CN114575936A - 一种涡轮增压器的轴端密封结构 - Google Patents

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杨世磊
李兴建
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Abstract

本发明涉及一种涡轮增压器的轴端密封结构，包括涡轮增压器壳体，涡轮增压器壳体内部转动安装涡轮轴，涡轮轴外周自内向外依次固定套设轴套和叶轮，轴套外周设有挡油板和端盖，挡油板和端盖自内向外沿轴向依次固定于涡轮增压器壳体内。本发明结构简单，占用空间小；采用位于两道密封环之间的内部环形槽有效阻断润滑油在配合间隙中的流动；采用内部环形槽下部的泄油孔将截住的润滑油导流回增压器内腔；该轴端密封结构在极端工况下的密封性能良好；该轴端密封结构结构紧凑，可与传统轴端密封结构互换。

Description

一种涡轮增压器的轴端密封结构
技术领域
本发明属于涡轮增压器技术领域，涉及涡轮增压器的轴端密封结构。
背景技术
涡轮增压器利用内燃机的废气能量压缩内燃机所进空气，能大幅度提升进气压力、密度和质量，从而提高内燃机的功率、扭矩，降低燃油耗和有害污染物排放。涡轮增压器工作时，其涡轮轴带动叶轮高速旋转，故在涡轮增压器壳体的轴孔处设有轴端密封结构。传统的轴端密封结构在涡轮轴和轴孔之间设置有密封环槽和带开口的弹性密封环，迫使润滑油沿配合间隙泄漏流动时，受密封环阻挡绕流，增大流动阻力从而减少泄漏。已有的结构改进方案一般都设置在轴孔端部，阻挡或导流润滑油以减少进入配合间隙的油量。但在进气负压等极端工况下，增压器内部气压稍高于外部气压，润滑油不可避免地会经过配合间隙泄漏到增压器外部。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涡轮增压器的轴端密封结构，能解决在进气负压等极端工况下，增压器内部气压稍高于外部气压，润滑油不可避免地会经过配合间隙泄漏到增压器外部的问题。
按照本发明提供的技术方案：一种涡轮增压器的轴端密封结构，包括涡轮增压器壳体，涡轮增压器壳体内部转动安装涡轮轴，涡轮轴外周自内向外沿轴向依次固定套设轴套和叶轮，轴套外周设有挡油板和端盖并呈间隙配合，止推轴承和挡油板和端盖自内向外沿轴向依次固定于涡轮增压器壳体内，涡轮增压器壳体上开有进油孔，止推轴承内开有导油孔连通端面上部和内周，进油孔内端出口朝向止推轴承端面上部并接通导油孔，挡油板的下部斜板位于止推轴承的下方，并指向涡轮增压器壳体底部的回油孔，其特征在于，端盖内部有环形槽，环形槽将端盖分为端盖近轴承段和端盖远轴承段，端盖下部开有泄油孔，泄油孔两端分别连通环形槽和涡轮增压器壳体；轴套上对应端盖近轴承段和端盖远轴承段内周分别开有两道密封环槽，每道密封环槽内各装有密封件。
作为本发明的进一步改进，止推轴承和挡油板和端盖自内向外沿轴向使用挡圈依次固定于涡轮增压器壳体内。
作为本发明的进一步改进，密封件为带有开口的有弹性金属密封环。
作为本发明的进一步改进，轴套的两道密封环槽之间有甩油槽。
作为本发明的进一步改进，端盖远轴承段内周的直径小于端盖近轴承段内周。
作为本发明的进一步改进，端盖近轴承段和端盖远轴承段内周朝向止推轴承侧的端面上分别设有近倒锥状凸台和远倒锥状凸台。
作为本发明的进一步改进，端盖近轴承段和端盖远轴承段内周朝向止推轴承侧的端面设有锥形倒角，轴套上具有锥形轴段。
作为本发明的进一步改进，端盖近轴承段和端盖远轴承段可做成整体或分体后组装而成。
作为本发明的进一步改进，止推轴承的内周卡在轴套内端面和涡轮轴的止口之间并保持径向和轴向的间隙配合。
本申请的积极进步效果在于：
本发明结构简单，占用空间小；采用位于两道密封环之间的端盖内部环形槽有效阻断润滑油在配合间隙中的流动；采用内部环形槽下部的泄油孔将截住的润滑油导流回涡轮增压器壳体的内腔；该轴端密封结构在极端工况下的密封性能良好；该轴端密封结构结构紧凑，可与传统轴端密封结构互换。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中I区域的放大示意图。
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结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，“包括”和“具有”等类似术语，是指除了已经在“包括”和“具有”中所罗列的那些内容以外，还可以“包括”和“具有”其它尚未罗列的内容；例如，可以包含一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，不必限于已经清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1～2中，包括涡轮增压器壳体1、端盖2、轴套5、涡轮轴6、叶轮7、挡油板9、止推轴承11、密封件16等。
如图1～2所示，本发明是一种涡轮增压器的轴端密封结构，包括涡轮增压器壳体1，涡轮增压器壳体1内部转动安装涡轮轴6，涡轮轴6外周自内向外沿轴向依次固定套设轴套5和叶轮7，轴套5外周设有挡油板9和端盖2并呈间隙配合，止推轴承11、挡油板9和端盖2自内向外沿轴向依次固定于涡轮增压器壳体1内，止推轴承11的内周卡在轴套5内端面和涡轮轴6的止口6-1之间并保持径向和轴向的间隙配合，涡轮增压器壳体1上开有进油孔1-1，止推轴承11内开有导油孔11-1连通端面上部和内周，进油孔1-1内端出口朝向止推轴承11端面上部并接通导油孔11-1，挡油板9的下部斜板9-1位于止推轴承11的下方，并指向涡轮增压器壳体1底部的回油孔，端盖2内部有环形槽2-2，环形槽2-2将端盖2分为端盖近轴承段2-3和端盖远轴承段2-4，端盖2下部开有泄油孔8，泄油孔8两端分别连通环形槽2-2和涡轮增压器壳体1。
轴套5上对应端盖近轴承段2-3和端盖远轴承段2-4内周分别开有两道密封环槽5-1，每道密封环槽5-1内各装有密封件16。
在本实施例中，密封件16为带有开口的有弹性金属密封环。
为了利于甩油，轴套5的两道密封环槽5-1之间有甩油槽5-2，甩油槽5-2使轴套5圆柱表面不连续。
为了方便带环的轴套5装配入端盖2中，端盖远轴承段2-4内周的直径小于端盖近轴承段2-3内周，轴套5对应轴段、密封环槽、密封件的直径需随之改变。
为了防止环形槽2-2内壁和端盖近轴承段2-3外壁上的油流入端盖远轴承段2-4与轴套5以及端盖近轴承段2-3与轴套5的配合间隙，端盖近轴承段2-3和端盖远轴承段2-4内周朝向止推轴承11侧的端面上分别设有近倒锥状凸台2-31和远倒锥状凸台2-41。
为了方便带环的轴套5装配入端盖2中，在端盖近轴承段2-3和端盖远轴承段2-4内周朝向止推轴承11侧的端面设有锥形倒角2-5，轴套5上对应锥形倒角2-5具有锥形轴段5-3。
涡轮增压器壳体1底部设有回油孔，挡油板9下部斜板9-1指向回油孔，将止推轴承11处及径向轴承流出的润滑油导流向回油孔，并挡住溅向泄油孔8的润滑油。
涡轮增压器的涡轮轴6由涡轮增压器壳体1内部的径向轴承和止推轴承11予以支承。挡圈从外向内依次将端盖2、挡油板9、止推轴承11压紧固定于涡轮增压器壳体1内。
轴套5和叶轮7自内向外依次套在涡轮轴6上并由轴端螺母压紧。
为了止推轴承11承受轴向载荷时降低接触面压强，避免磨损，在轴套5和涡轮轴6的止口6-1之间套设一个台阶状定距套，止推轴承11的内周卡在轴套5内端面和定距套的台阶平面之间并保持径向和轴向的间隙配合，这种方式使得止推轴承11端面与定距套台阶平面之间具有较大的接触面积。
工作原理：这是一种涡轮增压器的轴端密封结构，工作时涡轮轴6及轴套5高速旋转，润滑油流过止推轴承11后，大部分被挡油板9导入涡轮增压器壳体1底部的回油孔流走，少部分进入端盖近轴承段2-3与轴套5的间隙并沿配合间隙流动，越过第一道密封件16进入端盖2内部的环形槽2-2，空间骤然变大，润滑油失去压力并甩出而掉入环形槽2-2下部，经泄油孔8排出，挡油板9的下部斜板9-1不仅起导流作用，还将环形槽2-2与涡轮增压器壳体1下部分隔开来，也阻止了涡轮增压器壳体1下部中的润滑油倒流回或溅回环形槽2-2，即使在极端工况下，增压器内部气压稍高于外部气压，易使堵在配合间隙口部的润滑油漏过配合间隙，但由于环形槽2-2具有一定空间且经泄油孔8排出漏进的润滑油，则环形槽2-2中的润滑油也很少，不会堵在端盖远轴承段2-4内周孔口，因此进入端盖远轴承段2-4与轴套5配合间隙并由此外泄的润滑油就更少了。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种涡轮增压器的轴端密封结构，包括涡轮增压器壳体（1），涡轮增压器壳体（1）内部转动安装涡轮轴（6），涡轮轴（6）外周自内向外沿轴向依次固定套设轴套（5）和叶轮（7），轴套（5）外周设有挡油板（9）和端盖（2）并呈间隙配合，止推轴承（11）和挡油板（9）和端盖（2）自内向外沿轴向依次固定于涡轮增压器壳体（1）内，涡轮增压器壳体（1）上开有进油孔（1-1），止推轴承（11）内开有导油孔（11-1）连通端面上部和内周，进油孔（1-1）内端出口朝向止推轴承（11）端面上部并接通导油孔（11-1），挡油板（9）的下部斜板（9-1）位于止推轴承（11）的下方，并指向涡轮增压器壳体（1）底部的回油孔，其特征在于，端盖（2）内部有环形槽（2-2），环形槽（2-2）将端盖（2）分为端盖近轴承段（2-3）和端盖远轴承段（2-4），端盖（2）下部开有泄油孔（8），泄油孔（8）两端分别连通环形槽（2-2）和涡轮增压器壳体（1）；轴套（5）上对应端盖近轴承段（2-3）和端盖远轴承段（2-4）内周分别开有两道密封环槽（5-1），每道密封环槽（5-1）内各装有密封件（16）。
2.如权利要求1所述的涡轮增压器的轴端密封结构，其特征在于，止推轴承（11）和挡油板（9）和端盖（2）自内向外沿轴向使用挡圈依次固定于涡轮增压器壳体（1）内。
3.如权利要求1所述的涡轮增压器的轴端密封结构，其特征在于，密封件（16）为带有开口的有弹性金属密封环。
4.如权利要求1所述的涡轮增压器的轴端密封结构，其特征在于，轴套（5）的两道密封环槽（5-1）之间有甩油槽（5-2）。
5.如权利要求1所述的涡轮增压器的轴端密封结构，其特征在于，端盖远轴承段（2-4）内周的直径小于端盖近轴承段（2-3）内周。
6.如权利要求1所述的涡轮增压器的轴端密封结构，其特征在于，端盖近轴承段（2-3）和端盖远轴承段（2-4）内周朝向止推轴承（11）侧的端面上分别设有近倒锥状凸台（2-31）和远倒锥状凸台（2-41）。
7.如权利要求1所述的涡轮增压器的轴端密封结构，其特征在于，端盖近轴承段（2-3）和端盖远轴承段（2-4）内周朝向止推轴承（11）侧的端面设有锥形倒角（2-5），轴套（5）上具有锥形轴段（5-3）。
8.如权利要求1所述的涡轮增压器的轴端密封结构，其特征在于，端盖近轴承段（2-3）和端盖远轴承段（2-4）可做成整体或分体后组装而成。
9.如权利要求1所述的涡轮增压器的轴端密封结构，其特征在于，止推轴承（11）的内周卡在轴套（5）内端面和涡轮轴（6）的止口（6-1）之间并保持径向和轴向的间隙配合。
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