CN102926824B - 涡轮增压器的压气机端密封结构 - Google Patents

Abstract

一种涡轮增压器的压气机端密封结构，其包括轴承体(1)、转子(2)、压气机叶轮(3)、止推轴承(4)、封油盖(5)和密封套(6)；封油盖(5)上设有螺孔(57)，封油盖(5)通过螺栓(571)固定安装在轴承体(1)上；封油盖(5)的外侧面(52)为凹面；封油盖(5)的外侧面(52)的靠近其安装孔(51)的部分与压气机叶轮(3)的背面相紧邻；封油盖(5)的环形引流腔(54)的内侧壁的上部位置设有可以存储润滑油的储油腔(55)。其内部结构稳固、封油盖的外侧面空腔小、可二次增压阻流、提前建立油膜；其防漏油效果好，且可缓冲轴向力，并可减少启动摩擦和损伤。

Description

涡轮增压器的压气机端密封结构

技术领域

本发明涉及一种发动机的涡轮增压器，特别是一种涡轮增压器的压气机端密封结构。

背景技术

目前，几乎所有柴油机都采用了涡轮增压技术，并且涡轮增压技术也正向汽油机普遍应用和推广。涡轮增压器已成为了增压发动机增压系统的关键部件。用户对涡轮增压器匹配发动机后的动力性能、经济性能、环保性能等参数指标要求越来越高，目前特别引起终端用户强烈关注的是涡轮增压器的漏油问题（主要是从压气机端漏油）。

涡轮增压器的压气机端的润滑结构及工作原理：如图1所示，润滑油从轴承体1的进油口进入到轴承体润滑油道中,以润滑和冷却转子2、止推轴承4等各旋转摩擦副零部件，最后从轴承体1的出油口回到发动机的油箱中。为防止润滑油从压气机端泄漏，设有涡轮增压器的压气机端密封结构，如图1-2所示，目前的涡轮增压器的压气机端密封结构，其包括轴承体1、转子2、压气机叶轮3、止推轴承4、封油盖5、密封套6和挡圈7；转子2即主轴，其为涡轮增压器的压气机与增压机的公共转轴；密封套6安装在转子2上并位于压气机叶轮3与止推轴承4之间；封油盖5中间设有安装孔，封油盖5通过安装孔安装在密封套6上，其与密封套6之间为动配合，即密封套6可以随转子2一同在封油盖5的安装孔中转动，封油盖5与密封套6之间设有密封环61，以阻断润滑油从封油盖5与密封套6之间的间隙向压气机叶轮3的方向泄漏。

封油盖5的外侧（从图1来看是指右侧）边沿设有边沿环形缺口59，轴承体1内腔对应于封油盖5的位置设有卡槽12；挡圈7卡装在轴承体1的卡槽12中并挡在封油盖5的外侧的边沿环形缺口59外，挡圈7可以将封油盖5挡向右侧，即可以限制封油盖5沿轴向向压气机叶轮3方向移动（间接还可以限制止推轴承4、密封套6沿轴向向压气机叶轮3方向移动），挡圈7虽然可以一定程度限制封油盖5沿轴向向压气机叶轮3方向移动，对封油盖5起一定固定的作用，但是由于挡圈7本身只是卡装在轴承体1的卡槽12中，无法完全固定，会发生一定的轴向窜动和径向位移，从而使得封油盖5与密封套6之间位置不稳定，导致封油盖5与密封套6之间的间隙大小在不断变化（工作时），影响封油盖5与密封套6之间的密封效果，即润滑油会很容易从封油盖5的安装孔中向外泄漏，并且由于封油盖5存在径向位移，润滑油还会从封油盖5的外周与轴承体1之间泄漏出来，所以通过挡圈7来固定封油盖5会存在严重的漏油问题。

封油盖5靠近压气机叶轮3一面的设有截面近似长方形的边沿环形缺口59，虽然为安装挡圈7带来了方便（为安装挡圈7留出了空位），但是其使得封油盖5和压气机叶轮3的轮背形成一个很大的截面近似长方形的环形储气腔31，当从压气机叶轮3出口引入少量有一定压力的空气进行储存，用来防止润滑油泄漏，但经试验验证，当发动机在部分负荷或低负荷工作时，特别是在高原地区汽车发动机在下长坡倒拖时，截面近似长方形的环形储气腔31的空间很大，引入少量的空气难以填补这个环形储气腔31，此截面近似长方形的环形储气腔31储存的空气压力较低，即压气机叶轮3的轮背后形成较大的负压空腔，很容易使润滑油通过封油盖5泄漏出来。

封油盖5的外侧面靠近安装孔的位置（与压气机的叶轮的背面相紧邻处）存在一中心环形缺口591，造成封油盖5的外侧面靠近安装孔的部分与压气机叶轮3之间的间隙很大，压气机叶轮3背面的负压（特别是在当发动机在部分负荷或低负荷工作时，尤其是在高原地区汽车发动机在下长坡倒拖时）很容易渗透封油盖5内侧，造成漏油问题，即间隙太大，当压气机叶轮3的背面形成负压时，由于该间隙形成的通道宽，封油盖5与密封套6之间空气会立即进入压气机叶轮3的背面的负压空腔，从而使封油盖5与密封套6之间的润滑油很容易向压气机叶轮3的背面的负压空腔泄露，造成漏油。

封油盖5的内侧设有内凹的环形引流腔54，引流腔54虽然具有一定的引流作用，可以将润滑油引入封油盖5与密封套6的交接面,对封油盖5与密封套6等部件进行润滑，但是环形引流腔54没有储油的作用，当发动机在刚启动时，润滑油未进入轴承体1的油腔时，环形引流腔54自然也还没有润滑油，封油盖5与密封套6之间没有建立油膜，这样造成封油盖5与密封套6等部件处于“干摩擦”状态，很容易损坏封油盖5与密封套6等部件，同时造成更严重的漏油问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种涡轮增压器的压气机端密封结构，其主要可以解决以下几个技术问题：其内部结构更加稳固，可提高封油盖与密封套之间、封油盖与轴承体之间的密封效果；封油盖的外侧面与压气机叶轮的背面之间的环形空腔更小，只要进入少量的空气就可以消除封油盖的外侧面与压气机叶轮的背面中的负压，有效地防止负压造成润滑油向压气机端泄漏，还具有为压气机叶轮及转子总成进行阻尼减振的作用；封油盖的外侧面的靠近其安装孔的部分与压气机叶轮的背面可以达到二次增压阻流的作用，同时还可以起到微调、缓冲压端轴向力的作用；在润滑油未进入轴承体的油腔时，可提前在封油盖与密封套之间建立油膜，阻止润滑油流向密封环，对涡轮增压器轴承系统进行首次增压阻流，防止刚启动时漏油，并可减少启动摩擦和损伤。

本发明的技术方案是：一种涡轮增压器的压气机端密封结构，其包括轴承体、转子、压气机叶轮、止推轴承、封油盖和密封套；转子即主轴；密封套安装在转子上并位于压气机叶轮与止推轴承之间；封油盖中间设有安装孔，封油盖通过安装孔安装在密封套上，封油盖与密封套之间设有密封环，密封环为双密封环；封油盖上设有螺孔，轴承体与止推轴承上设有相对应的螺孔，封油盖通过螺栓固定安装在轴承体上。

本发明进一步的技术方案是：所述的封油盖的外周还设有用于压靠密封圈的内侧台阶面，轴承体上设有与封油盖的内侧台阶面相对应的台阶面，封油盖与轴承体之间安装有密封圈，密封圈处于封油盖的内侧台阶面与轴承体的台阶面之间。

本发明更进一步的技术方案是：所述的封油盖上沿周向均布有四个螺孔。

本发明再进一步的技术方案是：所述的封油盖的外侧面为凹面，凹形的封油盖的外侧面与压气机叶轮的背面之间形成一环形空腔。

本发明还进一步的技术方案是：所述的凹形的封油盖的外侧面与压气机叶轮的背面之间形成一环形空腔的截面成橄榄形。

本发明进一步的技术方案是：所述的封油盖的外侧面的靠近其安装孔的部分与压气机叶轮的背面相紧邻。

本发明进一步的技术方案是：所述的相紧邻的封油盖的外侧面的靠近其安装孔的部分与压气机叶轮的背面的间隙的间距L为0.15～1.5毫米。

本发明进一步的技术方案是：所述的封油盖的内侧设有内凹的环形引流腔，封油盖的环形引流腔的内侧壁的上部位置设有可以存储润滑油的储油腔，密封套设有的竖向台阶面正挡在封油盖的储油腔的侧面开口处。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1.封油盖上沿周向均布有四个螺孔，封油盖通过螺栓从其螺孔中穿过将其固定安装在轴承体上，封油盖的外周还设有用于压靠密封圈的内侧台阶面，轴承体上设有与封油盖的内侧台阶面相对应的台阶面，封油盖与轴承体之间安装有密封圈，密封圈处于封油盖的内侧台阶面与轴承体的台阶面之间，通过螺栓将密封圈紧紧压靠在封油盖的内侧台阶面与轴承体的台阶面之间，可以使封油盖与轴承体之间达到很好的密封效果；通过螺栓将封油盖紧紧压靠在轴承体上，除使得封油盖与轴承体之间密封效果好外，还可以使封油盖会更加稳定，能防止封油盖轴向窜动和径向位移，从而使得封油盖与密封套之间的间隙更加稳定，能有效防止润滑油从封油盖与密封套之间的间隙泄漏，即对保证封油盖与密封套之间的密封效果更好。

2.封油盖的外侧面呈边沿向压气机叶轮方向凸起的凹面可以很好地与压气机叶轮的背面形状相配合，从而使得封油盖的外侧面与压气机叶轮的背面之间只存在一个很狭窄的截面成橄榄形的环形空腔，可以克服现有技术使得封油盖的外侧面与压气机叶轮的背面之间存在一个很大的空腔的缺陷，从而使得空气补充得更快，即只要进入少量的空气就可以消除封油盖的外侧面与压气机叶轮的背面的截面成橄榄形的环形空腔中的负压，有效地防止负压造成润滑油向压气机端泄漏；除了可以有效地防止负压造成润滑油向压气机端泄漏，还具有为压气机叶轮及转子总成进行阻尼减振的作用，因为压气机叶轮会形成一层较薄的空气层，比现有技术存在一个很薄的空气层的阻尼减振效果要好得多。

3.封油盖的外侧面的靠近其安装孔的部分与压气机叶轮的背面相紧邻，可以达到二次增压阻流的作用，阻止润滑油从封油盖和密封套之间经过密封环向压气机叶轮的方向流出；间隙很小还可以起到微调、缓冲压端轴向力的作用。

4.封油盖的环形引流腔的内侧壁的上部位置设有可以存储一定量的润滑油的储油腔，密封套设有的竖向台阶面正挡住封油盖的储油腔的侧面开口，在润滑油未进入轴承体的油腔时（一般是在刚启动时）储油腔中存储的润滑油可提前在封油盖与密封套之间建立油膜，阻止润滑油流向密封环，对涡轮增压器轴承系统进行首次增压阻流，防止刚启动时漏油，还可以提前对封油盖与密封套之间的动配合起润滑作用，减少启动摩擦和损伤。

为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但其对发明的范围无任何限制。

附图说明

图1为本现有技术的涡轮增压器的压气机端密封结构示意图；

图2为图1沿Ａ线范围内的局部放大图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为图3沿Ｂ线范围内的局部放大图；

图5为图4沿Ｃ线范围内的局部放大图；

图6为本发明的封油盖的结构示意图；

图7为图6的Ｄ－Ｄ剖视图。

具体实施方式

实施例1

如图3-7所示：一种涡轮增压器的压气机端密封结构，其包括轴承体1、转子2、压气机叶轮3、止推轴承4、封油盖5和密封套6；转子2即主轴，其为涡轮增压器的压气机与增压机的公共转轴；密封套6安装在转子2上并位于压气机叶轮3与止推轴承4之间；封油盖5中间设有安装孔51（如图6-7所示），封油盖5通过安装孔51安装在密封套6上，其与密封套6之间为动配合，即密封套6可以随转子2一同在封油盖5的安装孔51中转动，封油盖5与密封套6之间设有密封环61，密封环61为双密封环（两个密封环），以阻断润滑油从封油盖5与密封套6之间的间隙向压气机叶轮3的方向泄漏，封油盖5的外侧面52（即正对压气机叶轮3的一面）整体呈边沿向压气机叶轮3方向凸起的凹面（即为中间凹边沿凸的凹面，即近似碟面形），封油盖5的外侧面52的这种凹面形状可以很好地与压气机叶轮3的背面形状相配合，从而使得封油盖5的外侧面52与压气机叶轮3的背面之间只存在一个很狭窄的截面成橄榄形的环形空腔53，大大缩小了环形空腔53的空间大小，可使得封油盖5的外侧面52与压气机叶轮3的背面之间的间隙更小，与现有技术中的封油盖5的外侧面52留出的截面近似长方形的边沿环形缺口结构正好相反（即本发明的封油盖5的边沿不但不设计边沿环形缺口，反而还要向压气机叶轮3方向凸起，刚好填补了现有技术中的边沿环形缺口），可以克服现有技术使得封油盖5的外侧面52与压气机叶轮3的背面之间存在一个很大的空腔的缺陷，从而使得空气补充得更快，即只要进入少量的空气就可以消除封油盖5的外侧面52与压气机叶轮3的背面的截面成橄榄形的环形空腔53中的负压，有效地防止负压造成润滑油向压气机端泄漏；封油盖5的外侧面52与压气机叶轮3的背面之间的狭窄的截面成橄榄形的环形空腔53，除了可以有效地防止负压造成润滑油向压气机端泄漏，还具有为压气机叶轮3及转子1总成进行阻尼减振的作用，因为压气机叶轮3会形成一层较薄的空气层，比现有技术存在一个很厚（间隙很宽）的空气层的阻尼减振效果要好得多；总之封油盖5的外侧面52形状要与压气机叶轮3的背面形状相适应，以使封油盖5的外侧面52与压气机叶轮3的背面之间的环形空腔53的空间很小，保证在进入少量空气时就可以消除环形空腔53中的负压，同时还不能影响压气机叶轮3的旋转。

封油盖5的外侧面52的靠近其安装孔51的部分（即封油盖5的外侧面52的中间部分）与压气机叶轮3的背面相紧邻（如图5所示），即封油盖5的外侧面52的靠近安装孔51的部分与压气机叶轮3的背面之间的间隙53很小，间隙53的间距L为0.15～1.5毫米，间隙53很小可以达到二次增压阻流（下面所述的储油腔55中存储的润滑油可提前在封油盖5与密封套6之间建立油膜及密封环61为首次阻流）的作用，阻止润滑油（一般是机油）从封油盖5和密封套6之间经过密封环61向压气机叶轮3的方向流出；间隙53很小还可以起到微调、缓冲压端轴向力的作用；如图2所示，现有技术的封油盖的外侧面52的靠近安装孔的部分与压气机叶轮3的背面之间刚好是一个很大的中心环形缺口591，没有二次增压阻流的效果。

封油盖5的内侧设有内凹的环形引流腔54（如图6-7所示），封油盖5的环形引流腔54的内侧壁的上部位置设有可以存储一定量的润滑油的储油腔55，密封套6设有的竖向台阶面62正挡住封油盖5的储油腔55的侧面开口, 密封套6的竖向台阶面62一方面可以防止储油腔55中的润滑油从侧面开口快速外泄，另一方面可以限制储油腔55中的润滑油只能向封油盖5与密封套6之间的间隙中渗入，在润滑油未进入轴承体1的油腔时（一般是在刚启动时）储油腔55中存储的润滑油可提前在封油盖5与密封套6之间建立油膜，阻止润滑油流向密封环61，对涡轮增压器轴承系统进行首次增压阻流，防止刚启动时漏油，还可以提前对封油盖5与密封套6之间的动配合（所述动配合的构件主要为封油盖5的安装孔51、密封套6外侧面和竖向台阶面62、密封环61）起润滑作用，减少启动摩擦和损伤；封油盖5的内侧下部设有与引流腔54相连通的出油口56，出油口6处连接有回油管，通过回油管将润滑油引流回油箱，实现润滑油的循环利用。

封油盖5上沿周向均布有四个螺孔57，轴承体1与止推轴承4上设有与其相对应的螺孔（其中轴承体1上的螺孔为设有螺纹的螺孔），封油盖5通过螺栓571从其螺孔57中穿过将其固定安装在轴承体1上（螺栓同时还穿过止推轴承4上的相应螺孔），封油盖5的外周还设有用于压靠密封圈的内侧台阶面58（内侧台阶面是指台阶面处于内侧面，台阶面面向内侧，按图7所示内侧台阶面就是指台阶面面向右侧），轴承体1上设有与封油盖5的内侧台阶面58相对应的台阶面11（如图4所示），封油盖5与轴承体1之间安装有密封圈581，密封圈581处于封油盖5的内侧台阶面58与轴承体1的台阶面11之间，通过螺栓571将密封圈581紧紧压靠在封油盖5的内侧台阶面58与轴承体1的台阶面11之间，可以使封油盖5与轴承体1之间达到很好的密封效果；而现有技术的挡圈7则处于封油盖5的外侧（从图1来看就是封油盖5的左侧）与轴承体1之间，没有通过螺栓压紧，密封效果自然不好；通过螺栓571将封油盖5紧紧压靠在轴承体1上，除使得封油盖5与轴承体1之间密封效果好外，还可以使封油盖5会更加稳定，能防止封油盖5轴向窜动和径向位移，从而使得封油盖5与密封套6之间的间隙更加稳定，能有效防止润滑油从封油盖5与密封套6之间的间隙泄漏，即对保证封油盖5与密封套6之间的密封效果更好。

根据申请人反复实践证明，本发明使涡轮增压器能应用于更苛刻的工作环境，不管发动机在全负荷或部分负荷、低负荷甚至倒拖工作时，都不存在漏油的情况，大大优于现有的涡轮增压器的压气机端密封结构。

本发明不局限于上述的具体结构，只要是通过螺栓571将封油盖5固定安装在轴承体1上的涡轮增压器的压气机端密封结构就落在发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种涡轮增压器的压气机端密封结构，其包括轴承体(1)、转子(2)、压气机叶轮(3)、止推轴承(4)、封油盖(5)和密封套(6)；转子(2)即主轴；密封套(6)安装在转子(2)上并位于压气机叶轮(3)与止推轴承(4)之间；封油盖(5)中间设有安装孔(51)，封油盖(5)通过安装孔(51)安装在密封套(6)上，封油盖(5)与密封套(6)之间设有密封环(61)，密封环(61)为双密封环；其特征是：封油盖(5)上设有螺孔(57)，轴承体(1)与止推轴承(4)上设有相对应的螺孔，封油盖(5)通过螺栓(571)固定安装在轴承体(1)上；

所述的封油盖(5)的外周还设有用于压靠密封圈的内侧台阶面(58)，轴承体(1)上设有与封油盖(5)的内侧台阶面(58)相对应的台阶面(11)，封油盖(5)与轴承体(1)之间安装有密封圈(581)，密封圈(581)处于封油盖(5)的内侧台阶面(58)与轴承体(1)的台阶面(11)之间；

所述的封油盖(5)的外侧面(52)的靠近其安装孔(51)的部分与压气机叶轮(3)的背面相紧邻。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器的压气机端密封结构，其特征是：所述的封油盖(5)上沿周向均布有四个螺孔(57)。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器的压气机端密封结构，其特征是：所述的封油盖(5)的外侧面(52)为凹面，凹形的封油盖(5)的外侧面(52)与压气机叶轮(3)的背面之间形成一环形空腔(53)。

4.根据权利要求3所述的涡轮增压器的压气机端密封结构，其特征是：所述的凹形的封油盖(5)的外侧面(52)与压气机叶轮(3)的背面之间形成一环形空腔(53)的截面成橄榄形。

5.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器的压气机端密封结构，其特征是：所述的相紧邻的封油盖(5)的外侧面(52)的靠近其安装孔(51)的部分与压气机叶轮(3)的背面的间隙的间距(L)为0.15～1.5毫米。

6.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器的压气机端密封结构，其特征是：所述的封油盖(5)的内侧设有内凹的环形引流腔(54)，封油盖(5)的环形引流腔(54)的内侧壁的上部位置设有可以存储润滑油的储油腔(55)，密封套(6)设有的竖向台阶面(62)正挡在封油盖(5)的储油腔(55)的侧面开口处。