CN101779018A

CN101779018A - 涡轮增压机

Info

Publication number: CN101779018A
Application number: CN200880103306.2A
Authority: CN
Inventors: 松山良满
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2007-08-16
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2028-07-03
Also published as: US8568092B2; JP2009047027A; CN101779018B; KR101168575B1; US20110182722A1; EP2180160A4; WO2009022448A1; KR20100029275A; EP2180160B1; EP2180160A1; JP5045304B2

Abstract

一种涡轮增压机，防止流体通过存在于涡轮增压机的构成部件上的相对于涡轮轴的半径方向的环状的间隙而从高压侧向低压侧泄漏。该涡轮增压机为，在构成涡轮增压机的管套(10)和管套对置部(14)之间具有沿半径方向延伸的环状的间隙(15)，且具有密封装置，该密封装置用于防止流体通过间隙(15)而从高压侧向低压侧泄漏，密封装置具有碟形弹簧密封部件(24)，该碟形弹簧密封部件(24)具有切头圆锥形状且以被压接在管套(10)和管套对置部(14)上的方式配置在间隙(15)中。

Description

涡轮增压机

技术领域

本发明涉及一种具有密封装置的涡轮增压机，所述密封装置能够防止流体通过存在于涡轮增压机的构成部件间的相对于涡轮轴沿半径方向延伸的环状的间隙而从高压侧向低压侧泄漏。

背景技术

图1表示适用本发明的以往的可变容量型的涡轮增压机的一例。该涡轮增压机经由轴承壳3而借助紧固螺栓3a、3b将涡轮壳1和压缩机壳2组装为一体构造，借助在轴承壳3内被轴承6旋转自如地支承的涡轮轴7将涡轮壳1内的涡轮叶轮4和压缩机壳2内的压缩机叶轮5连结。此外如将图1的A部放大的图2所示，在上述轴承壳3的反涡轮壳侧设有管套10，且被涡轮壳1和轴承壳3夹入，被螺栓3a固定，该管套10将多个翼9环状地配置在板9a、9b之间，所述多个翼9用于将被导入至涡轮壳1的涡管通路8的流体(排气)向上述涡轮叶轮4引导。图1中，11是管套10组装时的定位销，12是压缩机壳2的涡管通路，13a、13b、13c、13d是用于调节上述翼9的开闭角度的连杆式的传递机构。

在形成上述涡管通路8的涡轮壳1上，形成与上述管套10对置的管套对置部14，在管套10与管套对置部14之间形成相对于涡轮轴7向半径方向延伸而向涡管通路8开口的环状的间隙15。此外，在构成上述管套10的涡轮壳侧的板9a上形成延设部17，该延设部17朝向形成于管套对置部14的内周面的切去部16内且沿涡轮叶轮4延伸，从而，上述间隙15在延设部17与切去部16之间向反轴承壳方向延伸之后形成向管套对置部14的内周面开口的间隙部15’。

此外，在图1的管套10的轴承壳3侧，以位于涡轮叶轮4的背面的方式配置的隔热板18被固定在管套10的板9b上，进而在上述轴承壳3上形成与上述隔热板18对置的隔热板对置部19，在隔热板18与隔热板对置部19之间形成相对于涡轮轴7向半径方向延伸的间隙20。

上述间隙15、20本来并不需要，但是因为涡轮壳1在低温时与高温时之间发生热变形以及在组装部件的精度方面存在偏差等，所以设置。

但是，若存在上述间隙15、20则存在气体通过该间隙15、20从高压侧向低压侧泄漏的问题，若气体泄漏则令涡轮增压机的低速侧的性能发生很大变化，产生发动机性能不稳定等的问题。

因此提出了如下方案(参照专利文献1)，通过在形成于管套对置部14的内周侧的切去部16与管套10的延设部17之间的间隙部15’上配置密封用胀圈，能够防止气体泄漏且能够吸收热变形。

专利文献1：日本特开2006-125588号公报

在图2中，如专利文献1所述，在管套10的延设部17的外周面上设置环状的凹槽21而将通常为两个的密封用胀圈22插入至该凹槽21，从而构成密封装置，借助上述密封用胀圈22的弹性力而使其外周面压接在切去部16的内周面上，从而防止气体泄漏。

但是，如上所述，即使在间隙部15’中配置密封用胀圈22而防止气体泄漏，也存在气体的防止方面存在界限的问题。即，上述密封用胀圈22如图3所示，必须设有缝23而不能够成为连续的环，因此即使将两个密封用胀圈22的缝23的位置错开而进行配置，也存在气体通过缝23而泄漏的问题。

进而，即使以高圆度加工管套对置部14的切去部16的内周面，而如果密封用胀圈22的圆度稍稍不准确，则不能够以均一的压力压接在管套对置部14的内周面上，因此存在气体从密封用胀圈22的外周部泄漏的问题。

另一方面，对于形成于上述隔热板18与隔热板对置部19之间的间隙20，也存在气体通过该间隙20泄漏的问题，但是以往没有有效地防止间隙20的气体泄漏的方案。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而提出的，目的在于提供一种具有密封装置的涡轮增压机，能够防止流体通过存在于涡轮增压机的构成部件上的相对于涡轮轴的半径方向的环状的间隙而从高压侧向低压侧泄漏。

本发明的涡轮增压机为，在构成涡轮增压机的第一部件和第二部件之间具有相对于涡轮轴沿半径方向延伸的环状的间隙，且具有密封装置，该密封装置用于防止流体通过该间隙而从高压侧向低压侧泄漏，

其特征为，上述密封装置具有碟形弹簧密封部件，该碟形弹簧密封部件具有切头圆锥形状且以被压接在上述第一部件和第二部件上的方式配置在间隙中。

在上述涡轮增压机中，优选上述第一部件是固定在轴承壳上的管套，第二部件是与管套具有间隙而在涡轮壳上形成的管套对置部，上述碟形弹簧密封部件的内周端压接在管套对置部上，上述碟形弹簧密封部件的外周端压接在管套上。

此外，在上述涡轮增压机中，优选上述密封装置具有在上述管套对置部的端面的内缘部进一步突出的环状突部，上述碟形弹簧密封部件的内周端与上述环状突部的外周面嵌合而压接在管套对置部的端面上，碟形弹簧密封部件的外周端压接在管套上。

此外，在上述涡轮增压机中，优选在上述环状突部的外周面上具有朝向顶端扩径的扩径部，上述碟形弹簧密封部件的内周端被上述扩径部压入于环状突部。

此外，在上述涡轮增压机中，优选在上述管套对置部的内周面上形成环状的阶梯部，将碟形弹簧密封部件的形成于内周端的立起部压入至上述阶梯部，将碟形弹簧密封部件的外周端压接在管套上。

此外，在上述涡轮增压机中，优选上述第一部件为固定在上述管套上的隔热板，第二部件为与隔热板具有间隙且形成在轴承壳上的隔热板对置部，上述碟形弹簧密封部件的内周端和外周端的一方压接在隔热板对置部上，上述碟形弹簧密封部件的内周端和外周端的另一方压接在隔热板上。

此外，在上述涡轮增压机中，优选上述碟形弹簧密封部件的内周端被压入于在隔热板对置部上形成的环状突部的外周面。

根据本发明的涡轮增压机，在构成涡轮增压机的第一部件与第二部件之间在相对于涡轮轴而沿半径方向延伸而形成的环状的间隙中，配置了具有切头圆锥形状且压接在上述第一部件和第二部件上的碟形弹簧密封部件，所以具有切头圆锥形状的碟形弹簧密封部件的内周端和外周端被紧密地压接于第一部件和第二部件，从而获得如下的优异的效果：能够有效地防止流体通过间隙泄漏的问题。

附图说明

图1是表示适用本发明的以往的可变容量型的涡轮增压机的一例的剖视图。

图2是在图1的涡轮增压机的A部中的设置在管套上的延设部与管套对置部的内周面之间具有基于密封用胀圈的密封装置的以往的剖视图。

图3是密封用胀圈的主视图。

图4是表示应用于图1的涡轮增压机的A部中的管套(第一部件)与管套对置部(第二部件)之间的间隙的本发明的一实施例的剖视图。

图5是表示本发明所具有的碟形弹簧密封部件的一例的主视图。

图6是图5的VI-VI方向视图。

图7是表示碟形弹簧密封部件的另一实施例的剖视图。

图8是表示图7所示的碟形弹簧密封部件的变形例的剖视图。

图9是表示碟形弹簧密封部件的另一实施例的剖视图。

图10是表示碟形弹簧密封部件的另一实施例的剖视图。

图11是表示应用于图1的涡轮增压机的A部中的隔热板(第一部件)与隔热板对置部(第二部件)之间的间隙的本发明的实施例的剖视图。

图12是表示图11所示的碟形弹簧密封部件的变形例的剖视图。

附图标记说明

1 涡轮壳

10 管套(第一部件)

14 管套对置部(第二部件)

14a 端面

15 间隙

18 隔热板(第一部件)

19 隔热板对置部(第二部件)

19a 端面

20 间隙

24 碟形弹簧密封部件

25 内周端

26 外周端

27 环状突部

28 扩径部

36 立起部

37 环状突部

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。

图4表示适用于图1的涡轮增压机的A部中的被固定在轴承壳3上的管套10(第一部件)与相对于该管套10具有间隙15而形成在涡轮壳1上的管套对置部14(第二部件)之间的间隙15的本发明的实施例。

在本发明中，具有密封装置，该密封装置具有如图5、图6所示的由弹簧材料构成的碟形弹簧密封部件24。碟形弹簧密封部件24具有圈形状(环状)的内周端25和外周端26的位置沿轴中心线的方向错开的切头圆锥形状，碟形弹簧密封部件24的基于切头圆锥形状的轴中心线方向的高度H形成为比上述间隙15的宽度高。

进而，上述密封装置如图4所示，在上述管套对置部14的端面14a的内缘部形成有进一步突出的环状突部27，上述碟形弹簧密封部件24的内周端25与上述环状突部27的外周面嵌合而与管套对置部14的端面14a抵接，碟形弹簧密封部件24的外周端26与管套10抵接。

图4～图6的实施例中如下地进行动作。

在使碟形弹簧密封部件24的内周端25与图4所示的突出于管套对置部14的端面14a的内缘部的环状突部27的外周部嵌合的状态下，使用紧固螺栓3a将图1的涡轮壳1一体地组装在轴承壳3上。

此时，因为蝶形弹簧密封部件24的基于切头圆锥形状的轴中心线方向的高度H比上述间隙15的宽度高，所以若进行上述组装，则蝶形弹簧密封部件24的内周端25被压接在管套对置部14的端面14a上，蝶形弹簧密封部件24的外周端26被压接在管套10上。如此，碟形弹簧密封部件24的内周端25被压接在管套对置部14的端面14a上，且碟形弹簧密封部件24的外周端26被压接在管套10上而切断间隙15，从而能够有效地防止高压侧的涡管通路8的气体通过间隙15向低压侧泄漏的问题。

图7表示碟形弹簧密封部件的另一实施例，在上述环状突部27的外周面上形成朝向顶端扩径的扩径部28，借助上述扩径部28将图5、图6所示的上述碟形弹簧密封部件24的内周端25压入至环状突部27而进行安装。上述扩径部28由形成于环状突部27的顶端侧的与轴线平行的平坦部29、和从该平坦部29向管套对置部14的端面14a缩径的倾斜面30形成，上述倾斜面30的倾斜角度α为5°～10°左右。

在图7的实施例中，因为将碟形弹簧密封部件24的内周端25压入至环状突部27的扩径部28而进行安装，所以在将涡轮壳1组装在轴承壳3上时，能够防止碟形弹簧密封部件24活动而从环状突部27脱落的问题。

图8、图9表示图7所示的碟形弹簧密封部件24的变形例，在图8中，在碟形弹簧密封部件24的与内周端25接近的位置上具有沿管套对置部14的端面14a的垂直方向的直线部31，并且在内周端25处具有弯曲部32，该弯曲部32向从上述端面14a离开的方向弯曲，以令相对于环状突部27的扩径部28的压入变得容易。此外，在碟形弹簧密封部件24的外周端26上具有弯曲部33，该弯曲部33相对于上述内周端25的弯曲部32向反方向弯曲而均匀地压接在管套10上。另外，在碟形弹簧密封部件24的制作上需要时，也可以具有从弯曲部33的外周端26进一步向周方向外侧直线地延长的延长部。

此外，在图9中，取代在图8的内周端25上具有的弯曲部32而具有大致S字状部34，该大致S字状部34形成为，在从上述直线部31向相对于端面14a离开的方向弯曲之后，铅直地朝向上述扩径部28。

根据图8、图9的变形例，通过将在内周端25上形成的弯曲部32以及大致S字状部34压入至环状突部27的扩径部28，能够防止碟形弹簧密封部件24从环状突部27脱落的问题，并且借助基于具有弯曲部32以及大致S字状部34的碟形弹簧密封部件24的内周端25被压入至环状突部27的压接、和基于直线部31的向端面14a的压接的两个位置的压接，进行密封，所以能够提高管套对置部14与碟形弹簧密封部件24之间的密封性。此外，因为在上述碟形弹簧密封部件24的外周端26上形成被平滑地压接在管套10上的弯曲部33，所以能够提高管套10与碟形弹簧密封部件24之间的密封性。

图10表示碟形弹簧密封部件的另一个实施例，在上述管套对置部14的内周面上形成环状的阶梯部35，并且在碟形弹簧密封部件24的内周端25上形成以能够压入至上述阶梯部35的方式向轴方向延伸的立起部36，将上述碟形弹簧密封部件24的立起部36压入至上述阶梯部35而进行固定。在该实施例中，能够相对于管套对置部14提高密封性地将碟形弹簧密封部件24固定。

图11是表示适用于在图1的涡轮增压机的A部中的固定在管套10上的隔热板18(第一部件)、和以相对于该隔热板18对置的方式形成在轴承壳3上的隔热板对置部19(第二部件)之间形成的间隙20的本发明的实施例。在图11的实施例中，如图5、图6所示那样地配置为，由弹簧材料形成为切头圆锥形状的碟形弹簧密封部件24的内周端25被压接在隔热板对置部19的端面19a上，碟形弹簧密封部件24的外周端26被压接在隔热板18上。

根据图11的实施例，碟形弹簧密封部件24的内周端25被压接在隔热板对置部19的端面19a上，且碟形弹簧密封部件24的外周端26被压接在隔热板18上而切断间隙20，从而能够有效地防止作为高压侧的涡轮叶轮4侧的气体通过间隙15向作为低压侧的轴承壳3侧泄漏的问题。

图12表示图11的实施例的变形例，在上述碟形弹簧密封部件24的内周端25上形成如图8所示那样的弯曲部32，将上述内周端25压入至在隔热板对置部19上形成的环状突部37的外周面。若将碟形弹簧密封部件24的内周端25如此地压入至环状突部37的外周面，则能够防止在组装作业时等碟形弹簧密封部件24从隔热板对置部19脱落那样的问题。

如上所述，根据本发明的涡轮增压机，相对于在涡轮增压机上形成的半径方向的环状的间隙15、20，将具有切头圆锥形状的碟形弹簧密封部件24配置为压接的状态而进行密封，所以利用碟形弹簧密封部件24的弹簧力能够有效地防止流体通过间隙15、20而泄漏的问题。

另外，碟形弹簧密封部件的形状并不仅仅限定于图例，除此之外，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内施加种种变更。

产业上的利用可能性

本发明的涡轮增压机中，能够有效地防止流体通过形成在构成部件间的相对于涡轮轴沿半径方向延伸的环状的间隙而从高压侧向低压侧泄漏，所以能够应用于各种涡轮增压机而提高涡轮增压机的性能。

Claims

1.一种涡轮增压机，在构成涡轮增压机的第一部件和第二部件之间具有相对于涡轮轴沿半径方向延伸的环状的间隙，且具有密封装置，该密封装置用于防止流体通过该间隙从高压侧向低压侧泄漏，其特征为，

上述密封装置具有碟形弹簧密封部件，该碟形弹簧密封部件具有切头圆锥形状且以被压接在上述第一部件和第二部件上的方式配置在间隙中。

2.如权利要求1所述的涡轮增压机，其特征为，上述第一部件是固定在轴承壳上的管套，第二部件是与管套具有间隙而形成在涡轮壳上的管套对置部，上述碟形弹簧密封部件的内周端压接在管套对置部上，上述碟形弹簧密封部件的外周端压接在管套上。

3.如权利要求2所述的涡轮增压机，其特征为，上述密封装置具有在上述管套对置部的端面的内缘部进一步突出的环状突部，上述碟形弹簧密封部件的内周端与上述环状突部的外周面嵌合而压接在管套对置部的端面上，碟形弹簧密封部件的外周端压接在管套上。

4.如权利要求3所述的涡轮增压机，其特征为，在上述环状突部的外周面上具有朝向顶端扩径的扩径部，上述碟形弹簧密封部件的内周端借助上述扩径部被压入至环状突部。

5.如权利要求2所述的涡轮增压机，其特征为，在上述管套对置部的内周面上形成环状的阶梯部，将在碟形弹簧密封部件的内周端上形成的立起部压入至上述阶梯部，将碟形弹簧密封部件的外周端压接在管套上。

6.如权利要求1所述的涡轮增压机，其特征为，上述第一部件为固定在上述管套上的隔热板，第二部件为与隔热板具有间隙而形成在轴承壳上的隔热板对置部，上述碟形弹簧密封部件的内周端和外周端的一方压接在隔热板对置部上，上述碟形弹簧密封部件的内周端和外周端的另一方压接在隔热板上。

7.如权利要求6所述的涡轮增压机，其特征为，上述碟形弹簧密封部件的内周端被压入于在隔热板对置部上形成的环状突部的外周面。