在负轴向方向x上作用于轴的力而可减小。例如，在负轴向方向上作用于轴的力可以包括流体动力。

根据可以与本文中描述的其他实施例结合的实施例，轴向轴承包括集成的径向轴承。此外，轴向轴承包括用于轴承润滑的一个或多个润滑供应通道。

因此，应当理解，通过在涡轮机器中采用根据本文中描述的实施例的轴密封系统，例如，可以提供包括径向排气涡轮的排气涡轮增压器、改进的涡轮机器、特别是改进的排气涡轮增压器。

因此，根据本公开的另一方面，提供了一种涡轮机器，该涡轮机器包括根据本文中描述的任何实施例的轴密封系统。特别地，涡轮机器可以是包括径向排气涡轮的排气涡轮增压器。备选地，涡轮机器可以是包括发电机的动力涡轮。

示例性地参考图3所示的流程图，描述了根据本公开的用于密封被支撑在涡轮机器的轴承壳体30中的轴11的方法50。根据可以与本文中描述的其他实施例结合的实施例，该方法包括根据轴的转速适应性地调节(由图3中的框51表示)设置在推力轴承表面12与轴11的相对表面14之间的间隙13的间隙宽度W。

根据可以与本文中描述的其他实施例结合的实施例，适应性地调节间隙宽度W包括相对于推力轴承表面12轴向移动(由图3中的框52表示)轴11的相对表面14。特别地，通常推力轴承表面12由支撑轴11的轴向轴承15提供，如图2示例性地所示。此外，轴11的相对表面14可以是由轴11的径向台阶16提供的径向环形表面，如图2所示。

根据可以与本文中描述的其他实施例结合的实施例，适应性地调节间隙宽度包括随着轴11的转速的增加而增加间隙宽度W(由图3中的框53表示)。

根据可以与本文中描述的其他实施例结合的实施例，适应性地调节间隙宽度W包括随着轴11的转速的降低而减小间隙宽度W(由图3中的框54表示)。

根据可以与本文中描述的其他实施例结合的实施例，适应性地调节间隙宽度(W)包括采用在轴11的轴向方向上作用于轴11的力。

例如，增加间隙宽度W通常包括采用朝向转子侧密封件19在正轴向方向x上作用于轴的力。例如，在正轴向方向上作用于轴的力可以包括由润滑油等润滑液生成的流体动力。减小间隙宽度W通常包括采用远离转子侧密封件19在负轴向方向x上作用于轴的力。例如，在负轴向方向或正轴向方向上作用于轴的力可以包括流体动力。

在这点上，应当理解，通常不仅存在可以在轴向方向上作用于轴的流体动力，而且其他机械力也可以有助于调节或控制间隙宽度W。然而，在在轴的非旋转状态或低转速下，通常，流体动力占主导地位。

鉴于上文，应当理解，根据本文中描述的实施例的用于密封轴的方法50可以包括使用根据本文中描述的任何实施例的轴密封系统10。换言之，轴密封系统10可以用于实施用于密封轴的方法50。

因此，与现有技术相比，本文中描述的实施例提供了一种改进的轴密封系统、一种改进的涡轮机器、特别是一种改进的排气涡轮增压器，并且提供了一种用于密封被支撑在轴承壳体中的轴的改进的方法。特别地，本公开的实施例有利地提供了一种轴密封系统、一种包括该轴密封系统的涡轮机器以及一种轴密封方法，其被构造为适应性调节支撑轴的轴向轴承与轴的相对表面之间的间隙的间隙宽度。通常，该间隙是密封系统的润滑入口间隙。如本文所述，间隙宽度可以根据操作情况受到影响。因此，通过本公开的实施例，在静止或低转速时，可以避免漏油，而在高转速时，可以确保充分润滑，从而基本上避免磨损。

虽然前述内容涉及实施例，但在不脱离基本范围的情况下，可以设计其他和另外的实施例，并且该范围由所附权利要求确定。

附图标记

10：轴密封系统

11：轴

111：箭头，指示轴的移动方向

12：推力轴承表面

13：间隙

14：相对表面

15：轴向轴承

16：轴的径向台阶

17：出口间隙

18：轴承壳体中的腔体

19：转子侧密封/活塞环

20：推力环

21：主推力轴承表面

25：旋转轴线

30：轴承壳体

40：排气涡轮增压器

41：压缩机

42：叶轮

43：空气入口

44：空气出口

45：涡轮

46：涡轮叶轮

47：气体入口

48：气体出口

50：用于密封轴的方法

51、52、53、54：框

W：间隙宽度

R：径向方向

x：轴向方向