CN112324524A

CN112324524A - 一种增压器复合密封环

Info

Publication number: CN112324524A
Application number: CN202011210117.4A
Authority: CN
Inventors: 李欣; 何洪; 花琳
Original assignee: China North Engine Research Institute Tianjin
Current assignee: China North Engine Research Institute Tianjin
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2021-02-05

Abstract

本发明提供了一种增压器复合密封环，包括结构体A和结构体B，所述结构体A是由高弹性材料制成的密封环，在密封环的一侧或两侧开一个沿圆周布置的异形环槽；所述结构体B是由软性减磨材料制成的，压入结构体A的异型环槽中形成结构体B。本发明所述的复合密封环保证了密封环有足够的弹力使其涨紧在密封环座上，又具有一定的抗摩擦磨损的能力，实现小侧间隙密封环的最佳匹配，以提高密封环使用寿命，获得更好的密封效果。

Description

一种增压器复合密封环

技术领域

本发明属于涡轮增压器技术领域，尤其是涉及一种增压器复合密封环。

背景技术

涡轮增压器密封作用是阻隔气流通道的气体向轴承回油腔泄漏，也阻止轴承腔内的润滑油向气流通道泄漏。一旦发生密封失效，将导致匹配的发动机排放恶化，经济性下降，严重时会影响发动机的正常运转。因此，密封环是增压器结构中的薄弱环节。

由于结构简单造价低廉，在车用涡轮增压器上目前普遍采用活塞环式密封，尽管应用普遍而且有很长的应用历史，但是，密封环出现的问题仍然不少。设计部门和制造部门都在不断地研究，通过采用新的结构、新的材料和工艺，提高密封效果，延长使用寿命。

密封环在安装前处于自由状态下有较大开口间隙，在安装时首先将密封环至于转轴的密封环环槽中，压缩缩小密封环开口间隙，产生弹力使其涨紧在轴承体的环座上，而增压器转子可旋转而且可以沿轴向移动，轴向的最大移动量由增压器止推轴承所限制，静态最大轴向移动量称为设计轴向窜量。而密封环侧面与环槽之间也会一定的间隙，这样密封环侧面间隙与设计轴向窜量会产生相关关系。因为密封环侧间隙是影响密封漏气量最重要的结构参数，为了获得较低的泄漏，希望选择小侧间隙，很多设计的密封环侧间隙要小于设计轴向窜量。那就是说，在增压器工作状态时，将有密封环紧贴环槽、甚至有密封环被转子沿轴向推动的情况出现，这时密封环与转轴上环槽可能会发生接触摩擦，由于转子有几万转/分～几十万转/分的高速旋转，密封环会发生一定的磨损，如果密封环抗磨能力差将使得密封环弹力不足、或密封环闭口失去弹力、以及产生超量磨损，导致密封环失效。

在密封环的设计和制造研究中，往往从密封环开口形状结构优化，材料从铸铁、普通合金钢、到工具钢不断采用性能更好的材料，以及采用不规则加工型线使得成品外圆面更好地贴合环座，以提高密封效果，延长使用寿命。但是仍然不能很好地解决环侧最佳小侧间隙条件下，密封环磨损易于导致环过早失效的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种增压器复合密封环，既保证了密封环有足够的弹力使其涨紧在密封环座上，又具有一定的抗摩擦磨损的能力，实现小侧间隙密封环的最佳匹配，以提高密封环使用寿命，获得更好的密封效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种增压器复合密封环，包括结构体A和结构体B，所述结构体A是由高弹性材料制成的密封环，在密封环的一侧或两侧开一个沿圆周布置的异形环槽；所述结构体B是由软性减磨材料制成的，压入结构体A的异型环槽中形成结构体B。

进一步的，所述异形环槽的剖面为刀型槽，所述刀型槽的刀刃位置的两端为锐角结构，使得所述异形环槽嵌入结构体B时产生压制作用。

进一步的，所述刀型槽的刀体部分的轴向最大深度占密封环轴向高度的比例为4％～6％，刀柄部分的轴向最大深度为异形环槽轴向最大深度的1/3～1/2

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)本发明所述的复合密封环保证了密封环有足够的弹力使其涨紧在密封环座上，又具有一定的抗摩擦磨损的能力，实现小侧间隙密封环的最佳匹配，以提高密封环使用寿命，获得更好的密封效果。

(2)本发明所述的复合密封环结构简单，容易实现。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为密封环轴向视图；

图2为密封环沿轴向剖面图；

图3为密封环沿轴向剖面形状特征说明图；

图4为复合密封环组合加工成品沿轴向剖面图局部放大图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例的一种增压器复合密封环，如图1至4所示，包括结构体A和结构体B，所述结构体A是由高弹性材料制成的密封环，在密封环的一侧或两侧开一个沿圆周布置的异形环槽；所述结构体B是由另外一种软性减磨材料制成的，压入结构体A的异型环槽中，形成结构体B；结构体A和结构体B组成完整的复合密封环。

所述异形环槽的剖面为刀型槽，所述刀型槽的刀刃位置的两端形成锐角，使得所述异形环槽用于嵌入上述软性减磨材料时，产生与该材料脱离相反的压制作用，以阻止其脱开。

具体的，如图3所述，所述异形环槽的横截面形状由6段直线段与3段弧线段共同组成一个异形截面，6段直线段分别为线段(1)、线段(2)、线段(4)、线段(6)、线段(7)、线段(9)；3段弧线段分别为线段(3)、线段(5)、线段(8)。其中一个直线段与密封环轴向外廓线重合，一个直线段与密封环内径10线重合。异型环槽结构中异型截面包括，如图3，分别由线段(7)、线段(8)、线段(9)和线段(4)、线段(5)、线段(9)构成的两段直线加一段圆弧形成的两个锐角段，使得异型截面形成的环槽用于嵌入上述软性减磨材料时，产生与该材料脱离相反的压制作用，以阻止其脱开。

所述异形环槽沿轴向有深度不同的两个台阶，较深的台阶由线段(3)、线段(4)、线段(5)、线段(7)、线段(8)、线段(9)构成，较浅的台阶由线段(1)、线段(2)构成，较深的台阶处于直径较大位置，其轴向最大深度占密封环轴向高度的比例为4％～6％，轴向深度较小的台阶深度为环形槽轴向最大深度的1/3～1/2。

加工工艺过程如下：

首先采用高弹性钢材加工制成传统的密封环，如图1所示。然后在密封环的两侧，沿圆周加工异型环槽，

然后由另外一种软性减磨材料，压入结构体A中的异型环槽，并留有加工余量。

在此基础上加工密封环外廓，使得异型环槽嵌入的材料，轴向外廓线与密封环结构体A轴向外廓线重合，内径内廓线与密封环结构体A内径线重合，完成最终成品密封环，如图4。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种增压器复合密封环，其特征在于：包括结构体A和结构体B，所述结构体A是由高弹性材料制成的密封环，在密封环的一侧或两侧开一个沿圆周布置的异形环槽；所述结构体B是由软性减磨材料制成的，压入结构体A的异型环槽中形成结构体B。

2.根据权利要求1所述的一种增压器复合密封环，其特征在于：所述异形环槽的剖面为刀型槽，所述刀型槽的刀刃位置的两端为锐角结构，使得所述异形环槽嵌入结构体B时产生压制作用。

3.根据权利要求2所述的一种增压器复合密封环，其特征在于：所述刀型槽的刀体部分的轴向最大深度占密封环轴向高度的比例为4％～6％，刀柄部分的轴向最大深度为异形环槽轴向最大深度的1/3～1/2。