CN105863827A - 球轴承涡轮增压器压端和涡端的密封结构及密封方法 - Google Patents

球轴承涡轮增压器压端和涡端的密封结构及密封方法 Download PDF

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Abstract

球轴承涡轮增压器压端和涡端的密封结构及密封方法，在密封套的外圆上依次设有第一压端密封环安装槽、档耳、甩油槽、圆凸台及第二压端密封环安装槽，第一密封环安装槽内的第一压端密封环依靠弹性张力与压端封油盖的内孔配合，第二压端密封环安装槽内的第二压端密封环依靠弹性张力与压端球轴承档盖的内孔配合。在涡轮转子轴的轴杆上设有第一涡端密封环安装槽、甩油槽及第二涡端密封环安装槽，第一涡端密封环安装槽内的第一涡端密封环依靠弹性张力与轴承体涡端的外台阶孔配合，第二涡端密封环安装槽内的第二涡端密封环依靠弹性张力与轴承体涡端的内台阶孔配合。采用上述密封结构能够有效阻挡润滑油进入球轴承涡轮增压器压端和涡端。

Description

球轴承涡轮增压器压端和涡端的密封结构及密封方法
技术领域
本发明涉及一种涡轮增压器技术领域，特别是一种球轴承涡轮增压器压端和涡端的密封结构及密封方法。
背景技术
球轴承涡轮增压器因优越的机械效率和瞬态响应能力致其应用范围不断扩大。现有的球轴承涡轮增压器压端和涡端的密封结构如附图1所示，在球轴承涡轮增压器的压端设有与叶轮1接触的密封套2，密封套2如附图2所示，密封套2的外圆上依次设有压端密封环安装槽2-1、档耳2-2、甩油槽2-3及圆凸台2-4，密封环安装槽2-1内设有压端密封环3，压端密封环3依靠弹性张力与压端封油盖4的内孔配合。
在球轴承涡轮增压器的涡端设有涡轮转子轴9，涡轮转子轴9如附图3所示，涡轮转子轴9的轴杆上设有涡端密封环安装槽9-1，涡端密封环安装槽9-1内设有涡端密封环8，涡端密封环8依靠弹性张力与轴承体6涡端的外台阶孔配合。
当球轴承涡轮增压器工作时，润滑油自轴承体6进油口流入润滑压端球轴承和涡端球轴承。
用来润滑压端球轴承的润滑油从压端球轴承档盖5上的进油口进入，对压端球轴承进行润滑，润滑压端球轴承的润滑油一部分会流入到轴承体6的回油口，剩下的一部分润滑油会进入密封套2的密闭空间，进入密封套2密闭空间的润滑油被第一压端密封环3阻挡，通过密封套2上甩油槽2-3和档耳2-2 的离心作用形成环流被甩到各盛油腔中靠自重流入到轴承体6的回油口。
用来润滑涡端球轴承的润滑油从涡端球轴承挡圈7上的进油口流向涡端球轴承，对涡端球轴承进行润滑，对涡端球轴承进行润滑的润滑油在涡端密封环8的阻挡下流入到轴承体6的回油口。
现有的球轴承涡轮增压器压端和涡端的密封结构存在如下缺陷：
1、由于进入密封套2密闭空间的润滑油比较多，压力也比较大，仍有一些润滑油会通过第一压端密封环3进入压端。
2、由于对涡端球轴承进行润滑的润滑油比较多，压力也比较大，仍有一些润滑油会通过涡端密封环8进入涡端。
当发动机处于怠速、急加速、急减速以及其它变工况时间较长运行时，容易导致球轴承涡轮增压器压端、涡端漏油以及高温高压废气串入轴承体，泄露的润滑油会进入中冷器以及发动机燃烧室，中冷器会因润滑油的积累而无法正常工作；发动机燃烧室会因润滑油的进入而使得机油耗增大以及排放的全面恶化，因此导致涡轮增压器性能的不断下降和破坏发动机的正常工作。
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密封效果好、故障率低的球轴承涡轮增压器压端和涡端密封结构及密封方法。
本发明的技术方案是：球轴承涡轮增压器压端和涡端的密封结构，在球轴承涡轮增压器的压端设有与叶轮接触的密封套，密封套的外圆上依次设有第一压端密封环安装槽、档耳、甩油槽及圆凸台，第一密封环安装槽内设有第一压端密封环，第一压端密封环依靠弹性张力与压端封油盖的内孔配合。
在球轴承涡轮增压器的涡端设有涡轮转子轴，涡轮转子轴的轴杆上设有第一涡端密封环安装槽，第一涡端密封环安装槽内设有第一涡端密封环，第一涡端密封环依靠弹性张力与轴承体涡端的外台阶孔配合。
在密封套圆凸台的外圆上设有第二压端密封环安装槽，第二压端密封环安装槽内设有第二压端密封环，第二压端密封环依靠弹性张力与压端球轴承档盖的内孔配合。
第二压端密封环安装槽的内孔直径大于第一压端密封环安装槽的内孔直径。
在涡轮转子轴靠涡端球轴承一端的轴杆上设有第二涡端密封环安装槽及甩油槽，第二涡端密封环安装槽内设有第二涡端密封环，第二涡端密封环依靠弹性张力与轴承体涡端的内台阶孔配合。
第二涡端密封环安装槽的内孔直径小于第一涡端密封环安装槽的内孔直径。
本发明还提供了一种采用上述密封结构对球轴承涡轮增压器压端和涡端进行密封的方法。
当球轴承涡轮增压器工作时，润滑油自轴承体进油口流入润滑压端球轴承和涡端球轴承。
用来润滑压端球轴承的润滑油从压端球轴承档盖上的进油口进入，对压端球轴承进行润滑，润滑压端球轴承的润滑油大部分被第二压端密封环阻挡流入到轴承体的回油口，剩下的小部分润滑油进入密封套的密闭空间，进入密封套密闭空间的润滑油被第一压端密封环阻挡，通过密封套上甩油槽和档耳的离心作用形成环流被甩到各盛油腔中靠自重流入到轴承体的回油口。由于第二压端密封环的阻挡，进入密封套密闭空间的润滑油少，压力也小，第一压端密封环能够阻挡进入密封套密闭空间的润滑油无法到达叶轮处进入压端。
用来润滑涡端球轴承的润滑油从涡端球轴承挡盖上的进油口流向涡端球轴承，对涡端球轴承进行润滑。对涡端球轴承进行润滑的润滑油大部分被第二涡端密封环阻挡流入到轴承体的回油口，剩下的小部分润滑油从第二涡端密封环流向涡端，流向涡端的润滑油被第一涡端密封环阻挡，通过涡轮转子轴上甩油槽的离心作用形成环流被甩到各盛油腔中靠自重流入到轴承体的回油口。由于第二涡端密封环的阻挡，流向涡端的润滑油少，压力也小，第一涡端密封环能够阻挡润滑油进入涡端。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
1、密封套上的第一压端密封环安装槽与第二压端密封环安装槽错开分布设计，第二压端密封环安装槽大于第一压端密封环安装槽，简化了密封环的装配工艺，减小了密封环承受的气动压力，减小了密封环的变形，增强了密封套和密封环的密封性能与工作寿命。
2、密封套上的第一压端密封环安装槽与第二压端密封环安装槽错开分布设置在档耳和甩油槽的两端，进一步限制润滑油自轴承体向压壳的传播路径，有效阻止润滑油的泄露，进一步强化密封性能。
3、涡轮转子轴上的第一涡端密封环安装槽大于第二涡端密封环安装槽的设计，有效简化密封环装配工艺，大、小密封环的采用，减小了密封环承受的燃气压力，减小密封环的变形，增强转子轴和密封环的密封性能以及工作寿命。
4、涡轮转子轴上的第一涡端密封环安装槽与第二涡端密封环安装槽错开分布设置在甩油槽的两端，限制润滑油自轴承体向涡轮的传播路径，有效阻止润滑油的泄露，进一步强化密封性能。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
附图1为现有的球轴承涡轮增压器压端和涡端密封结构示意图；
附图2为现有的密封套结构示意图；
附图3为现有的涡轮转子轴结构示意图；
附图4为本发明提供的球轴承涡轮增压器压端和涡端密封结构示意图；
附图5为本发明提供的密封套结构示意图；
附图6为本发明提供的涡轮转子轴结构示意图。
具体实施方式
球轴承涡轮增压器压端和涡端的密封结构，在球轴承涡轮增压器的压端设有与叶轮1接触的密封套2，密封套2的外圆上依次设有第一压端密封环安装槽2-1、档耳2-2、甩油槽2-3及圆凸台2-4，第一密封环安装槽2-1内设有第一压端密封环3，第一压端密封环3依靠弹性张力与压端封油盖4的内孔4-1配合。
在球轴承涡轮增压器的涡端设有涡轮转子轴9，涡轮转子轴9的轴杆上设有第一涡端密封环安装槽9-1，第一涡端密封环安装槽9-1内设有第一涡端密封环8，第一涡端密封环8依靠弹性张力与轴承体6涡端的外台阶孔6-1配合。
在密封套2圆凸台2-4的外圆上设有第二压端密封环安装槽2-4-1，第二压端密封环安装槽2-4-1内设有第二压端密封环10，第二压端密封环10依靠弹性张力与压端球轴承档盖5的内孔5-1配合。
第二压端密封环安装槽2-4-1的内孔直径大于第一压端密封环安装槽2-1的内孔直径。
在涡轮转子轴9靠涡端球轴承一端的轴杆上设有第二涡端密封环安装槽9-3及甩油槽9-2，第二涡端密封环安装槽9-3内设有第二涡端密封环11，第二涡端密封环11依靠弹性张力与轴承体6涡端的内台阶孔6-2配合。
第二涡端密封环安装槽9-3的内孔直径小于第一涡端密封环安装槽9-1的内孔直径。
本实施例还提供了一种采用上述密封结构对球轴承涡轮增压器压端和涡端进行密封的方法。
当球轴承涡轮增压器工作时，润滑油自轴承体6进油口流入润滑压端球轴承和涡端球轴承。
用来润滑压端球轴承的润滑油从压端球轴承档盖5上的进油口进入，对压端球轴承进行润滑，润滑压端球轴承的润滑油大部分被第二压端密封环10阻挡流入到轴承体6的回油口，剩下的小部分润滑油进入密封套2的密闭空间，进入密封套2密闭空间的润滑油被第一压端密封环3阻挡，通过密封套2上甩油槽2-3和档耳2-2 的离心作用形成环流被甩到各盛油腔中靠自重流入到轴承体6的回油口。由于第二压端密封环10的阻挡，进入密封套2密闭空间的润滑油少，压力也小，第一压端密封环3能够阻挡进入密封套2密闭空间的润滑油无法到达叶轮1处进入压端。
用来润滑涡端球轴承的润滑油从涡端球轴承挡盖7上的进油口流向涡端球轴承，对涡端球轴承进行润滑。对涡端球轴承进行润滑的润滑油大部分被第二涡端密封环11阻挡流入到轴承体6的回油口，剩下的小部分润滑油从第二涡端密封环11流向涡端，流向涡端的润滑油被第一涡端密封环8阻挡，通过涡轮转子轴9上甩油槽9-2的离心作用形成环流被甩到各盛油腔中靠自重流入到轴承体6的回油口。由于第二涡端密封环11的阻挡，流向涡端的润滑油少，压力也小，第一涡端密封环8能够阻挡润滑油进入涡端。

Claims (3)

1.球轴承涡轮增压器压端和涡端的密封结构，在球轴承涡轮增压器的压端设有与叶轮接触的密封套，密封套的外圆上依次设有第一压端密封环安装槽、档耳、甩油槽及圆凸台，第一密封环安装槽内设有第一压端密封环，第一压端密封环依靠弹性张力与压端封油盖的内孔配合；
在球轴承涡轮增压器的涡端设有涡轮转子轴，涡轮转子轴的轴杆上设有设有第一涡端密封环安装槽，第一涡端密封环安装槽内设有第一涡端密封环，第一涡端密封环依靠弹性张力与轴承体涡端的外台阶孔配合；
其特征是：在密封套圆凸台的外圆上设有第二压端密封环安装槽，第二压端密封环安装槽内设有第二压端密封环，第二压端密封环依靠弹性张力与压端球轴承档盖的内孔配合；
在涡轮转子轴靠涡端球轴承一端的轴杆上设有第二涡端密封环安装槽及甩油槽，第二涡端密封环安装槽内设有第二涡端密封环，第二涡端密封环依靠弹性张力与轴承体涡端的内台阶孔配合。
2.如权利要求1所述的球轴承涡轮增压器压端和涡端的密封结构，其特征是：第二压端密封环安装槽的内孔直径大于第一压端密封环安装槽的内孔直径，第二涡端密封环安装槽的内孔直径小于第一涡端密封环安装槽的内孔直径。
3.采用如权利要求1所述的密封结构对球轴承涡轮增压器压端和涡端进行密封的方法，其特征是：
当球轴承涡轮增压器工作时，润滑油自轴承体进油口流入润滑压端球轴承和涡端球轴承；
用来润滑压端球轴承的润滑油从压端球轴承档盖上的进油口进入，对压端球轴承进行润滑，润滑压端球轴承的润滑油大部分被第二压端密封环阻挡流入到轴承体的回油口，剩下的小部分润滑油进入密封套的密闭空间，进入密封套密闭空间的润滑油被第一压端密封环阻挡，通过密封套上甩油槽和档耳的离心作用形成环流被甩到各盛油腔中靠自重流入到轴承体的回油口，由于第二压端密封环的阻挡，进入密封套密闭空间的润滑油少，压力也小，第一压端密封环能够阻挡进入密封套密闭空间的润滑油无法到达叶轮处进入压端；
用来润滑涡端球轴承的润滑油从涡端球轴承挡盖上的进油口流向涡端球轴承，对涡端球轴承进行润滑，对涡端球轴承进行润滑的润滑油大部分被第二涡端密封环阻挡流入到轴承体的回油口，剩下的小部分润滑油从第二涡端密封环流向涡端，流向涡端的润滑油被第一涡端密封环阻挡，通过涡轮转子轴上甩油槽的离心作用形成环流被甩到各盛油腔中靠自重流入到轴承体的回油口，由于第二涡端密封环的阻挡，流向涡端的润滑油少，压力也小，第一涡端密封环能够阻挡润滑油进入涡端。
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