CN114207287B - 鼓风机 - Google Patents

Abstract

一种鼓风机，其具备：插通于形成有气体通道(11)的外壳(10)的轴孔(12)的旋转轴(21)、由旋转轴(21)支撑的叶轮(22)、以及对轴孔(12)进行密封的密封装置(30)，密封装置(30)包括：第一密封圈(31)及第二密封圈(32)，其在轴孔(12)的附近包围旋转轴(21)；轴封箱(33)，其包围第一密封圈(31)及第二密封圈(32)；静压气体密封单元(40)，其在轴封箱(33)内形成导入比气体通道(11)内压力高的密封空气的主密封室(42)，以防止废气从气体通道(11)向大气侧泄漏；以及备用密封单元(60)，其具有在相对于轴封箱(33)的轴向外侧包围旋转轴(21)的环状的第三密封圈(61)，并形成限制密封空气从主密封室(42)大气侧向泄漏的辅助密封室(62)。

Description

鼓风机

技术领域

本发明涉及鼓风机，尤其涉及适用于大型发动机的废气再循环***的鼓风机。

背景技术

作为吸入送风对象的气体并使其升压的鼓风机，以往已知：将从输出动力或动力的***的排出的废气升压并使其再循环到该***的再循环鼓风机、使供应到该***的供应气体(包含低压再循环气体)升压的辅助鼓风机等。

例如，作为船用柴油机发动机等发动机的废气减排技术之一，使发动机的一部分废气回流到该发动机的进气侧(起扫气作用的情况下指其供气侧)并使其再循环，以降低废气中的NOx(氮氧化物)的EGR***(废气再循环***)已得到普及，而在这种EGR***中，将一部分废气升压到能够再循环的压力的EGR鼓风机例如记载于专利文献1、专利文献2中。

另外，例如在专利文献3中记载有如下鼓风机：能够根据自身的鼓风机转速来控制再循环废气流量，且安装有测量鼓风机转速的旋转传感器。

而且，在专利文献4中记载了，在叶轮与旋转轴通过树脂材料一体成型且收纳于壳体的离心鼓风机中，在其旋转轴的轴向的壳体内部的多个部位设置有氟系树脂制的第一密封圈、第二密封圈，该第一密封圈、第二密封圈具有与旋转轴的外周面的直径大致相同的内周面，且密封空气被供应到两密封圈之间的壳体内部空间中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-157959号公报

专利文献2：日本特开2012-172647号公报

专利文献3：日本特开2002-332919号公报

专利文献4：日本特开2016-89671号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在前面所述的这种现有的鼓风机中，如果为了抑制在叶轮外壳内被升压且要再循环到发动机的EGR气体穿过叶轮旋转轴的轴孔侵入到壳体的内部空间侧，而将供应到壳体内部的叶轮侧空间的密封空气的压力设定得足够大于叶轮外壳内部的压力，则存在如下问题：从叶轮侧空间泄漏到与壳体的外部(大气侧)连通的电动机侧空间侧的密封空气量变多。

因此，在现有的鼓风机中存在如下问题：驱动密封空气供应源的驱动电动机的动力消耗增加的问题、或难以用于设置在船舶内的船用发动机的EGR鼓风机等问题。

本发明是为了解决上述现有问题而完成的，其目的在于提供一种能够抑制密封空气供应源的动力消耗的鼓风机，并且其目的在于提供一种适用于船舶用发动机的EGR鼓风机的鼓风机。

用于解决问题的方案

(1)本发明的鼓风机为了达成上述目的，具备：外壳，其形成有气体通道以及与该气体通道连通的轴孔；旋转轴，其旋转自如地插通于所述外壳的所述轴孔；叶轮，其由所述旋转轴支撑，并收纳在所述外壳内；以及密封装置，其对所述轴孔进行密封，所述鼓风机的特征在于，所述密封装置包括：在所述轴孔的附近包围所述旋转轴的环状的第一密封圈以及第二密封圈；环状的轴封箱，其具有包围所述第一密封圈及第二密封圈的环状壁部、以及在所述旋转轴的轴向的两侧与该环状壁部结合为一体的一对内侧壁部；静压气体密封单元，其在所述轴封箱内形成主密封室，以防止所述废气从所述气体通道向大气侧泄漏，所述主密封室被导入比所述气体通道内压力高的密封空气，并使所述第一密封圈及第二密封圈与所述一对内侧壁部紧密接触；以及备用密封单元，其具有环状的第三密封圈，并形成限制密封空气从所述主密封室向大气侧泄露的辅助密封室，所述第三密封圈在相对于所述轴封箱与所述气体通道隔离的轴向外侧包围所述旋转轴。

根据该构成，在本发明中，通过静压气体密封单元将比气体通道内压力高的密封空气导入形成在第一密封圈与第二密封圈之间的主密封室内，由此能够可靠地防止鼓风机内的废气从气体通道侧向大气侧漏出。并且，由于当第二密封圈的前后压差被备用密封单元的第三密封圈抑制时，第三密封圈的前后压差也被抑制，因此能有效地抑制降低与各密封圈的前后压差相应的密封空气向大气侧的泄漏流量。

(2)本发明的优选实施方式可以构成为，所述外壳形成有能够导入发动机的一部分废气的所述气体通道、以及与该气体通道连通的所述轴孔，所述叶轮将导入到所述气体通道并升压的废气再循环到所述发动机。

在这种情况下，成为适用于为了降低NOx等而使发动机的废气再循环的EGR鼓风机。

(3)本发明的优选实施方式可以构成为，所述第一密封圈及第二密封圈中的至少大气侧的所述第二密封圈由在周向上相邻的多个圆弧状的分段密封部件构成，所述多个分段密封部件彼此具有第一相对面和第二相对面，所述第一相对面在轴向以及径向上扩展且在周向上相对，所述第二相对面在所述周向以及径向上扩展且在轴向上相对。

通过这种构成，能够根据多个分段密封部件的内周面形状、端部形状适当设定它们之间的微小间隙的形状，并且能够稳定地确保穿过第二密封圈的微小间隙的密封空气的流量以及第二密封圈的前后压差。

(4)本发明的优选实施方式可以构成为，所述备用密封单元还具有外装环状部件和弹性部件，所述外装环状部件在相对于所述轴封箱与所述气体通道隔离的轴向外侧，从径向的外侧以及轴向的外侧覆盖所述第三密封圈，所述弹性部件对所述第三密封圈沿所述旋转轴的轴向施力以使所述第三密封圈与所述外装环状部件紧密接触。

在这种情况下，能够通过第三密封圈以及外装环状部件容易地形成辅助密封室，并且能够设定第三密封圈的稳定的密封姿态，能够更有效地降低运行过程中密封空气向大气侧的泄漏。

(5)本发明的优选实施方式可以构成为，所述外装环状部件固定在相对于所述轴封箱与所述气体通道隔离的轴向外侧。

通过这种构成，能够容易地将第三密封圈以及外装环状部件追加到现有的鼓风机中。

(6)本发明的优选实施方式可以构成为，所述鼓风机设置有驱动所述旋转轴旋转的电动机，所述外壳与所述电动机连接为一体。

在这种情况下，能够制造紧凑的鼓风机。

(7)本发明的优选实施方式可以构成为，在比所述外装环状部件更靠所述轴向外侧的所述旋转轴上配置有直径大于所述外装环状部件的内周径的圆环板状的甩落板。

根据该构成，能够通过甩落板将从辅助密封室漏出到轴向的外侧的密封空气与周围的尘埃等一起向辐射外方向甩落，能够有效地抑制尘埃侵入电动机侧。

(8)本发明的优选实施方式可以构成为，提供一种EGR鼓风机的密封装置，所述EGR鼓风机的密封装置安装于鼓风机，对轴孔进行密封，所述鼓风机具备：外壳，其形成有能够导入发动机的一部分废气的气体通道以及与该气体通道连通的所述轴孔；旋转轴，其旋转自如地插通于所述外壳的所述轴孔；以及叶轮，其由所述旋转轴支撑并收纳在所述外壳内，且使导入到所述气体通道并升压的EGR气体再循环到所述发动机，所述EGR鼓风机的密封装置包括：在所述轴孔的附近包围所述旋转轴的环状的第一密封圈以及第二密封圈；环状的轴封箱，其具有包围所述第一密封圈及第二密封圈的环状壁部、以及在所述旋转轴的轴向的两侧与该环状壁部结合为一体的一对内侧壁部；静压气体密封单元，其在所述轴封箱内形成主密封室，以防止所述废气从所述气体通道向大气侧泄漏，所述主密封室被导入比所述气体通道内压力高的密封空气，并使所述第一密封圈及第二密封圈与所述一对内侧壁部紧密接触；以及备用密封单元，其具有环状的第三密封圈，并形成限制密封空气从所述主密封室向大气侧泄露的辅助密封室，所述第三密封圈在相对于所述轴封箱与所述气体通道隔离的轴向外侧包围所述旋转轴。

根据该构成，能够通过静压气体密封单元的加压的密封空气有效地抑制鼓风机内的废气从气体通道侧向船舶内的大气侧泄露，并且能够通过静压气体密封单元以及备用密封单元的协作充分降低密封空气向大气侧的泄漏量。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够抑制密封空气供应源的动力消耗的鼓风机，并且能够提供一种适用于船舶用发动机的EGR鼓风机的鼓风机。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的EGR鼓风机以及包括该EGR鼓风机的船舶用发动机的EGR***的结构示意图。

图2是本发明的一个实施方式的EGR鼓风机的轴孔附近部分的放大剖视图。

图3是将图2中的用双点划线圈出的M部分进一步放大而示出的局部放大剖视图。

图4A是本发明的一个实施方式的EGR鼓风机中的分段密封型的密封圈的主视图。

图4B是本发明的一个实施方式的EGR鼓风机中的分段密封型的密封圈的结构图，是图4A中的B向视图。

图5是本发明的另一个实施方式的EGR鼓风机的轴孔附近部分的放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。

(一个实施方式)

图1至图4B示出了将本发明的一个实施方式的鼓风机设置在带EGR装置的动力***中作为EGR鼓风机的情况。

首先，对其构成进行说明。

如图1所示，本实施方式的动力***100具备发动机110、涡轮增压器120、以及EGR装置130，其中，发动机110为多缸大型二冲程的柴油机，发动机110、涡轮增压器120、以及EGR装置130均搭载于未图示的船舶的机舱室中。

发动机110例如是能够作为远洋航行船的主发动机使用的电控式的大输出功率的发动机，且具有如下结构：在多缸发动机主体101上安装有燃料供应单元102、供气接收器103以及排气接收器104等。此外，虽然在本实施方式中为船舶用，但在船舶用以外的情况下，发动机110例如也可以作为用于使发电站的发电机运行的固定发动机使用。

在多缸发动机主体101中设置有多个汽缸111。该多个汽缸111分别通过扫气口113与供气接收器1033连接，并能够在对应的各个排气阀114开阀时，向排气接收器104内排气。在各汽缸111内，当通过扫气而吸入后被活塞112压缩至点火点以上的空气和喷射到该空气中的燃料燃烧时，燃烧气体膨胀，从而驱动活塞112并产生废气。然后，来自各汽缸111的废气被间歇性地送出到排气接收器104内。

燃料供应单元102对通过燃料净化器净化后的船用柴油燃料进行泵送加压，当各个汽缸的燃料阀在预定的时刻开阀时，能够向发动机主体101的各汽缸111内喷射、供应燃料。

供气接收器103是压缩空气储存器(扫气接收器)，其用于发挥使发动机主体101的各汽缸111内的燃烧气体排出并用新的空气填充的扫气作用，排气接收器104是能够将来自发动机主体101的各汽缸的排气进行蓄压储存且将其大部分供应到涡轮增压器120侧的排气储存器。

涡轮增压器120具有：涡轮121，其被从排气接收器104侧供应的排气驱动；以及压缩机122，其在被涡轮121驱动时导入并压缩外部空气，且将其供应到供气接收器103内。

EGR装置130构成为包括：湿式洗涤单元131，其将来自排气接收器104的排气的一部分取入到通向供气接收器103侧的再循环路径Le并将其进行净化；EGR冷却器132，其通过热交换对由洗涤单元131净化后的废气(以下称为EGR气体)进行冷却；以及EGR鼓风机133，其使由EGR冷却器132冷却后的EGR气体升压到从涡轮增压器120的压缩机122能够供应到通向供气接收器103的增压通道Lc中的压力水平。

湿式洗涤单元131包括：洗涤器，其例如使能够中和被引入到再循环路径Le的废气中的硫氧化物的液滴喷雾，或者使其变成适于吸收废气中的煤烟颗粒或对再循环路径Le中的回流废气进行初级冷却的液滴的大小；以及捕雾器，其在洗涤器的内底部侧收集回流废气净化后的液滴。

虽然详细内容未图示，但EGR冷却器132由具有EGR气体通道和冷却水通道的热交换器构成，其中，EGR气体通道供穿过洗涤单元131且被净化和初级冷却的EGR气体通过，冷却水通道供来自外部的冷却水通过，即由能够通过流经过两个通道的流体之间的热交换对EGR气体进行冷却(二次冷却)的热交换器构成。

EGR鼓风机133具备：外壳10，其形成有供穿过EGR冷却器132后的EGR气体导入的气体通道11以及与该气体通道11连通的轴孔12；旋转轴21，其旋转自如地插通于外壳10的轴孔12；叶轮22，其由旋转轴21支撑且收纳在外壳10内；以及密封装置30，其对轴孔12进行密封。

另外，如图1所示，在相对于轴封箱33与外壳10的气体通道11隔离的外表面侧(图1中的右侧)配置有电动机70，电动机70具有驱动旋转轴21旋转的输出轴71。

如图1及图2所示，外壳10的气体通道11具有导入通道11a和涡旋通道11b，导入通道11a在外壳10的外端侧即图1中的左端侧以大口径开口，并且朝向该图中的右侧(内侧)沿着旋转轴21的轴线方向延伸且在内侧缩径，涡旋通道11b包围导入通道11a的内端部。并且，外壳10具有导入口部11c和吹出口部11d，导入口部11c在导入通道11a的外端侧以大口径开口，吹出口部11d使涡旋通道11b的下游端突出到比导入口部11c更靠径向的外侧。

外壳10由主体部13、电动机安装板14以及多个螺栓15构成，其中，主体部13形成该气体通道11并且开设有电动机安装面侧，电动机安装板14为堵塞主体部13的电动机装配面侧的大致圆板状，且在其中心部形成轴孔12，多个螺栓15将电动机安装板14可装卸地固定于主体部13。并且，在外壳10的电动机安装板14上安装有用于安装电动机70的安装支架73，在外壳10的背面侧安装有从下方支撑电动机70的支撑支架74。并且，通过该安装支架73及支撑支架74使外壳10与电动机70的壳体72连接为一体。

另外，旋转轴21具有：带台阶的大致圆筒体23，其是能够与电动机70的输出轴71连接以一体旋转的方式连接的带盖的筒状体，并且以预定的嵌合压与电动机70的输出轴71嵌合；盖体24，其与叶轮22内的大致圆筒体23的一端同心地嵌合，并封闭该一端；环状的间隔件25，其介于盖体24与电动机70的输出轴71之间，能够使大致圆筒体23及盖体24相对于电动机70的输出轴71定位于轴向上的预定位置；以及螺栓26，其将大致圆筒体23、盖体24以及间隔件25与电动机70的输出轴71紧固为一体。

在外壳10内支撑于旋转轴21叶轮22具有：在气体通道11中与导入通道11a的内端部接近的入口部22a、在涡旋通道11b内朝向辐射外方向开口的出口部22b、以及从入口部22a向出口部22b延伸且相互以等角度间隔分离的多个叶片部22c。该叶轮22与外壳10及旋转轴21一起构成离心式的送风机，并在经由旋转轴21由电动机70驱动旋转时，将被导入到外壳10的气体通道11的EGR气体升压到能够再循环到发动机110。

如图2所示，密封装置30安装在外壳10与旋转轴21之间，并堵塞轴孔12内的旋转轴21的周围的间隙G。

该密封装置30构成为，包括：在轴孔12的一端附近包围旋转轴21的环状的第一密封圈31及第二密封圈32、以及收纳第一密封圈31及第二密封圈32的环状的轴封箱33。另外，如图2及图3所示，密封装置30具备静压气体密封单元40和备用密封单元60。

轴封箱33具有圆环内周面形状的环状壁部33a以及一对内侧壁部33b、33c，其中，该环状壁部33a包围第一密封圈31及第二密封圈32，该一对内侧壁部33b、33c在旋转轴21的轴向的两侧以与该环状壁部33a大致正交的方式与该环状壁部33a结合为一体。

具体而言，轴封箱33由第一环状体34、第二环状体35、以及第三环状体36构成，其中，第一环状体34在外表面侧通过多个螺栓33g固定于外壳10的轴孔12的周围，第二环状体35形成一对内侧壁部中的一侧的内侧壁部33b，且利用螺栓固定于第一环状体34的内表面侧(图2中的左端面侧)，以及第三环状体36一体地形成在第一环状体34的外表面侧，并以与一对内侧壁部中的一侧的内侧壁部33b相对的方式形成另一侧的内侧壁部33c。

静压气体密封单元40通过将多个压缩螺旋弹簧41在周向上等间隔(等角度间隔)地压缩设置在轴封箱33内的第一密封圈31与第二密封圈32之间，以对第一密封圈31及第二密封圈32施力而使其与轴封箱33的一对内侧壁部33b、33c紧密接触，从而在轴封箱33内形成环状的主密封室42。比外壳10的气体通道11及轴孔12内压力高的密封空气从图3所示的密封空气(密封用的空气)供应回路45导入到该主密封室42内，能够抑制废气从外壳10内的气体通道11向大气侧泄露。

如图3所示，密封空气供应回路45在与形成于轴封箱33的第一环状体34的密封空气通道34h连通的空气供应通道45h上具有：止回阀46、包括未图示的压力计、流量计、安全阀以及过滤器等的调压单元47、开关阀48、以及空气泵等空气供应源49。

例如根据发动机110的旋转速度[rpm]、负载以及气体通道11内的压力等来控制调压单元47及开关阀48，密封空气供应回路45通过以比与气体通道11连通的轴孔12内的间隙G的压力高的供给压力将密封空气不断地供应到主密封室42内，从而能够始终抑制EGR气体从外壳10内的气体通道11穿过轴孔12漏出到大气侧。因此，密封空气的供给压力为始终为高于大气压的压力，当气体通道11内的压力(叶轮22的背面侧的压力)根据排气接收器104的出口侧压力或来自涡轮增压器120的涡轮121侧的背压、供气接收器103的入口侧压力或来自涡轮增压器120的压缩机122侧的增压压力、电动机70的旋转速度[rpm]等中的任意一个而相应上升时，密封空气的供给压力能够被调节为比该气体通道11内的压力高的压力。也可以阶段性增减该密封空气的供给压力。

静压气体密封单元40的第一密封圈31、第二密封圈32中的大气侧的第二密封圈32具有分割密封结构，该分割密封结构由在周向上相邻的多个圆弧状的分段密封部件51、以及对该多个分段密封部件51向旋转轴21侧施力并且弹性地一体地限制该多个分段密封部件51的卡紧弹簧52构成。

另外，在本实施方式中，不仅第二密封圈32，与外壳10的轴孔12接近的第一密封圈31也具有分割密封结构，该分割密封结构包括在周向上相邻的多个圆弧状的分段密封部件51、以及对该多个分段密封部件51向旋转轴21侧施力并且弹性地一体地限制该多个分段密封部件51的卡紧弹簧52。

第一密封圈31、第二密封圈32各自的多个分段密封部件51在各自的一面侧具有隔开预定角度间隔的一对定位销孔51k，并且在另一面侧具有能够保持多个压缩螺旋弹簧41的端部的多个凹状的保持孔51n。另外，第一密封圈31和第二密封圈32以各自的凹状的保持孔51n彼此以及定位销孔51k彼此在旋转轴21的轴线方向上反向开口的方式相互反向设置。

并且，多个分段密封部件51彼此以具有第一相对面51a和第二相对面51b的方式配置在同一圆周上，第一相对面51a在轴向以及径向上扩展且在周向上隔开微小间隙Ec相对，第二相对面51b在周向以及径向上扩展且在轴向上隔开滑动间隙Ed相对，多个分段密封部件51由游嵌于多对定位销孔51k的轴封箱33侧的多个定位销33j、33k引导至旋转轴21上，且由外周侧的卡紧弹簧52以预定的接触压力压靠在旋转轴21的外周面上。

在此，在旋转轴21的轴向上延伸的微小间隙Ec在第一密封圈31、第二密封圈32的外周面侧以及相互相对侧(凹状的保持孔51n侧)没有被任何物体覆盖，而在第一密封圈31、第二密封圈32与一对内侧壁部33b、33c紧密接触的紧密接触面侧(定位销孔51k侧)被一对内侧壁部33b、33c覆盖而变窄。

另外，在第一密封圈31、第二密封圈32的轴向两面侧，沿旋转轴21的轴向延伸的微小间隙Ec在周向上的位置错开，如图4B所示，沿周向延伸的滑动间隙Ed在第一密封圈31、第二密封圈32的轴向两面侧的微小间隙Ec之间形成相反方向的弯曲，并且比轴向两面侧的微小间隙Ec窄。这些微小间隙Ec以及微小间隙Ec构成压力损失大的小孔状的泄漏通道51e。

备用密封单元60具有：环状的第三密封圈61，其配置在与外壳10的气体通道11隔离的轴封箱33的外表面侧(图2中的右端侧)，并包围旋转轴21；外装环状部件63，其设置为从径向的外侧以及轴向的外侧覆盖该第三密封圈61，并通过螺栓66可装卸地固定于轴封箱33的第一环状体34；弹性部件64，其是向旋转轴21的轴向外侧施力以使第三密封圈61与外装环状部件63的内侧壁部63a紧密接触的压缩螺旋弹簧等；以及气密密封件65，其安装在轴封箱33的第一环状体34与外装环状部件63之间且由橡胶弹性环构成。

该备用密封单元60在轴封箱33与外装环状部件63之间，形成限制密封空气从静压气体密封单元40的主密封室42向大气侧泄漏的辅助密封室62。

另外，虽然未图示详细内容，但备用密封单元60的第三密封圈61与静压气体密封单元40的大气侧的第二密封圈32大致相同，具有分割密封结构，该分割密封结构包括在周向上相邻的多个圆弧状的分段密封部件(相当于分段密封部件51)、以及对该多个分段密封部件向旋转轴21侧施力并且弹性地一体地限制该多个分段密封部件的卡紧弹簧(相当于卡紧弹簧52)。

并且，第三密封圈61的多个分段密封部件与图4A、图4B所示的第二密封圈32的多个圆弧状的分段密封部件51相同，也具有因多个分段密封部件而压力损失大的小孔状的泄漏通道(在该图中由带括弧的附图标记61e表示)。

在这样的本实施方式的密封装置30中，当向主密封室42供给的密封空气的供给压力为比大气压足够高的压力P1[MPa]时，从第二密封圈32的泄漏通道51e漏出的密封空气成为所谓的阻塞流(choked flow)的条件((P2+0.1)/(P1+0.1)为临界压力比b以下)能够成立。在这种情况下，当密封空气从主密封室42漏出到辅助密封室62侧时，由于第二密封圈32而会产生与上游压力P1相应的大的压力损失，有效地限制了从主密封室42漏出到辅助密封室62侧的密封空气的质量流量。

另外，在这种情况下，辅助密封室62内的压力P2虽然为大气压以上但为比主密封室42内的密封空气的压力P1足够小的预定压力以下，与作为第三密封圈61的上游压力的辅助密封室62内的压力P2相比，作为下游压力的大气压P3[MPa]较大。因而，从第三密封圈61的小孔状的泄漏通道61e漏出的密封空气成为所谓的亚音速流的条件((P3+0.1)/(P2+0.1)大于临界压力比b)成立。因此，从辅助密封室62漏出到大气侧的密封空气的质量流量取决于辅助密封室62内的压力P2以及大气压P3这两者，由第三密封圈61充分限制(辅助密封室62内的流量小于在大约压力P1的高压下变为阻塞流的情况下的流量)。

另一方面，当向主密封室42供给的密封空气的供给压力高于大气压的压力但并不那么高时，或者虽然向主密封室42供给的密封空气的供给压力为比大气压足够大的压力P1但辅助密封室62内的压力P2较高时，从第二密封圈32的小孔状的泄漏通道51e漏出的密封空气成为亚音速流的条件((P2+0.1)/(P1+0.1)大于临界压力比b)成立。

在这种情况下，从主密封室42漏出到辅助密封室62侧的密封空气的质量流量取决于主密封室42内的压力P1以及辅助密封室62内的压力P2这两者，并由第二密封圈32充分(比成为阻塞流的情况小的流量)限制。

这样，具有本实施方式的密封装置30的EGR鼓风机133通过使密封装置30的静压气体密封单元40以及备用密封单元60协作，从而充分降低了穿过外壳10的轴孔12而漏出到大气侧的密封空气的泄漏量。

如图2所示，在位于相对于外壳10比外装环状部件63更靠轴向外侧的旋转轴21上配置有比外装环状部件63的内周径直径大的圆环板状的甩落板81。该甩落板81在与旋转轴21的外周面上以大致垂直的挡板状突出，通过将从辅助密封室62沿旋转轴21的轴向漏出的密封空气与周围的尘埃等一起向辐射外方向甩落，来抑制尘埃侵入电动机70侧。

然而，在涡轮增压器120中，当通过来自发动机110的排气接收器104的排气能量驱动涡轮121旋转时，吸入到压缩机122的新鲜空气(来自外部的空气)以及EGR气体被加压，以预定的增压压力增压至发动机110的供气接收器103侧。该涡轮增压器120也可以配置为，按照预先设定的运行条件，通过可变喷嘴功能来控制排气向涡轮121的吸入，或者旁通排气并控制其旁通流量。在该情况下，来自排气接收器104的排气的能量可以根据发动机110的运行状态而改变，而涡轮增压器120的增压压力可以被适当地控制。

另外，EGR装置130通过根据发动机的转速[rpm]或按照预先设定的运行条件使再循环路径Le变窄或将其阻断，能够选择性地限制其运行。通过这种方式，能够根据发动机的转速[rpm]或船舶的航行海域选择性地限制NOx的排出。

接下来，对作用进行说明。

在具备上述构成的本实施方式的密封装置30的EGR鼓风机133中，通过静压气体密封单元40将比与气体通道11连通的轴孔12内压力高的密封空气导入形成在第一密封圈31与第二密封圈32之间的主密封室42内，从而能够可靠地防止EGR鼓风机133内的废气从气体通道11侧漏出到大气侧。

另外，由于第二密封圈32的前后压差被备用密封单元60的第三密封圈61抑制，且第三密封圈61的前后压差也被抑制，因此，能通过静压气体密封单元40以及备用密封单元60的协作进一步有效地抑制能够根据各密封圈32、61的前后压差而相应变化的密封空气向大气侧的泄漏流量。

而且，在本实施方式中，由于鼓风机构成为，在外壳10形成有能够导入发动机110的一部分废气的气体通道11，旋转轴21插通于与该气体通道11连通的轴孔12并支撑叶轮22，并且使导入气体通道11的废气升压到能够再循环到发动机110，因此适用于能够使发动机110的排出废气再循环以降低NOx等的排出量的EGR鼓风机133。

而且，在本实施方式中，由于第一密封圈31、第二密封圈32中的至少大气侧的第二密封圈32由多个圆弧状的分段密封部件51构成，因此能够根据多个分段密封部件51的内周面形状、端部形状将它们之间的微小间隙Ec、Ed等设定为适当的形状、尺寸，并且能够稳定地确保穿过第二密封圈32的微小间隙的密封空气的泄漏流量以及第二密封圈32的前后压差。

另外，在本实施方式中，由于备用密封单元60具有从径向的外侧以及轴向的外侧覆盖第三密封圈61的外装环状部件63、以及对第三密封圈61沿旋转轴21的轴向施力以使第三密封圈61与外装环状部件63紧密接触的弹性部件64，因此能够通过第三密封圈61以及外装环状部件63容易地形成辅助密封室62，并且能够设定第三密封圈61的稳定的密封姿态，能够更有效地降低运行过程中密封空气向大气侧的泄漏。

另外，在本实施方式中，由于外装环状部件63在相对于轴封箱33与气体通道11隔离的轴向外侧可装卸地结合于轴封箱33，因此能够容易地将第三密封圈61以及外装环状部件63追加到现有的鼓风机中。

而且，本发明的优选实施方式，在相对于轴封箱33与气体通道11隔离的轴向外侧配置有驱动旋转轴21旋转的电动机70，且外壳10与电动机70的箱体72连接为一体，因此可以制造紧凑的EGR鼓风机133。

另外，在本实施方式中，由于在比外装环状部件63更靠轴向的外侧的旋转轴21上配置有比外装环状部件63的内周径(与图2中的半径R1对应的孔径(2R1))直径大的圆环板状的甩落板81，因此能够通过甩落板81将从辅助密封室62漏出到轴向的外侧的密封空气与周围的尘埃等一起向辐射外方向甩落，能够有效地抑制尘埃侵入电动机70侧。

这样，在本实施方式中，堵塞EGR鼓风机133的轴孔12的机械密封方式的密封装置30构成为包括：在轴孔12的附近包围旋转轴21的环状的第一密封圈31及第二密封圈32；环状的轴封箱33，其具有包围第一密封圈31及第二密封圈32的环状壁部33a、以及在旋转轴21的轴向的两侧与该环状壁部33a结合为一体的一对内侧壁部33b、33c；静压气体密封单元40，其在轴封箱33内形成主密封室42，以防止废气从气体通道11向大气侧泄漏，主密封室42被导入比气体通道11内压力高的密封空气，并使第一密封圈31及第二密封圈32与一对内侧壁部33b、33c紧密接触；以及备用密封单元60，其具有环状的第三密封圈61，并形成限制密封空气从主密封室42向大气侧泄露的辅助密封室62，第三密封圈61在相对于轴封箱33与气体通道11隔离的轴向外侧包围旋转轴21。

因此，能够通过静压气体密封单元40的加压的密封空气有效地抑制EGR鼓风机133内的废气从气体通道11侧向船舶内的大气侧泄露，并且能够通过静压气体密封单元40以及备用密封单元60的协作充分降低密封空气向大气侧的泄漏量。

此外，在上述一个实施方式的EGR鼓风机133中，旋转轴21与电动机70的输出轴71紧固为一体，但如图5所示，还可以构成为，除了旋转轴21的与电动机70的输出轴71紧固为一体的大致圆筒体23之外，还具有被止转固定在大致圆筒体23的外周面上的密封专用的旋转套筒27，在该旋转套筒27设置有表面处理部27a，表面处理部27a形成与密封圈31、32、61的滑动的摩擦阻力小且耐摩性优异的滑动面。

另外，在上述的一个实施方式中，密封圈31、32、61均具有相同的分割密封结构，但显然第一密封圈31或第三密封圈61也可以是与第二密封圈32不同的密封结构。而且，虽然在一个实施方式中将发动机110设为船舶用，但本发明也可适用于船舶用以外的大型发动机，例如用于使发电机动作的固定发动机等且该发电机以及固定发动机等设置在相对狭窄的空间内的情况。

如上所述，本发明能够提供能够抑制密封空气供应源的动力消耗的鼓风机，并能够提供适用于船舶用发动机的EGR鼓风机的鼓风机，适用于大型发动机的废气再循环***的所有鼓风机。

附图标记说明：

10 外壳

11 气体通道

12 轴孔

21 旋转轴

22 叶轮

30 密封装置

31 第一密封圈

32 第二密封圈

33 轴封箱

33a 环状壁部

33b、33c 一对内侧壁部

34h 密封空气通道

40 静压气体密封单元

42 主密封室

45 密封空气供应回路

51 分段密封部件

51a 第一相对面

51b 第二相对面

51e、61e 泄漏通道

60 备用密封单元

61 第三密封圈

62 辅助密封室

63 外装环状部件

63a 内侧壁部

64 弹性部件

65 气密密封件

70 电动机

71 输出轴

81 甩落板

100 动力***

103 供气接收器

104 排气接收器

110 发动机

120 涡轮增压器

130 EGR 装置

133 EGR 鼓风机

Ec 微小间隙

Ed 滑动间隙

Lc 增压通道

Le 再循环路径

P1 压力(主密封室内的压力)

P2 压力(辅助密封室内的压力)

P3 大气压。

Claims (8)

1.一种鼓风机，具备：

外壳，其形成有能够导入发动机的一部分废气的气体通道以及与该气体通道连通的轴孔；

旋转轴，其旋转自如地插通于所述外壳的所述轴孔；

叶轮，其由所述旋转轴支撑，并收纳在所述外壳内，将导入到所述气体通道并升压的所述废气再循环到所述发动机；以及

密封装置，其对所述轴孔进行密封，

所述鼓风机的特征在于，

所述密封装置包括：

在所述轴孔的附近包围所述旋转轴的环状的第一密封圈以及第二密封圈；

环状的轴封箱，其具有包围所述第一密封圈及第二密封圈的环状壁部、以及在所述旋转轴的轴向的两侧与该环状壁部结合为一体的一对内侧壁部；

静压气体密封单元，其在所述轴封箱内形成主密封室，以防止所述废气从所述气体通道向大气侧泄漏，所述主密封室被导入密封空气，并使所述第一密封圈及第二密封圈与所述一对内侧壁部紧密接触；

备用密封单元，其具有环状的第三密封圈，并形成限制密封空气从所述主密封室向大气侧泄露的辅助密封室，所述第三密封圈在相对于所述轴封箱与所述气体通道隔离的轴向外侧包围所述旋转轴；以及

密封空气供应回路，其以比大气压高且比所述气体通道内的压力高的供给压力向所述静压气体密封单元供应所述密封空气，并根据所述气体通道内的压力变化，增减所述供给压力，

通过所述静压气体密封单元的所述第一密封圈及第二密封圈中的大气侧的密封圈以及所述备用密封单元，限制所述密封空气从所述主密封室向大气侧的泄漏流量。

2.根据权利要求1所述的鼓风机，其特征在于，

所述发动机是作为主发动机而搭载在船舶的机舱室中的多缸柴油机。

3.根据权利要求1或2所述的鼓风机，其特征在于，

所述第一密封圈及第二密封圈中的至少大气侧的所述第二密封圈以及所述第三密封圈分别由在周向上相邻的多个圆弧状的分段密封部件、以及对该多个分段密封部件向所述旋转轴侧施力并且弹性地一体地限制该多个分段密封部件的卡紧弹簧构成，

所述多个分段密封部件彼此具有第一相对面和第二相对面，所述第一相对面在轴向以及径向上扩展且在周向上相对，所述第二相对面在所述周向以及径向上扩展且在轴向上相对。

4.根据权利要求1或2所述的鼓风机，其特征在于，

所述备用密封单元还具有外装环状部件和弹性部件，所述外装环状部件在相对于所述轴封箱与所述气体通道隔离的轴向外侧，从径向的外侧以及轴向的外侧覆盖所述第三密封圈，所述弹性部件对所述第三密封圈沿所述旋转轴的轴向施力以使所述第三密封圈与所述外装环状部件紧密接触。

5.根据权利要求4所述的鼓风机，其特征在于，

所述外装环状部件固定在相对于所述轴封箱与所述气体通道隔离的轴向外侧。

6.根据权利要求5所述的鼓风机，其特征在于，

所述鼓风机设置有驱动所述旋转轴旋转的电动机，

所述外壳与所述电动机连接为一体。

7.根据权利要求6所述的鼓风机，其特征在于，

在比所述外装环状部件更靠所述轴向外侧的所述旋转轴上配置有直径大于所述外装环状部件的内周径的圆环板状的甩落板。

8.一种鼓风机的密封装置，所述鼓风机的密封装置安装于鼓风机，对轴孔进行密封，所述鼓风机具备：

外壳，其形成有能够导入发动机的一部分废气的气体通道以及与该气体通道连通的所述轴孔；

旋转轴，其旋转自如地插通于所述外壳的所述轴孔；以及

叶轮，其由所述旋转轴支撑并收纳在所述外壳内，且使导入到所述气体通道并升压的所述废气再循环到所述发动机，

所述鼓风机的密封装置的特征在于，包括：

在所述轴孔的附近包围所述旋转轴的环状的第一密封圈以及第二密封圈；

环状的轴封箱，其具有包围所述第一密封圈及第二密封圈的环状壁部、以及在所述旋转轴的轴向的两侧与该环状壁部结合为一体的一对内侧壁部；

静压气体密封单元，其在所述轴封箱内形成主密封室，以防止所述废气从所述气体通道向大气侧泄漏，所述主密封室被导入密封空气，并使所述第一密封圈及第二密封圈与所述一对内侧壁部紧密接触；

备用密封单元，其具有环状的第三密封圈，并形成限制密封空气从所述主密封室向大气侧泄露的辅助密封室，所述第三密封圈在相对于所述轴封箱与所述气体通道隔离的轴向外侧包围所述旋转轴；以及

密封空气供应回路，其以比大气压高且比所述气体通道内的压力高的供给压力向所述静压气体密封单元供应所述密封空气，并根据所述气体通道内的压力变化，增减所述供给压力，

通过所述静压气体密封单元的所述第一密封圈及第二密封圈中的大气侧的密封圈以及所述备用密封单元，限制所述密封空气从所述主密封室向大气侧的泄漏流量。