本發(fā)明涉及具有軸和軸承的機(jī)器，并且涉及用于操作該機(jī)器的方法。

背景技術(shù)：

具有軸和油潤滑軸承的諸如例如連續(xù)流動機(jī)器等的機(jī)器可以設(shè)置有阻隔氣體密封以便防止油從軸承中泄漏。阻隔氣體密封可以具有在徑向延伸的轉(zhuǎn)動軸壁與固定的軸承殼體之間的阻隔室。當(dāng)機(jī)器操作時，當(dāng)軸轉(zhuǎn)動且阻隔流體被施加至阻隔氣體密封時，阻隔室中的阻隔流體通過抵著軸壁的摩擦被設(shè)置處于轉(zhuǎn)動中。由于離心力的作用，在轉(zhuǎn)動的阻隔流體中徑向內(nèi)側(cè)地形成壓力下降，結(jié)果，在軸承殼體處的壓力不利地低，使得油可能會從軸承殼體泄漏。

油的泄漏當(dāng)發(fā)生在燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪出口處時特別關(guān)鍵，因?yàn)橛涂梢栽诖伺c燃?xì)廨啓C(jī)的熱部件接觸。油作為接觸的結(jié)果可能會碳化或燃燒并且結(jié)果危及機(jī)器的安全操作。該問題通常通過以高壓力施加至阻隔氣體密封的阻隔流體來解決，但是這對于燃?xì)廨啓C(jī)的效率是不利的。

此外，從US 2012/201661 A1已知一種軸承布置，其中可以在中間空間中產(chǎn)生升高的壓力，該中間空間一方面相對于液壓軸承并且另一方面相對于處于大氣壓力的空間在各情況中通過迷宮式密封被防護(hù)。升高的壓力在流體線路的幫助下產(chǎn)生，該流體線路通向中間空間且借助于該流體線路可以傳送對應(yīng)的流體。中間空間因此可以通過防護(hù)件被進(jìn)一步分隔開以便建立具有盡可能接近迷宮式密封的端部的局部升高的壓力的部分空間。然而，以此方式不利的是需要升高的壓力來產(chǎn)生可靠密封。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供具有軸和軸承的機(jī)器以及用于操作該機(jī)器的方法，其中獲得了相對于軸承的良好密封效果。

根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器具有：軸，軸具有臺階，使得形成具有第一直徑的第一軸部、具有比第一直徑短的第二直徑的第二軸部和徑向延伸且可轉(zhuǎn)動的軸端面；殼體；和軸承，軸承將軸在其第二軸部處支撐在殼體上并且用潤滑流體來潤滑，其中軸端面面對徑向延伸且固定的軸承端側(cè)，從而形成可以施加阻隔流體的阻隔室，借助于阻隔流體可以防止?jié)櫥黧w從軸承的泄漏，阻隔室在軸向上由軸端面和軸承端側(cè)限制并且在徑向內(nèi)側(cè)由第二軸部的沒有軸承的部分限制，其特征在于，阻隔室通過通道被連接至環(huán)境，并且徑向延伸且固定的分隔板布置在阻隔室中使得實(shí)現(xiàn)軸承端側(cè)與軸端面的空氣動力學(xué)隔斷，從而當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時在分隔板與軸承端側(cè)之間的區(qū)域中基本上沒有漩渦，即沒有打旋。

分隔板與軸承端側(cè)之間的區(qū)域在軸向上不由任何轉(zhuǎn)動的壁限制，使得在該區(qū)域中不可能出現(xiàn)決定壓力條件的任何旋渦。軸端面與分隔板之間的區(qū)域在軸向上由轉(zhuǎn)動的壁、即由軸承端側(cè)限制，使得在該區(qū)域中可以形成漩渦。然而，由于分隔板的隔斷效果，該旋渦不會作用于分隔板與軸承端側(cè)之間的區(qū)域。在分隔板與軸承端側(cè)之間的區(qū)域中，阻隔流體因此基本上具有施加至阻隔室的壓力且僅暴露于壁摩擦損失。在軸承端側(cè)處的阻隔流體的壓力因此高，從而可以獲得相對于軸承的良好的密封效果。分隔板代表簡單的結(jié)構(gòu)措施，使得現(xiàn)有機(jī)器也可以用分隔板來改裝。

優(yōu)選的是，徑向間隙形成在分隔板的徑向內(nèi)側(cè)定位的縱向端部與軸之間。結(jié)果是有利地防止分隔板在軸上的研磨。徑向間隙優(yōu)選地在徑向方向上具有0.1mm至10mm的量。通過0.1mm的下閾值可以有利地防止研磨。10mm的上閾值有利地確保防止在分隔板與軸承端側(cè)之間的區(qū)域中形成任何旋渦。上閾值還確保不可能有大量阻隔流體經(jīng)由徑向間隙傳遞到軸端面與分隔板之間的區(qū)域內(nèi)而使得軸承端側(cè)處的壓力顯著下降。

優(yōu)選的是，分隔板平行于軸端面和軸承端側(cè)布置。作為結(jié)果，可以避免對于阻隔流體的流體來說的縮窄點(diǎn)。

縮窄點(diǎn)會不利地引起旋渦的形成。分隔板優(yōu)選與軸端面相距的距離為從0.25×d至0.75×d、更優(yōu)選從0.5×d至0.75×d、特別優(yōu)選為0.5×d，其中d是軸端面與軸承端側(cè)之間的距離。分隔板與軸承端側(cè)相距的最小距離有利地確保阻隔流體不會由于摩擦加熱而使得對軸承造成影響。分隔板與軸端面相距的最小距離同樣有利地確保阻隔流體不會由于摩擦被顯著地加熱。分隔板而是布置成比軸端面更靠近軸承端側(cè)，以便將轉(zhuǎn)動的軸端面與分隔板之間的區(qū)域中的剪切力減至最低程度。

分隔板優(yōu)選地徑向外側(cè)延伸基本上至少遠(yuǎn)到軸端面的徑向外側(cè)定位的端部。軸承端側(cè)與軸端面的這樣的防護(hù)因此有利地實(shí)現(xiàn)成使得當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時分隔板與軸承端側(cè)之間的區(qū)域基本上沒有旋渦。優(yōu)選的是，分隔板呈繞著軸的圓的形式布置。憑借沒有中斷且呈在圓周方向上繞著軸的圓的形式布置的分隔板，不可能在分隔板與軸承端側(cè)之間形成任何局部受限的旋渦。

分隔板優(yōu)選地借助于附接在軸承端側(cè)上和分隔板上的間隔件被緊固。結(jié)果是可以將分隔板與軸承一起插入機(jī)器內(nèi)或從機(jī)器上將其去除。軸承代表機(jī)器的磨損部件并且因此可以在軸承的定期更換期間特別簡單地用分隔板來改裝機(jī)器。

優(yōu)選的是，機(jī)器是連續(xù)流動機(jī)器、特別是燃?xì)廨啓C(jī)。此外特別優(yōu)選的是，具有分隔板的阻隔室布置在燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪出口處。在這里設(shè)置分隔板是有利的，因?yàn)樵谌細(xì)廨啓C(jī)的渦輪出口處的潤滑流體的泄漏由于可能會在那里與熱排放氣體和燃?xì)廨啓C(jī)的熱部件接觸并因此燃燒而特別關(guān)鍵。

根據(jù)本發(fā)明的用于操作機(jī)器的方法具有如下步驟：使軸轉(zhuǎn)動；將來自處于大氣條件下的環(huán)境中的空氣施加至阻隔室作為阻隔流體，從而防止?jié)櫥黧w從軸承泄漏到阻隔室內(nèi)。因?yàn)槭褂脕碜原h(huán)境的空氣，該空氣特別地被從機(jī)器的隔音外殼中去除，所以機(jī)器的效率高。作為設(shè)置分隔板的結(jié)果，可以在所有操作狀態(tài)中防止?jié)櫥黧w從軸承泄漏到阻隔室內(nèi)。

附圖說明

下面在隨附示意圖的幫助下詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中：

圖1示出穿過機(jī)器的縱向截面，

圖2示出來自圖1的縱向截面的詳細(xì)視圖，和

圖3示出機(jī)器的阻隔室中的流動狀態(tài)。

具體實(shí)施方式

如可以從圖1至圖3看出的，機(jī)器1具有可圍繞軸線8轉(zhuǎn)動的軸2。此外，軸2具有臺階3，結(jié)果軸2在軸向方向上具有帶有第一半徑11的第一軸部9和帶有第二半徑12的第二軸部10。第二半徑12在這里比第一半徑11短。作為臺階3的結(jié)果，軸2具有布置在第一軸部9與第二軸部10之間的界面中且在第一半徑11與第二半徑12之間徑向延伸的可轉(zhuǎn)動的軸端面6。軸端面6結(jié)果呈圓的形式。

機(jī)器1此外具有固定的殼體5和將軸2在其第二軸部10處支撐在殼體5上的軸承4。軸承4用潤滑流體、特別是油來潤滑，并且特別地是滑動軸承。軸承4具有平行于軸端面6且面對軸端面6布置的固定的軸承端側(cè)7。固定的殼體端側(cè)30同樣面對軸端面6布置，固定的殼體端側(cè)30布置在軸承端側(cè)7的徑向外側(cè)。

機(jī)器1具有阻隔室13，當(dāng)機(jī)器1操作時阻隔流體被施加至該阻隔室以便防止?jié)櫥黧w從軸承4泄漏到阻隔室13內(nèi)。阻隔室13在軸向上由軸端面6和軸承端側(cè)7限制。阻隔室13在徑向內(nèi)側(cè)由第二軸部10的從軸端面6延伸至軸承端側(cè)7的徑向外側(cè)部分限定。

軸承4具有用于將軸承4與阻隔室13隔開的軸承密封14。軸承密封14在第二軸部10的區(qū)域中且在軸承端側(cè)7的區(qū)域中布置在軸2的徑向外側(cè)上。為了防止?jié)櫥黧w從軸承4中泄漏，在軸承密封14的面對阻隔室13的端部處的阻隔流體的壓力高于在該端部處的潤滑流體的壓力是必要的。

固定且徑向延伸的分隔板15被引入阻隔室13內(nèi)。分隔板15可以例如是金屬板材。分隔板15布置成具有平行于軸端面6和軸承端側(cè)7的長邊并且形成為圓的形狀。通過將分隔板15引入阻隔室13內(nèi)，形成了從軸端面6延伸至分隔板15的轉(zhuǎn)子/定子室27和從分隔板15延伸至軸承端側(cè)7的定子/定子室28。轉(zhuǎn)子/定子室27和定子/定子室28在軸向方向上彼此挨著布置。

在徑向方向上具有0.1mm至10mm的量的徑向間隙16形成在分隔板15的徑向內(nèi)側(cè)定位的縱向端部與第二軸部10的徑向外側(cè)之間。分隔板15與軸端面6相距的距離為從0.25×d至0.75×d，其中d是軸端面6與軸承端側(cè)7之間的距離。根據(jù)圖1至圖3的分隔板15徑向外側(cè)延伸基本上遠(yuǎn)到第一半徑11。然而，也可以設(shè)想分隔板15被設(shè)計(jì)成使得進(jìn)一步徑向外側(cè)。

阻隔室13具有被引入到軸2內(nèi)且在徑向外側(cè)鄰近第一半徑11的第一凹部25。由第一凹部25形成面對軸承端側(cè)7布置的凹部端面29。阻隔室13此外具有在徑向外側(cè)延伸的第二凹部26。處于大氣壓力的阻隔流體可以從機(jī)器1的環(huán)境23經(jīng)由可以供流體流動通過的通道傳遞到阻隔室13內(nèi)。在所示示例性實(shí)施例中，通道包括外間隙22、管道24和第二凹部26及管道(未進(jìn)一步示出)，結(jié)果阻隔室13被流體連接至環(huán)境。渦輪間隙20從阻隔室13延伸至內(nèi)部渦輪空間。渦輪間隙20具有渦輪密封21。為了使得沒有來自內(nèi)部渦輪空間的排放氣體可以經(jīng)由渦輪間隙20傳遞到阻隔室13內(nèi)，阻隔室13中的阻隔氣體的壓力高于排放氣體的壓力是必要的。

機(jī)器1具有多個間隔件17，間隔件均被附接至軸承端側(cè)7和分隔板15以便緊固分隔板15。間隔件中的每一個橫穿分隔板15中的相應(yīng)的孔并且具有間隔件頭，借助于該間隔件頭在軸端面6的方向上限制分隔板15的軸向位移。各間隔件17被包圍在套筒19中，借助于該套筒在軸承端側(cè)7的方向上限制分隔板15的軸向位移。

圖3中示出當(dāng)軸2轉(zhuǎn)動時在阻隔室13中發(fā)生的流動狀態(tài)。當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時，在阻隔室13中出現(xiàn)被推動的流動，這是因?yàn)樽韪袅黧w因摩擦作用而在轉(zhuǎn)動軸端面6處被徑向外側(cè)傳送。出于連續(xù)性的原因，在轉(zhuǎn)子/定子室27中在分隔板15處的阻隔流體徑向內(nèi)側(cè)流動使得在轉(zhuǎn)子/定子室27中形成漩渦。在定子/定子室28中形成被基本上徑向內(nèi)側(cè)定向且通過徑向間隙16被朝向轉(zhuǎn)子/定子室27定向的流動。定子/定子室28、即分隔板15與軸承端側(cè)7之間的區(qū)域，因此基本上沒有漩渦。

可能在定子/定子室28中在角部中或邊緣處形成小漩渦，但是這些小漩渦不能決定定子/定子室27中的壓力。在軸承端側(cè)7處的壓力因此比沒有分隔板的阻隔室時的情況高。對于若干選定情形的CFD計(jì)算已顯示，在處于阻隔室13的徑向內(nèi)側(cè)定位端部的軸承端側(cè)7處的壓力比沒有分隔板的阻隔室時的情況高2mbar至3mbar。

在軸端面6處的壓力比沒有分隔板的阻隔室時的情況高，因?yàn)樽鳛橥ㄟ^徑向間隙16的流動的結(jié)果，較高壓力被賦予轉(zhuǎn)子/定子室28中的旋渦。CFD計(jì)算已顯示，在處于阻隔室13的徑向內(nèi)側(cè)定位端部處的軸端面6處的壓力比沒有分隔板的阻隔室時的情況高1.5mbar至2.5mbar。

在阻隔室13中，阻隔流體還在布置于第一半徑1的徑向外側(cè)的凹部端面29處被徑向外側(cè)傳送。雖然根據(jù)圖1至圖3的分隔板16在這里僅延伸基本上遠(yuǎn)到第一半徑11，但半徑11徑向外側(cè)的區(qū)域不是關(guān)鍵的，因?yàn)樵谶@里凹部端面29與軸承端側(cè)7和/或殼體端側(cè)30之間的距離充分地大以致不可能形成徑向壓力差。

雖然已通過優(yōu)選示例性實(shí)施例詳細(xì)圖示并描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不由所公開的示例限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不超出本發(fā)明的范圍的情況下導(dǎo)出其他變型。