CN105065679B - 增压器油封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及增压器技术领域，具体地说是一种增压器油封结构,包括轴封体、轴封套及密封环，所述轴封体固定于涡轮转轴上，所述轴封体圆周表面依次设有密封环槽、第一圆环凸起、第二圆环凸起，密封环安装于所述密封环槽上，轴封套配合连接于轴封体上，轴封套的第一内圆周面压紧于密封环上，轴封套的第二内圆周面置于第一圆环凸起外侧。本发明结构简单、性能可靠、制造成本低，能将润滑油有效甩离旋转部件并使其顺利回流至油腔内，通过曲折式间隙能有效密封住润滑油，效提高增压器的封油能力，满足客户的需求。

Description

增压器油封结构
技术领域
本发明涉及增压器技术领域，具体地说是一种增压器油封结构。
背景技术
在涡轮增压器应用中，动力依靠高速旋转的转轴从涡端传输到压气机端，中间壳用来连接涡端和压端的壳体，同时支撑高速旋转的轴。增压器工作时，中间壳壳体和转轴之间需要充足的机油润滑和冷却；轴封套和轴封体以及密封环组成压气机端的封油结构，该结构通过机械密封和甩油功能使得润滑油发挥作用后能够返回中间壳油腔，阻止大量润滑油泄漏到压气机端。由于其中轴封套和轴封体之间的密封环在工作时需要有微量油来润滑动静接触部位，因此要求增压器的油封结构具备良好的动密封能力。在现有封油结构中，由于结构限制，机油易堆积在轴封体四周和轴封套腔内，不能顺畅返回中间壳油腔，使得其容易从轴封体和轴封套之间的间隙以及密封环槽流出至压气机端，因此在一些恶劣的运行工况下经常发生增压器压气机端漏油故障。
图1是现有结构的油封结构。其原理是通过高速旋转的轴封体带动润滑油转动到中间壳油腔内，但是由于轴封体的有效轴向甩油长度短，限制了其甩油能力，一旦轴封体上靠近中间壳侧的油面高于轴封体肩部时，便漫入轴封体和轴封套之间的间隙；而由于轴封套上设计有倾斜向下的弧线，使得该弧线面上有油时，油被直接灌入轴封体和轴封套之间的间隙中；同时，由于轴封体和轴封套间的间隙垂直朝上，被甩到轴封套上侧表面的油会直接掉落掉该间隙里。因此很容易发生从轴封体和轴封套之间的间隙以及密封环槽流出至压气机端的漏油故障。
图2是中国专利CN 20126211Y中公开的一种新的油封结构。在此结构中，其通过带圆台形的轴封体来减少渗漏进密封圈四周的油量，同时利用部分离心力将渗漏进的油甩出去。然而，在实际使用过程中，油量持续不断地从止推轴承和密封套之间的间隙渗出，由于甩油盘的结构限制，只有甩油盘靠中间壳侧的少量油能被甩出，其余大量的油将被堆积在密封套的空腔内，在压力作用下直接倒灌进甩油盘和密封套之间的间隙，从而使得油从密封套和密封体之间的间隙以及密封环槽流出至压气机端。因此该结构只能减少少量的增压器压端漏油故障。
图3是在中国专利CN201810353U中公开了一种新的油封结构。在此结构中，其通过轴封体上的叶片来甩开经过轴封体的油。但由于轴封套和轴封套组成的空腔容积限制，在转轴高速旋转时，同样遇到止推轴承和密封套之间渗出的大量润滑油不能及时流到中间壳中，而堆积在这个空腔里，最终从密封套和背板之间的间隙以及密封环槽漫出至压气机端。因此该结构只能减少少量的增压器压端漏油故障。
在德国专利DE1022012224068A1中公开了一种新的油封结构。在该结构中，试图通过分段式的轴封套以及轴封套上内陷的空腔来增大储油容积，同时在轴封体上增加甩油槽。但是在转轴高速旋转时，由于其轴封体上的甩油圆柱面很短，只能甩出部分润滑油到达轴封套的空腔，其余大量的润滑油被堆积在轴封体上，润滑油液面一旦高于轴封体肩部高度就会漫入到轴封体和轴封套的间隙中，然后泄漏至压气机端。而轴封体上增加的小尺寸甩油槽，也只能带走经过轴封套和轴封体间隙的少部分油量，因此大量的润滑油仍然泄漏到压气机端。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种既能够将润滑油有效引导回流至中间壳体腔内同时又具备良好动态密封性能的油封结构。
按照本发明的技术方案：一种增压器油封结构，其特征是：包括轴封体、轴封套及密封环，所述轴封体固定于涡轮转轴上，所述轴封体圆周表面依次设有密封环槽、第一圆环凸起、第二圆环凸起，密封环安装于所述密封环槽上，轴封套配合连接于轴封体上，轴封套的第一内圆周面压紧于密封环上，轴封套的第二内圆周面置于第一圆环凸起外侧。
作为本发明的进一步改进，所述轴封套上设有凹槽，凹槽为锥形槽。
作为本发明的进一步改进，所述轴封套上、对应于凹槽的内端形成有支撑部。
作为本发明的进一步改进，所述轴封套上、对应于支撑部的内端还设有凸台。
作为本发明的进一步改进，所述第一圆环凸起外侧面与轴封套的内腔底面保持齐平。
作为本发明的进一步改进，所述轴封套与轴封体两者相互结合的密封面呈“Z”形。
作为本发明的进一步改进，所述第一圆环凸起与第二圆环凸起之间形成甩油圆柱面，甩油圆柱面的轴向长度不小于轴封套轴向长度的一半。
本发明的技术效果在于：本发明结构简单、性能可靠、制造成本低，能将润滑油有效甩离旋转部件并使其顺利回流至油腔内，通过曲折式间隙能有效密封住润滑油，有效提高增压器的封油能力，满足客户的需求。
附图说明
图1为现有的涡轮增压器压端油封结构一示意图。
图2为现有的涡轮增压器压端油封结构二示意图。
图3为现有的涡轮增压器压端油封结构三示意图。
图4为本发明使用状态增压器结构示意图。
图5为本发明的外接壳体结构示意图。
图6为本发明的结构示意图。
图7为图6中I处的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1~7中，包括压气机壳体1、压叶轮2、轴封套3、第一内圆周面3-1、第二内圆周面3-2、凹槽3-3、支撑部3-4、止推轴承4、中间壳5、油道5-1、中间壳腔5-2、转轴6、涡壳7、定套8、轴封体9、密封环槽9-1、第一圆环凸起9-2、第二圆环凸起9-3、锁紧螺母10、密封环11等。
如图6所示，本发明是一种增压器油封结构，包括轴封体9、轴封套3及密封环11，所述轴封体9固定于涡轮转轴6上，所述轴封体9圆周表面依次设有密封环槽9-1、第一圆环凸起9-2、第二圆环凸起9-3，密封环11安装于所述密封环槽9-1上，轴封套3配合连接于轴封体9上，轴封套3的第一内圆周面3-1压紧于密封环11上，轴封套3的第二内圆周面3-2置于第一圆环凸起9-2外侧。
轴封套3上设有凹槽3-3，凹槽3-3为锥形槽，使用时，在锥形槽设置密封垫片，密封垫片与凹槽3-3的连接部相互贴合，并密封压紧；轴封套3上、对应于凹槽3-3的内端形成有支撑部3-4，支撑部3-4的外圆周面顶紧于中间壳5的内壁上，为了达到较好的密封效果，通常在支撑部3-4的圆周表面与中间壳5的内壁之间设置密封圈。
轴封套3上、对应于支撑部3-4的内端还设有凸台3-5，支撑部3-4的外端面设有止推轴承4；第一圆环凸起9-2外侧面与轴封套3的内腔底面保持齐平；轴封套3与轴封体9两者相互结合的密封面呈“Z”形；第一圆环凸起9-2与第二圆环凸起9-3之间形成甩油圆柱面9-4，甩油圆柱面9-4的轴向长度不小于轴封套3轴向长度的一半。
图4为本发明使用状态示意图。高温的燃气进入增压器涡壳7内，吹动涡轮转轴6高速转动，涡轮转轴6通过轴将该动能传递给压叶轮2，转动的压叶轮2主动吸入大气，经过压缩后输出压缩气体从压气机壳1至发动机。轴向通过锁紧螺母10将压叶轮2、轴封体9、止推轴承4、定套8、转轴6等定位并固定。
图5所示，是增压器中间壳5，增压器工作时，高压机油通过中间壳5的油道5-1润滑中间壳支撑部位，然后随重力作用返回至中间壳腔5-2内。
图6所示，是增压器油封结构，包含轴封体9、轴封套3、密封环11、转轴6、止推轴承4。轴封体9上设有密封环槽9-1，密封环11安装在轴封体9上的密封环槽9-1内。
运行到特定工况时，轴封体9和轴封套3之间的密封环11沿涡轮转轴6方向的两边压力差发生变化，中间壳5侧压力大于压气机侧压力，或者中间壳腔5-2内油量过大，会导致大量润滑油从中间壳5内经过密封环槽9-1和密封环11泄漏到压气机壳体1内，发生增压器压端漏油失效。
本发明使用时，轴封体9与转轴6固定链接，与之一起高速旋转，润滑油从止推轴承4与轴封体9之间的间隙流出，附着在轴封体9圆柱四周，跟随高速旋转的轴封体9而获得离心力，从而被甩离轴封体9。由于轴封体9的有效甩油圆柱体的长度占其轴向总长度的比例为1/2以上，因此能够将大部分油甩出。部分润滑油直接被甩落至轴封套3下方回流至中间壳腔5-2内，还有部分润滑油被甩到轴封套的上侧内壁再次掉落，由于轴封体9和轴封套3的内腔侧壁面在垂直方向保持同一平面，使得撞击到轴封套3后再次掉落的润滑油仍然回落到高速旋转的轴封体9的甩油圆柱体四周，通过多次持续甩落后润滑油随重力作用回流到中间壳油腔5-2，从而使得积聚在轴封体9圆柱四周的机油大量减少，降低了润滑油从油封结构泄漏到压气机端的几率。
同时由于轴封体9和轴封套3之间的间隙采用曲折“Z”形，使得进入该密封间隙的润滑油在经过该密封面时产生节流效应，不易流出。而安装在密封环槽9-1内的密封环11也可以同时阻止润滑油渗出。因此即使在某些应用条件下轴封体9和轴封套3之间的密封环11沿转轴方向的两边压力差发生变化，中间壳侧压力大于压气机侧压力，或者中间壳腔5-2内油量过大，也不会发生大量润滑油泄漏到压气机端的故障。与现有结构相比，此油封结构的抗漏油能力具有大幅提高。

Claims (5)

1.一种增压器油封结构，其特征是：包括轴封体（9）、轴封套（3）及密封环（11），所述轴封体（9）固定于涡轮转轴（6）上，所述轴封体（9）圆周表面依次设有密封环槽（9-1）、第一圆环凸起（9-2）、第二圆环凸起（9-3），密封环（11）安装于所述密封环槽（9-1）上，轴封套（3）配合连接于轴封体（9）上，轴封套（3）的第一内圆周面（3-1）压紧于密封环（11）上，轴封套（3）的第二内圆周面（3-2）置于第一圆环凸起（9-2）外侧；所述第一圆环凸起（9-2）外侧面与轴封套（3）的内腔底面保持齐平；
所述轴封套（3）与轴封体（9）两者相互结合的密封面呈Z形。
2.按照权利要求1 所述的增压器油封结构，其特征是：所述轴封套（3）上设有凹槽（3-3），凹槽（3-3）为锥形槽。
3.按照权利要求2 所述的增压器油封结构，其特征是：所述轴封套（3）上、对应于凹槽（3-3）的内端形成有支撑部（3-4）。
4.按照权利要求1 所述的增压器油封结构，其特征是：所述轴封套（3）上、对应于支撑部（3-4）的内端还设有凸台（3-5）。
5.按照权利要求1 所述的增压器油封结构，其特征是：所述第一圆环凸起（9-2）与第二圆环凸起（9-3）之间形成甩油圆柱面（9-4），甩油圆柱面（9-4）的轴向长度不小于轴封套（3）轴向长度的一半。
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