CN102400944A - 涡轮增压器压气机端双环密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮增压器压气机端双环密封装置，包括中间壳，中间壳内设有止推甩油盘，止推甩油盘与中间壳之间设有密封环套座；所述止推甩油盘与密封环套座之间具有间隙，在该间隙内设有两道密封装置，位于两道密封装置之间的间隙形成低压腔，采用两道密封环，在两道密封环间会形成一个低压腔，对两侧的油、气起缓冲作用，当工况变化时，两密封环间的压力并不会很快发生变化，有效防止泄漏。

Description

涡轮增压器压气机端双环密封装置

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压器压气机端密封装置，尤其涉及一种涡轮增压器压气机端双环密封装置，属于内燃机领域。

背景技术

近几年，涡轮增压技术得到迅速的发展，随着前倾后弯式压气机叶轮、混流式涡轮、三元流场的计算、VGT增压器、二级增压等新技术的引入，使涡轮增压器在性能方面得到了迅速提高，但增压器在结构上没有太多改变，密封问题仍是一个薄弱环节，主要表现在增压器运转时机油的泄漏，如何减少机油泄漏已成为各增压器厂家重点关注和急需解决的问题。增压器的密封结构是防止中间壳内的润滑油进入增压器的通流部分，并阻止压气机端的空气和涡轮端的燃气进入增压器的润滑油腔，它是保证涡轮增压器正常工作的重要环节。

涡轮增压器在与发动机联合工作时，发动机本身会对增压器的泄漏产生影响，具体有以下几种： 

1、曲轴箱压力过高，此时回油不畅通，机油从增压器压、涡端密封环处泄漏； 

2、进气负压过高，此时中间壳油压高于压气机轮背压力，机油从压端密封环泄漏； 

3、回油管结构不合适，比如孔径过小、弯曲较大或不垂直等，都会造成回油不畅，机油从增压器压、涡端密封环处泄漏； 

4、曲轴箱机油液面过高，超过回油管时，会造成回油不畅，机油从增压器压、涡端密封环处泄漏； 

5、匹配工况对泄漏的影响，比如在怠速工况，活塞的抽吸形成真空度而使得压端密封环泄漏。

可以看出，发动机对压端密封结构的影响比较大，在密封结构正常的情况下，空气滤清器脏污、低负荷运行等引起的进气负压过高，都会引起压端密封环泄漏，提高压端密封环的抗泄漏能力，已是涡轮增压器厂家迫切需要解决的问题。

目前，增压器压气机端密封结构如图1所示，一般包括中间壳1、密封环套座3、止推甩油盘4、止推轴承6，中间壳1、密封环套座3、止推甩油盘4、止推轴承6之间形成一个容油腔12，中间壳1与密封环套座3之间设置有孔用弹性挡圈2和O形密封圈7，密封环套座3与止推甩油盘4之间设置有密封环5，润滑油从中间壳1进油口11进入，沿油道10进入止推轴承6，在止推轴承6两面完成润滑后，被甩出，止推甩油盘4内的润滑油从吸油孔9吸出，润滑油进入中间壳1的回油腔8，靠自身重力排出。这种密封结构未对机油的流动进行空间管理，本身在发动机工况变化时，就会有部分润滑油积聚并溢出，而且此密封结构采用一个密封环，一侧为气体，一侧为油，一旦工况变化，两侧压力不平衡，就会出现泄漏。另外，止推甩油盘4与密封环套座3在吸油孔9处的套接增加了相互磨擦风险，可靠性上会相对差一些。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对传统增压器压气机端密封结构的以上缺陷，提供一种能够有效减少机油泄漏的涡轮增压器压气机端双环密封装置。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种涡轮增压器压气机端双环密封装置，包括中间壳，中间壳内设有止推甩油盘，止推甩油盘与中间壳之间设有密封环套座；

所述止推甩油盘与密封环套座之间具有间隙，在该间隙内设有两道密封装置，位于两道密封装置之间的间隙形成低压腔。

以下是本发明对上述方案的进一步改进：

每道密封装置包括一个设置在止推甩油盘与密封环套座之间的密封环，在止推甩油盘上设有两道密封环槽，所述两个密封环分别安装在两道密封环槽内。

进一步改进：

所述止推甩油盘的后端安装有止推轴承，所述止推轴承与密封环套座之间设置有挡油板，挡油板上与止推轴承固定连接；

挡油板与中间壳体、止推轴承、止推甩油盘之间形成静密封腔；

挡油板与中间壳体、止推甩油盘和密封环套座之间形成容油腔。

进一步改进：

止推甩油盘的中间位置设有环形的凸台，所述凸台的外圆周上设有环形的突出部，所述突出部靠近容油腔的一侧具有倾斜面。

进一步改进：

密封环套座的靠近容油腔的一侧具有环形的引流槽，所述引流槽内靠近止推甩油盘的一侧设有环形的间隔壁。

进一步改进：

间隔壁的后侧端面的外圆周直径大于间隔壁的前侧端面的外圆周直径，使得间隔壁的外圆周面为倾斜面。

进一步改进：

所述挡油板为环状结构，其中间具有安装孔；

挡油板的一侧具有开口，挡油板上位于开口的其中一端设有挡板。

进一步改进：

挡板所在的平面与挡油板所在的平面垂直设置。

进一步改进：

所述挡板的其中一端部与挡油板上位于开口的其中一端部固定连接，另一端的端部位于安装孔内。

进一步改进：

挡板平面与挡油板中心的垂直距离大于止推甩油盘的上环形凸台的直径。

进一步改进：

所述挡板位于安装孔内的端部与止推甩油盘上的环形凸台形成间隙配合。

进一步改进：

所述挡板上开设有凹槽，所述凹槽与止推甩油盘上的突出部形成间隙配合，减小了机油分布的附面层厚度。

工作时，润滑油从中间壳的进油口进入，沿油道进入止推轴承，在止推轴承两面完成润滑后，被甩出，挡油板与止推轴承形成的静密封腔阻挡了油的外泄，将油限定流向回油腔，依靠其自身的重力排出。

由于挡油板与止推甩油盘之间存在动密封间隙，有少量油通过密封间隙泄漏，密封环套座设有的引流槽、止推甩油盘设有的倾斜面，有利于将泄漏的油流回回油腔。

即使有部分机油流进密封环侧，由于低压腔的存在，在工况变化时，压力波动较小，不会破坏两侧的压力平衡，大大减小泄漏机率。

本发明采用上述技术方案，具有以下优点：

1、采用两道密封环，在两道密封环间会形成一个低压腔，对两侧的油、气起缓冲作用，当工况变化时，两密封环间的压力并不会很快发生变化，有效防止泄漏；

2、取消了止推甩油盘与密封环套座在吸油孔处的套接结构，增加了增压器整机可靠性；

3、改变了止推甩油盘的结构，止推甩油盘的中间位置设有环形的凸台，所述凸台的外圆周上设有环形的突出部，所述突出部靠近容油腔的一侧具有倾斜面，改变了机油流动方向以及在泄漏路径上的机油油量分布和附面层厚度；

4、新增加挡油板，挡油板与中间壳体、止推轴承、止推甩油盘之间形成静密封腔；挡油板与中间壳体、止推甩油盘和密封环套座之间形成容油腔，限制了机油的流动形态，同时挡油板对机油起到阻流以及分流的作用；

5、密封环套座的靠近容油腔的一侧具有环形的引流槽，所述引流槽内靠近止推甩油盘的一侧设有环形的间隔壁，间隔壁的后侧端面的外圆周直径大于间隔壁的前侧端面的外圆周直径，使得间隔壁的外圆周面为倾斜面，有效地将通过挡油板和止推甩油盘之间的动密封间隙泄漏的机油引入到中间壳回油口。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

附图说明

附图1是本发明背景技术中压气机端密封结构的结构示意图；

附图2是本发明实施例中压气机端双环密封装置的结构示意图；

附图3是本发明实施例中止推甩油盘的结构示意图；

附图4是本发明实施例中密封环套座的结构示意图；

附图5是本发明实施例中挡油板的立体示意图；

附图6是本发明实施例中挡油板的平面结构示意图；

附图7是附图6中A-A向剖视图；

附图8是本发明实施例中挡油板与止推甩油盘安装示意图。

图中：1-中间壳；2-孔用弹性挡圈；3-密封环套座；4-止推甩油盘；5-密封环；6-止推轴承；7-O形密封圈；8-回油腔；9-吸油孔；10-油道；11-进油口；12-容油腔；13-静密封腔；14-支承套；15-挡油板；16-低压腔；17-倾斜面；18-突出部；19-环形凸台；20-第二道密封环槽；21-第一道密封环槽；22-引流槽；23-间隔壁；24-螺栓孔；25-安装孔； 26-开口；27-挡板；28-端部；29-凹槽。

具体实施方式

实施例，如图2所示，一种涡轮增压器压气机端双环密封装置，包括中间壳1，中间壳1内设有止推甩油盘4，止推甩油盘4与中间壳1之间设有密封环套座3，密封环套座3套装在止推甩油盘4的前端并与止推甩油盘4密封转动连接。

所述止推甩油盘4与密封环套座3之间具有一定的间隙，在该间隙内设有两道密封装置，位于两道密封装置之间的间隙形成低压腔。

中间壳1与密封环套座3之间通过孔用弹性挡圈2和O形密封圈7密封连接。

每道密封装置包括一个设置在止推甩油盘4与密封环套座3之间的密封环5，如图3所示，在止推甩油盘4上设有两道密封环槽，即第一道密封环槽21和第二道密封环槽20，如图2所示，所述两个密封环5分别安装在第一道密封环槽21和第二道密封环槽20内。

所述止推甩油盘4的后端安装有止推轴承6，所述止推轴承6与密封环套座3之间设置有挡油板15，挡油板15上安装有支承套14，挡油板15通过支承套14与止推轴承6固定连接。

挡油板15与中间壳体1、止推轴承6、止推甩油盘4之间形成静密封腔13；

挡油板15与中间壳体1、止推甩油盘4和密封环套座3之间形成容油腔12。

如图3所示，止推甩油盘4的中间位置设有环形凸台19，安装时，所述环形凸台19位于密封环套座3和止推轴承6之间。

所述环形凸台19的外圆周上设有环形的突出部18，所述突出部18靠近容油腔12的一侧具有倾斜面17，安装时，挡油板15的安装位置与突出部18相对应，两者之间具有密封间隙。

如图4所示，密封环套座3的靠近容油腔12的一侧具有环形的引流槽22，所述引流槽22内靠近止推甩油盘4的一侧设有环形的间隔壁23，间隔壁23的后侧端面的外圆周直径大于间隔壁23的前侧端面的外圆周直径，使得间隔壁23的外圆周面为倾斜面。

如图5、图6、图7、图8所示，所述挡油板15为环状结构，其中间具有可容纳止推甩油盘4环状壳体并与止推甩油盘4相配合的安装孔25；

挡油板15的一侧具有开口26，挡油板15上位于开口26的其中一端设有挡板27，挡板27所在的平面与挡油板15所在的平面垂直设置。

所述挡板27的其中一端部与挡油板15上位于开口26的其中一端部固定连接，另一端的端部28位于安装孔25内。

挡板27平面与挡油板15中心的垂直距离大于止推甩油盘4的上环形凸台19的直径。

所述挡板27位于安装孔25内的端部28与止推甩油盘4上的环形凸台19形成间隙配合；

所述挡板27上开设有凹槽29，所述凹槽29与止推甩油盘4上的突出部18形成间隙配合，减小了机油分布的附面层厚度。

挡油板15上设置有至少三个螺栓孔24，挡油板15通过螺栓孔24、支撑套14与止推轴承6紧固连接。

润滑油从中间壳1的进油口11进入，沿油道10进入止推轴承6，在止推轴承6两面完成润滑后，被甩出，挡油板15与止推轴承6形成的静密封腔13阻挡了油的外泄，将油限定流向回油腔8，依靠其自身的重力排出。

由于挡油板15与止推甩油盘4之间存在动密封间隙，有少量油通过密封间隙泄漏，密封环套座3设有的引流槽22、止推甩油盘4设有的倾斜面17，有利于将泄漏的油流回回油腔8。

即使有部分机油流进密封环侧，由于低压腔16的存在，在工况变化时，压力波动较小，不会破坏两侧的压力平衡，大大减小泄漏机率。

Claims (12)

1.一种涡轮增压器压气机端双环密封装置，包括中间壳（1），中间壳（1）内设有止推甩油盘（4），止推甩油盘（4）与中间壳（1）之间设有密封环套座（3）；

其特征在于：

所述止推甩油盘（4）与密封环套座（3）之间具有间隙，在该间隙内设有两道密封装置，位于两道密封装置之间的间隙形成低压腔。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器压气机端双环密封装置，其特征在于：

每道密封装置包括一个设置在止推甩油盘（4）与密封环套座（3）之间的密封环（5），在止推甩油盘（4）上设有两道密封环槽，所述两个密封环（5）分别安装在两道密封环槽内。

3.根据权利要求2所述的涡轮增压器压气机端双环密封装置，其特征在于：

所述止推甩油盘（4）的后端安装有止推轴承（6），所述止推轴承（6）与密封环套座（3）之间设置有挡油板（15），挡油板（15）上与止推轴承（6）固定连接；

挡油板（15）与中间壳体（1）、止推轴承（6）、止推甩油盘（4）之间形成静密封腔（13）；

挡油板（15）与中间壳体（1）、止推甩油盘（4）和密封环套座（3）之间形成容油腔（12）。

4.根据权利要求3所述的涡轮增压器压气机端双环密封装置，其特征在于：

止推甩油盘（4）的中间位置设有环形的凸台（19），所述凸台（19）的外圆周上设有环形的突出部（18），所述突出部（18）靠近容油腔（12）的一侧具有倾斜面（17）。

5.根据权利要求（4）所述的涡轮增压器压气机端双环密封装置，其特征在于：密封环套座（3）的靠近容油腔（12）的一侧具有环形的引流槽（22），所述引流槽（22）内靠近止推甩油盘（4）的一侧设有环形的间隔壁（23）。

6.根据权利要求5所述的涡轮增压器压气机端双环密封装置，其特征在于：间隔壁（23）的后侧端面的外圆周直径大于间隔壁（23）的前侧端面的外圆周直径，间隔壁（23）的外圆周面为倾斜面。

7.根据权利要求1-6任一所述的涡轮增压器压气机端双环密封装置，其特征在于：所述挡油板（15）为环状结构，其中间具有安装孔（25）；

挡油板（15）的一侧具有开口（26），挡油板（15）上位于开口（26）的其中一端设有挡板（27）。

8.根据权利要求7所述的涡轮增压器压气机端双环密封装置，其特征在于：挡板（27）所在的平面与挡油板（15）所在的平面垂直设置。

9.根据权利要求8所述的涡轮增压器压气机端双环密封装置，其特征在于：所述挡板（27）的其中一端部与挡油板（15）上位于开口（26）的其中一端部固定连接，另一端的端部（28）位于安装孔（25）内。

10.根据权利要求9所述的涡轮增压器压气机端双环密封装置，其特征在于：挡板（27）平面与挡油板（15）中心的垂直距离大于止推甩油盘（4）的上环形凸台（19）的直径。

11.根据权利要求10所述的涡轮增压器压气机端双环密封装置，其特征在于：

所述挡板（27）位于安装孔（25）内的端部（28）与止推甩油盘（4）上的环形凸台（19）形成间隙配合。

12.根据权利要求11所述的涡轮增压器压气机端双环密封装置，其特征在于：所述挡板（27）上开设有凹槽（29），所述凹槽（29）与止推甩油盘（4）上的突出部（18）形成间隙配合。

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