CN110925079A - 涡轮增压器以及其中包含的匹配环 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种涡轮增压器，其包括轴、压缩机叶轮、以及密封组件。所述密封组件包括碳环，所述碳环具有碳表面，所述碳表面具有碳环内直径和碳环外直径。所述密封组件还包括匹配环，所述匹配环具有面向所述碳环的碳表面的匹配表面。所述匹配表面具有凸台部分，所述凸台部分被配置成在同所述碳环内直径径向对准的第一匹配直径与同所述碳环外直径径向对准的第二匹配直径之间接触所述碳表面。所述凸台部分具有在第一匹配直径与第二匹配直径之间的凸台面积。所述匹配表面限定了多个开槽部分。所述多个开槽部分具有在所述第一匹配直径与第二匹配直径之间的开槽面积。所述凸台面积与所述开槽面积之比在1.3与2.9之间。

Description

涡轮增压器以及其中包含的匹配环
技术领域
本公开总体上涉及一种涡轮增压器、并且更确切地涉及一种用于所述涡轮增压器中的匹配环。
背景技术
旋转机器、比如涡轮增压器被用于多种不同的应用中，例如车辆、重型设备、柴油发动机、马达、以及类似物。典型的涡轮增压器包括：轴承壳体；沿着轴线在第一端与第二端之间延伸的轴，所述第二端与所述第一端沿着所述轴线间隔开；被布置在所述轴承壳体中以便可旋转地支撑所述轴的一个或多个轴承；以及联接至所述轴的第一端的压缩机叶轮。典型的涡轮增压器包括密封组件，所述密封组件被布置成朝向压缩机叶轮以抑制润滑剂从轴承壳体中的所述一个或多个轴承流动。所述密封组件典型地包括活塞环密封件、或围绕所述轴布置并且与所述压缩机叶轮沿着所述轴线间隔开的碳环。在使用了碳环的典型涡轮增压器中，碳环具有碳表面，所述碳表面具有碳环内直径、以及与所述碳环内直径径向地背离所述轴线间隔开的碳环外直径。典型涡轮增压器的包括碳环的此类密封组件还包括匹配环，所述匹配环围绕所述轴布置并且与所述压缩机叶轮沿着所述轴线间隔开，使得所述碳环被布置在所述压缩机叶轮与所述匹配环之间。所述匹配环具有面向所述碳环的碳表面的匹配表面。
所述匹配表面具有凸台部分，所述凸台部分在相对于所述轴线同所述碳环内直径径向对准的第一匹配直径与相对于所述轴线同所述碳表面外直径径向对准的第二匹配直径之间接触所述碳表面。所述凸台部分具有在第一匹配直径与第二匹配直径之间的凸台面积。所述匹配表面限定了围绕所述轴线布置的多个开槽部分，并且其中，所述多个开槽部分具有在所述第一匹配直径与第二匹配直径之间的开槽面积。
在涡轮增压器中，使碳密封件在最佳转速下与匹配表面“脱离”、即脱离接合是有益的。这样的益处包括减少涡轮增压器的机械损失并且改善匹配环和碳环的耐久性。然而，在典型的涡轮增压器中，通常存在碳环在最佳转速下不能“脱离”的问题。例如，如果开槽部分的几何形状和/或凸台面积与开槽面积之比未被优化，则在涡轮增压器的运行过程中，碳环将在太低转速或太高转速下与匹配环表面“脱离”。如果碳环在太低转速下发生“脱离”，则所述碳环可能不具有足够的密封性能。如果碳环在太高转速下发生“脱离”，则碳环与匹配环保持接合所产生的摩擦效应可能过度，这导致了涡轮增压器性能的降低以及碳环的潜在损坏。
这样，仍然需要提供一种改进的匹配环。
发明内容
一种用于将压缩空气递送至内燃发动机并且接收来自所述内燃发动机的排放气体的涡轮增压器包括：轴，所述轴沿着轴线在第一端与第二端之间延伸，所述第二端与所述第一端沿着所述轴线间隔开；联接至所述轴的所述第一端的压缩机叶轮；以及密封组件。所述密封组件包括碳环，所述碳环围绕所述轴布置并且与所述压缩机叶轮沿着所述轴线间隔开，其中，所述碳环具有碳表面，所述碳表面具有碳环内直径、以及与所述碳环内直径径向地背离所述轴线间隔开的碳环外直径。所述密封组件还包括匹配环，所述匹配环围绕所述轴布置并且与所述压缩机叶轮沿着所述轴线间隔开，使得所述碳环被布置在所述压缩机叶轮与所述匹配环之间，其中，所述匹配环具有面向所述碳环的碳表面的匹配表面。所述匹配表面具有凸台部分，所述凸台部分被配置成在相对于所述轴线同所述碳环内直径径向对准的第一匹配直径与相对于所述轴线同所述碳环外直径径向对准的第二匹配直径之间接触所述碳表面，并且其中，所述凸台部分具有在所述第一匹配直径与第二匹配直径之间的凸台面积。所述匹配表面限定了围绕所述轴线布置的多个开槽部分。所述多个开槽部分具有在所述第一匹配直径与第二匹配直径之间的开槽面积。所述凸台面积与所述开槽面积之比在1.3与2.9之间。本文还披露了一种用于旋转机器中的匹配环。
相应地，所述匹配环具有的凸台面积与开槽面积之比在1.3与2.9之间确保了，所述碳环在最佳转速下与所述匹配环脱离，这最终减少了涡轮增压器的机械损失、改善了涡轮增压器的耐久性、改善了涡轮增压器的性能、并且减少了碳环和匹配环的损坏。
附图说明
本公开的其他优点将是容易了解的，因为所述优点通过参照以下详细说明在结合附图考虑时将变得更好理解，在附图中：
图1是旋转机器的截面视图，其中，所述旋转机器包括沿着轴线延伸的轴、围绕所述轴布置的碳环、以及围绕所述轴布置的匹配环；
图2是进一步限定为涡轮增压器的旋转机器的示意性表示；
图3是包括碳环和匹配环的密封组件的透视截面视图；
图4是限定了多个开槽部分的匹配环的透视图；
图5是匹配环的匹配表面的顶视图，其中，所述匹配表面具有凸台部分、以及被适配成相对于所述轴线与碳环内直径径向对准的第一匹配直径和被适配成相对于所述轴线与碳表面外直径径向对准的第二匹配直径；
图6是匹配环的匹配表面的顶视图，其中，凸台部分具有在第一匹配直径与第二匹配直径之间的凸台面积，并且其中，凸台面积是带阴影的；
图7是匹配环的匹配表面的顶视图，其中，凸台部分具有不在第一匹配直径与第二匹配直径之间的不活动凸台面积，并且其中，所述不活动凸台面积是带阴影的；
图8是匹配环的匹配表面的顶视图，其中，所述多个开槽部分具有在第一匹配直径与第二匹配直径之间的开槽面积，并且其中，所述开槽面积是带阴影的；
图9是匹配环的匹配表面的顶视图，其中，所述多个开槽部分具有不在第一匹配直径与第二匹配直径之间的不活动凹槽面积，并且其中，所述不活动开槽面积是带阴影的；并且
图10是匹配环的匹配表面的顶视图，其中，凸台面积被示为浅阴影，并且开槽面积被示为深阴影，并且其中，凸台面积与开槽面积之比在1.3与2.9之间。
具体实施方式
参照附图，其中，贯穿这几个视图，同样的附图标记指示同样的部件，图1示出了旋转机器20的截面视图。旋转机器20可以用于车辆、重型设备、柴油发动机、马达、涡轮复合发动机、以及类似物中，并且尤其用于比如200,000至300,000RPM的高转速应用中。旋转机器20可以是涡轮增压器，如下文进一步详细描述的。旋转机器20可以是电动压缩机，比如
Figure BDA0001831112280000041
旋转机器20包括轴22，所述轴沿着轴线A在第一端24与第二端26之间延伸，所述第二端与第一端24沿着轴线A间隔开。旋转机器20还包括碳环28，所述碳环具有碳表面30，如图3所示所述碳表面具有碳环内直径CID以及与所述碳环内直径CID间隔开的碳环外直径COD，如图1和图5所示。
参照图3，旋转机器20包括匹配环32，所述匹配环具有内表面34，所述内表面沿着轴线A在第一匹配端36与同第一匹配端36间隔开的第二匹配端38之间延伸。匹配环32的内表面34限定了孔40，所述孔被适配成围绕轴22布置。匹配环32具有匹配表面42。匹配环32和碳环28共同形成了密封组件44，如图3所示。密封组件44(如下文进一步详细描述的)在匹配表面42与碳表面30之间形成密封。密封组件44通常被称为干气密封件、面密封件、脱离式面密封件、非接触面密封件、机械面密封件、薄液体缓冲垫密封件(shallow hydropad seal)、凹槽密封件、或螺旋凹槽密封件。
如图5所示，匹配表面42具有凸台部分46，所述凸台部分被适配成在被适配成相对于轴线A同碳环内直径CID径向对准的第一匹配直径MD1与被适配成相对于轴线A同碳环外直径COD径向对准的第二匹配直径MD2之间接触碳表面30。图5中移除了碳环28，以清楚地示出匹配环32和匹配表面42。此外，如图5所示，碳环内直径CID和碳环外直径COD是相对于匹配表面42示出的，以展示碳表面30接触匹配表面42的地方。
凸台部分46具有在第一匹配直径MD1与第二匹配直径MD2之间的凸台面积48，所述凸台面积在图6中被示为匹配表面42上的阴影面积。匹配表面42限定了围绕轴线A布置的多个开槽部分50。所述多个开槽部分50具有在第一匹配直径MD1与第二匹配直径MD2之间的开槽面积52，所述开槽面积在图8中被示为由匹配表面42所限定的阴影面积。
凸台面积48与开槽面积52之比在1.3与2.9之间。使凸台面积48与开槽面积52之比在1.3与2.9之间确保了，碳环28在最佳转速下由于可以是由匹配环32的旋转导致的离开所述多个开槽部分50的油或空气产生的流体压力而与匹配环32脱离、即，变得脱离接合。例如，使碳环28与匹配环32脱离减少了旋转机器20的机械损失并且改善了旋转机器20的耐久性。确切地，凸台面积48与开槽面积52之比在1.3与2.9之间改善了碳环的耐久性、并且减少了由于碳环28与匹配环32保持接触太久而导致的机械损失。凸台面积48与开槽面积52之比在1.3与2.9之间对于确保碳环28与匹配环32脱离不会在匹配环32的太低或太高转速下发生是最佳的。
如果凸台面积48与开槽面积52之比大于2.9，则碳环28不能在匹配环32的比如10,000至20,000RPM的低转速下与匹配环32脱离，因为所述多个开槽部分50内的流体压力对碳环28产生的力(“脱离”力)太小。这最终降低了旋转机器20的性能，因为匹配环32和碳环28保持接合太久。此外，如果碳环28和匹配环32保持接合太久，则碳环28可能不具有足够的密封性能。
如果凸台面积48与开槽面积52之比小于1.3，则凸台面积48变得太小，这导致所述多个开槽部分50损坏碳环28，因为碳表面30没有足够量的凸台面积48来进行接合。对碳环28的损坏可能增大旋转机器20中的油泄露。此外，如果碳环28和匹配环32在匹配环32的高转速过程中保持接合，则摩擦效应可能过度，这导致涡轮增压器性能的降低以及碳环28的潜在损坏。为此，使凸台面积48与开槽面积52之比在1.3与2.9之间优化了碳环28的耐久性以及旋转机器20的总体性能。图10示出了凸台面积48与开槽面积52之比，其中浅阴影面积是凸台面积48，并且深阴影面积是开槽面积52。确切地，开槽面积52包括图10中所有的深阴影面积，并且凸台面积48包括图10中所有的浅阴影面积。如上文所描述的，浅阴影面积、即凸台面积48与深阴影面积、即开槽面积52之比在1.3与2.9之间。在一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以在1.75与2.75之间。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为1.4。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为1.5。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为1.6。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为1.7。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为1.8。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为1.9。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为2.0。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为2.1。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为2.2。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为2.3。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为2.4。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为2.5。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为2.6。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为2.7。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为2.8。在另一个实施例中，凸台面积48与开槽面积52之比可以为2.9。
如上文所描述的，旋转机器20可以进一步被限定为涡轮增压器54，如图2所示。涡轮增压器54可以是例如eTurbo的具有转子和定子(未示出)的电气化涡轮增压器。涡轮增压器54包括轴22，所述轴沿着轴线A在第一端24与第二端26之间延伸，所述第二端与第一端24沿着轴线A间隔开。涡轮增压器54还包括联接至轴22的压缩机叶轮56、以及围绕轴22布置并且与压缩机叶轮56间隔开的碳环28。涡轮增压器54可以包括限定了涡轮机壳体内部60的涡轮机壳体58。涡轮机壳体58接收并引导来自内燃发动机的排放气体。涡轮增压器54可以包括涡轮机叶轮62，所述涡轮机叶轮被布置在涡轮机壳体内部60中、并且联接至轴22以接收来自内燃发动机的排放气体。确切地，来自内燃发动机的排放气体用于驱动涡轮机叶轮62。涡轮增压器54可以包括限定了压缩机壳体内部66的压缩机壳体64。压缩机壳体内部66接收空气并将其引导至内燃发动机。所述压缩机叶轮可以被布置在压缩机壳体内部66中。典型地，匹配环32相对于轴线A布置在压缩机叶轮56与止推轴承63之间。当存在时，止推轴承63典型地相对于轴线A布置在匹配环32与止推垫圈65之间，如图1所示。继续参照图2，涡轮增压器54可以包括相对于轴线A布置在压缩机壳体64与涡轮机壳体58之间的轴承壳体67。涡轮增压器54可以包括联接至轴承壳体67的压缩机背板69。
参照图3，如上文关于旋转机器20所描述的，涡轮增压器54的碳环28具有碳表面30。参照图1，碳表面30具有碳环内直径CID、以及与碳环内直径CID间隔开的碳环外直径COD。涡轮增压器54还包括匹配环32，其中，匹配环32具有内表面34，所述内表面沿轴线A在第一匹配端36与同第一匹配端36间隔开的第二匹配端38之间延伸，并且其中，内表面34限定了孔40，所述孔被适配成围绕轴22布置，如图3所示。参照图5，用于涡轮增压器54中的匹配环32还具有匹配表面42，所述匹配表面具有凸台部分46，所述凸台部分被适配成在被适配成相对于轴线A同碳环内直径CID径向对准的第一匹配直径MD1与被适配成相对于轴线A同碳环外直径COD径向对准的第二匹配直径MD2之间接触碳表面30。凸台部分46具有在第一匹配直径MD1与第二匹配直径MD2之间的凸台面积48，如图6所示。匹配表面42限定了围绕轴线A布置的多个开槽部分50，并且所述多个开槽部分50具有在第一匹配直径MD1与第二匹配直径MD2之间的开槽面积52。
参照图10，凸台面积48与开槽面积52之比在1.3与2.9之间。使凸台面积48与凹槽面积52之比在1.3与2.9之间确保了，碳环28在最佳转速下由于由匹配环32的旋转导致的离开所述多个开槽部分50的流体所导致的流体压力(可以是油或空气产生的)而与匹配环32脱离、即，变得脱离接合。例如，使碳环28与匹配环32脱离减少了涡轮增压器54的机械损失并且改善了涡轮增压器54的耐久性。确切地，凸台面积48与开槽面积52之比在1.3与2.9之间改善了碳环28的耐久性、并且减少了在启动过程中由于碳环28与匹配环32保持接触太久而造成的机械损失。凸台面积48与开槽面积52之比在1.3与2.9之间最佳地确保了碳环28与匹配环32脱离不会在匹配环32的太低或太高转速下发生。
如果凸台面积48与开槽面积52之比大于2.9，则碳环28不能在涡轮增压器54的匹配环32的比如10,000至20,000RPM的低转速下与匹配环32脱离，因为所述多个开槽部分50内的流体压力对碳环28产生的力(“脱离”力)太小。这最终降低了涡轮增压器54的性能，因为匹配环32和碳环28保持接合太久。此外，如果碳环28和匹配环32保持接合太久，则碳环28可能不具有足够的密封性能。
如果凸台面积48与开槽面积52之比小于1.3，则凸台面积48变得太小，这导致所述多个开槽部分50损坏碳环28，因为碳表面30没有足够量的凸台面积48来进行接合。例如，使凸台面积48与开槽面积52之比小于1.3，则对碳环28的损坏可能增大油泄露并且增大漏气。此外，如果碳环28和匹配环32在匹配环32的高转速过程中保持接合，则摩擦效应可能过度，这导致涡轮增压器性能的降低以及碳环28的潜在损坏。为此，使凸台面积48与开槽面积52之比在1.3与2.9之间允许在匹配环32的低转速下的脱离速度与匹配环32的低转速下的流体压力之间实现最佳折中，以允许碳环28与匹配环32脱离。
应了解的是，以下对于进一步被限定为涡轮增压器54的旋转机器20的描述可以同样适用于包括电动组件56的旋转机器20，比如
Figure BDA0001831112280000091
即，对关于涡轮增压器54的匹配环32和碳环28的描述同样适用于匹配环32和碳环28。具体地，涡轮增压器54中的所述多个开槽部分50的构型以及凸台面积48与开槽面积52之比同样适用于旋转机器20的所述多个开槽部分50以及凸台面积与开槽面积52之比。
参照图3，密封组件44可以包括限定了密封壳体内部70的密封壳体68。当存在密封壳体68时，碳环28被布置在密封壳体内部70中。密封组件44还可以包括被布置在密封壳体内部70中的偏置构件72。当存在时，偏置构件72联接至密封壳体68和碳环28，使得偏置构件72被适配成使碳环28朝向匹配环32偏置。确切地，当存在时，偏置构件72被适配成使碳表面30朝向匹配表面42偏置。在一个实施例中，偏置构件72是弹簧。密封组件44可以包括辅助密封件74，所述辅助密封件联接至密封壳体68和碳环28以防止润滑油泄露。在一个实施例中，辅助密封件74是O形环密封件。
碳环28可以在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置时，碳表面30与匹配表面42相接合(即，启动之前)，并且在所述第二位置时，碳表面30与匹配表面42间隔开而使得碳表面30和匹配表面42脱接合以允许匹配环32旋转(即，启动之后)。典型地，当碳环28处于第二位置时，碳表面30和匹配表面42彼此之间限定了空隙。所述空隙可以在0.5与4微米之间。当碳环28处于第二位置时在碳表面30与匹配表面42之间限定的空隙实现了“脱离”之后的最小效率损失。当碳环28处于第二位置时，碳表面30和匹配表面42可以具有由匹配环32的旋转而形成的气体膜。如上文所描述的，所述空隙典型地在0.5与4微米之间。在碳表面30与匹配表面42之间限定空隙允许涡轮增压器54是立式或卧式涡轮增压器，而标准的活塞环密封系统要求将所述涡轮增压器水平地布置。此外，当碳环28处于第二位置时，在轴22的旋转过程中，匹配环32背离轴线A径向地引导油，这防止油泄露至涡轮增压器54的不希望区域(比如，压缩机叶轮56或其他密封系统)、并且帮助将油流引向由涡轮增压器54的轴承壳体67限定的排油口。
匹配环32可以被配置为护圈，如图3所示。确切地，当匹配环32被配置为护圈时，匹配环32包括联接至轴22并且可随之旋转的圆柱形套筒76、以及从圆柱形套筒76径向地延伸的凸缘78。在这样的实施例中，凸缘78具有匹配表面42。凸缘78可以具有凸缘内直径FID以及与凸缘内直径FID相对于轴线A径向地间隔开的凸缘外直径FOD，如图5所示。此外，当匹配环32被配置为护圈时，匹配环32在轴旋转的过程中将流体向外引导以引导流体将碳环28和匹配环32分开。应了解的是，当匹配环32被配置为护圈时，匹配环32还可以被称为护圈套筒。还应了解的是，背向匹配表面42的表面可以被配置为止推轴承滚道表面。
典型地，所述多个开槽部分50进一步被限定为具有三到十个凹槽。在一个实施例中，所述多个开槽部分50具有四到九个凹槽。在另一个实施例中，所述多个开槽部分50具有五到八个凹槽。在另一个实施例中，所述多个开槽部分50具有六个凹槽。在又一个实施例中，所述多个开槽部分50具有七个凹槽。将所述多个开槽部分50进一步限定为具有三到十个凹槽(但不作要求)有助于实现凸台面积48与开槽面积52之比在1.3与2.9之间。
典型地，所述多个开槽部分50被限定到匹配表面42中。可以在匹配表面42中例如通过蚀刻或激光蚀刻来蚀刻所述多个开槽部分50。可以在匹配表面42中以直角来蚀刻或激光蚀刻所述多个开槽部分50。应了解的是，所述多个开槽部分50可以具有不均匀的深度，这可以实现在匹配表面42中以非直角蚀刻所述多个开槽部分50。典型地，所述多个开槽部分50具有被限定到匹配表面42中的大于0.005mm的深度。使所述多个开槽部分50具有被限定到匹配表面42中的大于0.005mm的深度允许在操作期间尽管碳沉积在所述多个开槽部分50中，所述多个开槽部分50仍然有效。典型地，所述多个开槽部分50具有被限定到匹配表面中的小于0.040mm的深度。使所述多个开槽部分50具有被限定到匹配表面42中的小于0.040mm的深度减少了例如通过蚀刻或激光蚀刻来制造所述多个开槽部分50所需要的时间。这样，所述多个开槽部分50典型地具有被限定到匹配表面42中的在0.005mm与0.040mm之间的深度。使所述多个开槽部分50的深度在0.005mm与0.040mm之间既允许在操作过程中尽管碳沉积在所述多个开槽部分50中所述多个开槽部分50仍然有效、又减少例如通过蚀刻或激光蚀刻来制造所述多个开槽部分50所需要的时间。在一个实施例中，所述多个开槽部分50的深度可以在0.010mm与0.035mm之间。在另一个实施例中，所述多个开槽部分50的深度可以在0.015mm与0.030mm之间。在另一个实施例中，所述多个开槽部分的深度可以在0.020mm与0.025mm之间。
在一个实施例中，所述多个开槽部分50围绕轴线A呈螺旋状。使所述多个开槽部分50围绕轴线A呈螺旋状允许匹配环32将流体向外引导，这有助于碳环28与匹配环32脱离。典型地，当旋转机器20是单向机器，即轴22仅围绕轴线A沿一个方向旋转时，比如涡轮增压器54，所述多个开槽部分50围绕所述轴线呈螺旋状。当旋转机器20不是单向机器时，所述多个开槽部分50可以具有围绕轴线A不呈螺旋状的构型，比如T形或矩形凹槽。
在一个实施例中，所述多个开槽部分50具有凹槽内直径ID，如图5所示，并且碳环内直径CID与凹槽内直径ID之比被适配成大于1.0。当碳环内直径CID与凹槽内直径ID之比被适配成大于1.0时，所述多个开槽部分50超过碳环内直径CID并且向内朝向轴线A延伸，如图5所示。如图9所示，所述多个开槽部分50超过碳环内直径CID并且向内朝向轴线A延伸，这实现了所述多个开槽部分50具有不活动凹槽面积82，其在图9中被示为所述多个开槽部分50的阴影面积。使所述多个开槽部分50超过碳环内直径CID并且向内朝向轴线A延伸允许所述多个开槽部分50邻近碳环内直径CID与碳表面30维持流体连通，以促进碳环28的“脱离”。换言之，所述多个开槽部分50在凹槽内直径ID处是开放的，使得所述多个开槽部分50能够将流体引向凹槽外直径OD，以产生足以使碳环28“脱离”的流体压力。典型地，碳环内直径CID与凹槽内直径ID之比小于1.2。使碳环内直径CID与凹槽内直径ID之比小于1.2允许碳环28的大小较小，这实现了匹配环32和碳环28的更好包装，这最终实现了在涡轮增压器54中占据更少的空间。碳环内直径CID与凹槽内直径ID之比可以被适配成在1.02与1.10之间。使碳环内直径CID与凹槽内直径ID之比在1.02与1.10之间实现了以下益处：既使得所述多个开槽部分50邻接碳环内直径CID与碳表面30维持流体连通，以促进碳环28的“脱离”，如上文所描述的，又更好地包装匹配环32和碳环28。在一个实施例中，碳环内直径CID与凹槽内直径ID之比可以被适配成在1.03与1.09之间。在另一个实施例中，碳环内直径CID与凹槽内直径ID之比可以被适配成在1.04与1.08之间。在另一个实施例中，碳环内直径CID与凹槽内直径ID之比可以被适配成在1.05与1.07之间。在另一个实施例中，碳环内直径CID与凹槽内直径ID之比可以被适配为1.05。
所述多个开槽部分50可以具有凹槽外直径OD，如图5所示。碳环外直径COD与凹槽外直径OD之比可以被适配为大于1.0。当碳环外直径COD与凹槽外直径OD之比大于1.0时，碳环28背离轴线A径向地延伸超过凹槽外直径OD。如图7所示，匹配表面42可以具有不活动凸台面积80，其在图7中被示为匹配表面42上的阴影面积。当存在时，不活动凸台面积80不与碳表面30接触。使碳环28背离轴线A径向地延伸超过凹槽外直径OD允许所述多个开槽部分50在凹槽外直径OD处抵靠碳表面30被密封。典型地，碳环外直径COD与凹槽外直径OD之比小于1.5。使碳环外直径COD与凹槽外直径OD之比小于1.5实现了匹配环32和碳环28的更好包装，这最终实现了在涡轮增压器54中占据更少的空间。碳环外直径COD与凹槽外直径OD之比可以被适配成在1.05与1.25之间。使碳环外直径COD与凹槽外直径OD之比在1.05与1.25之间实现了以下益处：既使得所述多个开槽部分50在凹槽外直径OD处抵靠碳表面30被密封，又更好地包装匹配环32和碳环28。在一个实施例中，碳环外直径COD与凹槽外直径OD之比可以被适配成在1.10与1.20之间。在另一个实施例中，碳环外直径COD与凹槽外直径OD之比可以被适配为1.15。
已经以展示性的方式描述了本公开，并且应理解的是，已经使用的术语旨在是描述性词语而非限制性词语。鉴于上述传授内容，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以以具体描述的之外的方式来实施。

Claims (20)

1.一种用于将压缩空气递送至内燃发动机并且接收来自所述内燃发动机的排放气体的涡轮增压器，所述涡轮增压器包括：
轴，所述轴沿着轴线在第一端与第二端之间延伸，所述第二端与所述第一端沿着所述轴线间隔开；
联接至所述轴的所述第一端的压缩机叶轮；以及
密封组件，所述密封组件包括：
碳环，所述碳环围绕所述轴布置并且与所述压缩机叶轮沿着所述轴线间隔开，其中，所述碳环具有碳表面，所述碳表面具有碳环内直径、以及与所述碳环内直径径向地背离所述轴线间隔开的碳环外直径，以及
匹配环，所述匹配环围绕所述轴布置并且与所述压缩机叶轮沿着所述轴线间隔开，使得所述碳环被布置在所述压缩机叶轮与所述匹配环之间，其中，所述匹配环具有面向所述碳环的所述碳表面的匹配表面，
其中，所述匹配表面具有凸台部分，所述凸台部分被配置成在同所述碳环内直径相对于所述轴线径向对准的第一匹配直径与同所述碳环外直径相对于所述轴线径向对准的第二匹配直径之间接触所述碳表面，并且其中，所述凸台部分具有在所述第一匹配直径与第二匹配直径之间的凸台面积，
其中，所述匹配表面限定了围绕所述轴线布置的多个开槽部分，并且其中，所述多个开槽部分具有在所述第一匹配直径与第二匹配直径之间的开槽面积；
其中，所述凸台面积与所述开槽面积之比在1.3与2.9之间。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述多个开槽部分围绕所述轴线呈螺旋状。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述匹配环包括：圆柱形套筒，所述圆柱形套筒联接至所述轴并且可随之旋转；以及凸缘，所述凸缘从所述圆柱形套筒径向地延伸，使得所述匹配环被配置为护圈。
4.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述多个开槽部分具有凹槽内直径，并且其中，所述碳环内直径与所述凹槽内直径之比大于1.0。
5.根据权利要求4所述的涡轮增压器，其中，所述碳环内直径与所述凹槽内直径的所述比在1.02与1.10之间。
6.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述多个开槽部分具有凹槽外直径，并且其中，所述碳环外直径与所述凹槽外直径之比大于1.0。
7.根据权利要求6所述的涡轮增压器，其中，所述碳环外直径与所述凹槽外直径的所述比在1.05与1.25之间。
8.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述多个开槽部分包括3至10个凹槽。
9.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述多个开槽部分具有被限定到所述匹配表面中的在0.005mm至0.040mm之间的深度。
10.根据权利要求1所述的涡轮增压器，进一步包括限定了涡轮机壳体内部的涡轮机壳体、联接至所述轴并且被布置在所述涡轮机壳体内部中的涡轮机叶轮、以及限定了压缩机壳体内部的压缩机壳体，其中，所述压缩机叶轮被布置在所述压缩机壳体内部中。
11.一种用于旋转机器中的匹配环，其中，所述旋转机器包括轴和碳环，所述碳环具有碳表面，所述碳表面具有碳环内直径以及与所述碳环内直径间隔开的碳环外直径，所述匹配环包括：
内表面，所述内表面沿着轴线在第一匹配端与同所述第一匹配端间隔开的第二匹配端之间延伸，其中，所述内表面限定了孔，所述孔被适配成围绕所述轴布置；以及
匹配表面，所述匹配表面具有凸台部分，所述凸台部分被适配成在被适配成同所述碳环内直径相对于所述轴线径向对准的第一匹配直径与被适配成同所述碳表面外直径相对于所述轴线径向对准的第二匹配直径之间接触所述碳表面，其中，所述凸台部分具有在所述第一匹配直径与第二匹配直径之间的凸台面积，
其中，所述匹配表面限定了围绕所述轴线布置的多个开槽部分，并且其中，所述多个开槽部分具有在所述第一匹配直径与第二匹配直径之间的开槽面积；
其中，所述凸台面积与所述开槽面积之比在1.3与2.9之间。
12.根据权利要求11所述的匹配环，其中，所述多个开槽部分围绕所述轴线呈螺旋状。
13.根据权利要求11所述的匹配环，其中，所述匹配环包括：圆柱形套筒，所述圆柱形套筒被适配成联接至所述轴并且可随之旋转；以及凸缘，所述凸缘从所述圆柱形套筒径向地延伸，使得所述匹配环被配置为护圈。
14.根据权利要求11所述的匹配环，其中，所述多个开槽部分具有凹槽内直径，并且其中，所述碳环内直径与所述凹槽内直径之比被适配成大于1.0。
15.根据权利要求14所述的匹配环，其中，所述碳环内直径与所述凹槽内直径的所述比被适配成在1.02与1.10之间。
16.根据权利要求11所述的匹配环，其中，所述多个开槽部分具有凹槽外直径，并且其中，所述碳环外直径与所述凹槽外直径之比被适配成大于1.0。
17.根据权利要求16所述的匹配环，其中，所述碳环外直径与所述凹槽外直径的所述比被适配成在1.05与1.25之间。
18.根据权利要求11所述的匹配环，其中，所述多个开槽部分包括3至10个凹槽。
19.根据权利要求18所述的匹配环，其中，所述多个开槽部分包括4至9个凹槽。
20.根据权利要求11所述的匹配环，其中，所述多个开槽部分具有被限定到所述匹配表面中的在0.005mm至0.040mm之间的深度。
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