CN206299454U - 涡轮增压器 - Google Patents

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张永莲
杜智萍
陈书贤
孙田娜
卢艳
邵泽峰
张红丽
王新江
马爱民
范成
王忠起
刘伟
牟国松
杨永明
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Abstract

本实用新型公开了一种涡轮增压器,包括涡轮壳、中间体和压气机壳,中间体内转动安装有涡轮轴,涡轮轴上套设有止推浮动一体轴承,止推浮动一体轴承包括半浮动轴承本体,半浮动轴承本体的内壁上设有径向载荷承载面,半浮动轴承本体的两端面均为止推端面,止推端面上设有若干止推面部和若干油楔面部,油楔面部与相邻的止推面部相连接,止推面部为平面;涡轮轴的涡轮端的外周面上环向固定设置有凸台,凸台与止推浮动一体轴承的涡轮端的止推端面相顶设置;涡轮轴的压气端套设有压气端密封套,止推浮动一体轴承的压气端的止推端面与压气端密封套的端面相顶设置。本实用新型的涡轮增压器,涡轮增压器轴系组件少、摩擦损失小、轴系效率高。

Description

涡轮增压器
技术领域
本实用新型涉及增压器技术领域,具体地说,是涉及一种涡轮增压器。
背景技术
涡轮增压技术利用内燃机排出的高温高压气体推动涡轮做功,带动压气机高速旋转,从而提高发动机进气的密度,以提高发动机的功率和效率,使同等排量的发动机能够达到相对较大排量发动机的功率水平,改善发动机的燃油经济性,还能够减少发动机排放废气中的有害成分,具有节能、环保的有益效果,随着越来越严格的排放法规的实施,发动机匹配增压器日益广泛。
参照图1和图2,现有的涡轮增压器中的转子支撑系统包括独立设置的浮动轴承5和止推轴承6,止推轴承6与密封套7之间设置定距止推套9来实现止推功能,轴系零件数量较多,组装工序复杂,摩擦损失大,轴系效率低。另外,涡轮增压器工作时,油路经过中间体2、止推轴承6以及浮动轴承5,使用时存在止推轴承6的止推面磨损的失效模式,使用寿命低。
参照图1、图2以及图3,现有的涡轮增压器压气机端密封结构,包括套装于涡轮轴压气端的密封套7,密封套7上套有密封盖板8,密封套本体71上设置有一道密封凹槽72,密封套7与密封盖板8通过设置在密封凹槽72中的密封圈74进行密封,密封套7远离压气机叶轮的一端设置有竖直的甩油盘73。此种密封结构存在以下不足之处:密封套本体71上的甩油盘73甩出的油飞溅在密封盖板8的端面上,流入密封盖板8与密封套7之间的间隙10中,随着涡轮轴的高速旋转,间隙10中的油液甩出后又会顺着密封盖板8的端面流回间隙10中,使间隙10中始终存在润滑油,在负压状态下,油液容易通过间隙10渗透至密封圈74处,进而泄漏到叶轮端。因此,此种结构的密封结构容易导致漏油,存在漏油隐患,使涡轮增压器耐负压能力低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的第一个技术问题是:提供一种涡轮增压器轴系组件少、摩擦损失低、轴系效率高的涡轮增压器。
为解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是:
涡轮增压器,包括连接在一起的涡轮壳、中间体和压气机壳,所述中间体内转动安装有涡轮轴,所述中间体上设有进油孔和出油孔,其特征在于:所述涡轮轴上套设有止推浮动一体轴承,所述止推浮动一体轴承包括半浮动轴承本体,所述半浮动轴承本体的内壁上设有径向载荷承载面,所述半浮动轴承本体的两端面均为止推端面,所述止推端面上设有若干止推面部和若干油楔面部,所述油楔面部与相邻的所述止推面部相连接,所述止推面部为平面;
所述涡轮轴的涡轮端的外周面上环向固定设置有凸台,所述凸台与所述止推浮动一体轴承的涡轮端的止推端面相顶设置,且所述凸台与所述止推浮动一体轴承的涡轮端的止推端面之间存在油膜间隙;
所述涡轮轴的压气端套设有压气端密封套,所述止推浮动一体轴承的压气端的止推端面与所述压气端密封套的端面相顶设置,且所述止推浮动一体轴承的压气端的止推端面与所述压气端密封套的端面之间存在油膜间隙。
优选的,所述半浮动轴承本体的侧壁上设有进油孔,所述半浮动轴承本体的内壁上含有若干个轴向延伸的油道,所述油道连通至所述进油孔和所述止推端面。
优选的,所述油楔面部的低端与相邻的所述止推面部之间设有贮油槽。
优选的,所述油楔面部设有低端和高端,所述油楔面部为从低端向高端逐渐向外凸起的斜面,所述油楔面部的高端与相邻的所述止推面部相连接,所述止推面部与所述油楔面部的高端相齐平。
优选的,所述半浮动轴承本体的内壁上开设有定位孔。
优选的,所述压气端密封套包括密封套本体,定义所述密封套本体的一端为其第一端,其相对的另一端为第二端,自所述密封套本体的第一端至其第二端的外周面上依次设置有第一甩油槽、第一斜面甩油盘、第二甩油槽和第二斜面甩油盘,所述第一斜面甩油盘设于所述第一甩油槽与所述第二甩油槽之间,所述第二斜面甩油盘设置于所述密封套本体的第二端端部的外缘面上;
所述第一斜面甩油盘远离所述密封套本体的第二端的端面,以及所述第二斜面甩油盘远离所述密封套本体的第二端的端面均为环形斜面,所述环形斜面自内侧向外侧逐渐向所述密封套本体的第二端倾斜。
优选的,所述第一斜面甩油盘靠近所述密封套本体的第二端的端面,以及所述第二斜面甩油盘靠近所述密封套本体的第二端的端面均垂直于所述密封套本体的轴心线。
优选的,所述密封套本体的外周面上间隔设置有两道密封凹槽,两道所述密封凹槽均位于所述密封套本体的第一端至所述第一甩油槽之间。
优选的,自所述第一甩油槽处至所述第二斜面甩油盘处之间的密封套本体的外周面与中间体的内壁之间围成有润滑油腔,所述中间体的内壁上对应所述润滑油腔处设置有若干级台阶。
优选的,所述台阶的夹角处倒圆角。
采用了上述技术方案后,本实用新型的有益效果是:
本实用新型的涡轮增压器,轴系支撑系统采用止推浮动一体轴承,半浮动轴承本体的两端面均为止推端面,所述止推端面上设有若干止推面部和若干油楔面部,所述油楔面部与相邻的所述止推面部相连接,所述止推面部为平面。安装于涡轮增压器中,润滑油在浮动轴承本体的止推端面上,形成油膜,用于承受来自涡轮增压器压气机端和涡轮端的轴向推力,实现止推功能,并通过半浮动轴承本体内壁上的径向载荷承载面来承受涡轮增压器的径向力,本实用新型提供的此种新型轴承结构,将径向浮动和轴向止推集成一体,简化了组装工艺,使涡轮增压器结构更加紧凑,提高了生产效率;既能够承受增压器工作中受到的轴向推力,又能保证轴承的内外表面都形成油膜,避免了止推面磨损失效,且大大的减少了涡轮增压器轴承支撑系统的零部件数目,减少了摩擦副的数目,进而减少旋转中的摩擦损失,提升了轴系效率,并改善了涡轮增压器的响应性。
本实用新型的涡轮增压器,压气端的密封套自所述密封套本体的第一端至其第二端的外周面上依次设置有两道甩油槽和两个甩油盘,两个甩油盘远离所述密封套本体的第二端的端面均为环形斜面,所述环形斜面自内侧向外侧逐渐向所述密封套本体的第二端倾斜。因为涡轮增压器在运行过程中,涡轮端的压力通常大于压气端的压力,涡轮轴转动过程中会产生朝向压气端的轴向力,因此斜面结构的甩油盘更有利于甩油,两道斜面甩油槽的设计,利于润滑油在甩油槽中聚集,并通过具有斜面的甩油盘甩入润滑油腔中,有效地防止了润滑油朝向密封盖板与密封套之间的间隙处移动,有效地防止了漏油,提高了涡轮增压器的耐负压能力。
本实用新型的涡轮增压器中,密封套的密封套本体的外周面上间隔设置有两道密封凹槽,两道密封凹槽均位于密封套本体的第一端至第一甩油槽之间。实现了双重密封,从而提高了涡轮增压器的密封性,进一步提高了涡轮增压器的耐负压能力。
本实用新型的涡轮增压器中,中间体的内壁上对应润滑油腔处设置有若干级台阶。有利于被甩油盘甩到中间体内壁上的润滑油及时下滑至润滑油腔中,减少中间体内壁上的积油。
附图说明
图1是现有的涡轮增压器的结构示意图;
图2是图1中的密封套的结构示意图;
图3是本实用新型的涡轮增压器的结构示意图;
图4是图3中的止推浮动一体轴承的立体结构示意图;
图5是图3中的止推浮动一体轴承的剖视图;
图6是图4中的止推端面的示意图;
图7是图6中的A-A向局部剖视放大图;
图8是图3中的密封套的示意图;
图9是图3中的压气端密封结构部分的结构示意图;
图中:1、涡轮壳;2、中间体;21、进油孔;22、出油孔;23、台阶;3、压气机壳;4、涡轮轴;41、凸台;5、浮动轴承;6、止推轴承;7、密封套;71、密封套本体;72、密封凹槽;73、甩油盘;74、密封圈;8、密封盖板;9、定距止推套;10、间隙;11、止推浮动一体轴承;111、半浮动轴承本体;112、轴承进油孔;113、定位孔;114、止推端面;1141、止推面部;1142、油楔面部;1143、贮油槽;12、压气端密封套;121、密封套本体;1211、第一端;1212、第二端;122、第一甩油槽;123、第一斜面甩油盘;124、第二甩油槽;125、第二斜面甩油盘;126、密封凹槽;127、密封圈;13、缝隙;14、润滑油腔;15、涡轮;16、压气机叶轮;17、定位螺钉。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明:
参照图3、图4、图5、图6以及图7,本实用新型的涡轮增压器,包括连接在一起的涡轮壳1、中间体2和压气机壳3,中间体2内转动安装有涡轮轴4,涡轮轴4的一端固定有涡轮15,涡轮15设置于涡轮壳1内,涡轮轴4的另一端固定安装有压气机叶轮16,压气机叶轮16安装于压气机壳3内,中间体2上设有进油孔21和出油孔22,涡轮轴4上套设有止推浮动一体轴承11,止推浮动一体轴承11包括半浮动轴承本体111,半浮动轴承本体111的内壁上设有径向载荷承载面,半浮动轴承本体111的两端面均为止推端面114,止推端面114上设有若干止推面部1141和若干油楔面部1142,油楔面部1142与相邻的止推面部1141相连接,止推面部1141为平面。为了解决由于离心力引起的止推端面114外缘端处润滑油泄流量增大,造成轴承承载力降低的问题,设计了带油封边的斜面结构的油楔面部1142结构。油楔面部1142设有低端和高端,油楔面部1142为从低端向高端逐渐向外凸起的斜面,该斜面在圆周的周向方向上有厚度变化,油楔面部1142的高端与相邻的止推面部1141相连接,油楔面部1142的高端与止推面部1141相齐平,形成周向油封边,有效地减小了止推端面外缘端处润滑油的泄流量。油楔面部1142的低端与相邻的止推面部1141之间设有贮油槽1143。进一步提高润滑油的贮留性。
涡轮轴4的涡轮端的外周面上环向固定设置有凸台41,凸台41与止推浮动一体轴承11的涡轮端的止推端面114相顶设置,且凸台41与止推浮动一体轴承11的涡轮端的止推端面114之间存在油膜间隙。
涡轮轴4的压气端套设有压气端密封套12,止推浮动一体轴承11的压气端的止推端面114与压气端密封套12的端面相顶设置,且止推浮动一体轴承11的压气端的止推端面114与压气端密封套12密封套的端面之间存在油膜间隙。
半浮动轴承本体11的侧壁上设有轴承进油孔112,半浮动轴承本体11的内壁上含有若干个轴向延伸的油道,油道连通至轴承进油孔112和止推端面114。
半浮动轴承本体11的内壁上开设有定位孔113,本实用新型的止推浮动一体轴承11安装于涡轮增压器的涡轮轴4上时,通过定位螺钉17将半浮动轴承本体11与中间体2固定连接,使半浮动轴承本体11周向定位。
本实用新型的止推浮动一体轴承,安装于涡轮增压器中,润滑油从半浮动轴承本体11上的轴承进油孔112进入,沿着半浮动轴承本体11的内壁上的油道,流至半浮动轴承本体11的止推端面114上,形成油膜,用于承受来自涡轮增压器压气机端和涡轮端的轴向推力,实现止推功能,并通过半浮动轴承本体11内壁上的径向载荷承载面来承受涡轮增压器的径向力,本实用新型提供的此种新型轴承结构,将径向浮动和轴向止推集成一体,简化了组装工艺,使涡轮增压器结构更加紧凑,提高了生产效率;既能够承受增压器工作中受到的轴向推力,又能保证轴承的内外表面都形成油膜,避免了止推面磨损失效,且大大的减少了涡轮增压器轴承支撑系统的零部件数目,减少了摩擦副的数目,进而减少旋转中的摩擦损失,提升了轴系效率,并改善了涡轮增压器的响应性。
参照图3、图8以及图9,本实用新型的涡轮增压器中,压气端密封套12包括密封套本体121,定义密封套本体121的一端为其第一端1211,其相对的另一端为第二端1212,自密封套本体121的第一端1211至其第二端1212的外周面上依次设置有第一甩油槽122、第一斜面甩油盘123、第二甩油槽124和第二斜面甩油盘125,第一斜面甩油盘123设于第一甩油槽122与第二甩油槽124之间,第二斜面甩油盘125设置于密封套本体121的第二端1212端部的外缘面上。
第一斜面甩油盘123远离密封套本体121的第二端1212的端面,以及第二斜面甩油盘125远离密封套本体121的第二端1212的端面均为环形斜面,环形斜面自内侧向外侧逐渐向密封套本体121的第二端1212倾斜。此处,环形斜面的内侧为靠近密封套本体121的轴心线的一侧,环形斜面的外侧为远离密封套本体121的轴心线的一侧。
第一斜面甩油盘123靠近密封套本体121的第二端1212的端面,以及第二斜面甩油盘125靠近密封套本体121的第二端1212的端面均垂直于密封套本体121的轴心线。
优选的方案是,第一斜面甩油盘123的环形斜面,以及第二斜面甩油盘125的环形斜面与密封套本体121的轴心线的夹角为35~55°。
涡轮增压器在运行过程中,涡轮端的压力通常大于压气端的压力,涡轮轴转动过程中会产生朝向压气端的轴向力,本实用新型的涡轮增压器压气机端密封套,使用了两道斜面结构的甩油盘,更有利于甩油,两道甩油槽的设计,利于润滑油在甩油槽中聚集,并通过具有斜面的甩油盘甩入润滑油腔中,有效地防止了润滑油朝向密封盖板与密封套之间的间隙处移动,有效地防止了漏油,提高了涡轮增压器的耐负压能力。
本实用新型的涡轮增压器压气机端密封套,密封套本体121的外周面上间隔设置有两道密封凹槽126,两道密封凹槽126中均可设置密封圈127,两道密封凹槽126均位于密封套本体121的第一端1211至第一甩油槽122之间。实现了双重密封,从而提高了涡轮增压器的密封性,进一步提高了涡轮增压器的耐负压能力。
自第一甩油槽122处至第二斜面甩油盘125处之间的密封套本体121的外周面与中间体2的内壁之间围成有润滑油腔14,中间体2的内壁上对应润滑油腔14处设置有若干级台阶23,对应第一甩油槽122靠近密封套本体121的第一端1211的一侧,中间体2的内壁上设置第一级台阶,在朝向密封套本体121的第二端1212的方向上,若干级台阶23中的其它级台阶依次递进设置。台阶23的夹角处倒圆角。有利于被第一斜面甩油盘123和第二斜面甩油盘125甩到中间体2内壁上的润滑油及时下滑至润滑油腔14中,减少中间体2内壁上的积油。其中,第一台阶设于密封套本体121的第一端1211的一侧的位置,能使甩到中间体2的内壁上对应第一级台阶处的润滑油自第一台阶至第二级台阶的拐角处落下,而不会在此处积油,进一步有效地防止润滑油进入密封套本体121与中间体2之间的缝隙13,有效地防止了漏油。从而进一步提高了涡轮增压器的密封性,提高了涡轮增压器的耐负压能力。
以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例,其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准,任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换,也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.涡轮增压器,包括连接在一起的涡轮壳、中间体和压气机壳,所述中间体内转动安装有涡轮轴,所述中间体上设有进油孔和出油孔,其特征在于:所述涡轮轴上套设有止推浮动一体轴承,所述止推浮动一体轴承包括半浮动轴承本体,所述半浮动轴承本体的内壁上设有径向载荷承载面,所述半浮动轴承本体的两端面均为止推端面,所述止推端面上设有若干止推面部和若干油楔面部,所述油楔面部与相邻的所述止推面部相连接,所述止推面部为平面;
所述涡轮轴的涡轮端的外周面上环向固定设置有凸台,所述凸台与所述止推浮动一体轴承的涡轮端的止推端面相顶设置,且所述凸台与所述止推浮动一体轴承的涡轮端的止推端面之间存在油膜间隙;
所述涡轮轴的压气端套设有压气端密封套,所述止推浮动一体轴承的压气端的止推端面与所述压气端密封套的端面相顶设置,且所述止推浮动一体轴承的压气端的止推端面与所述压气端密封套的端面之间存在油膜间隙。
2.如权利要求1所述的涡轮增压器,其特征在于:所述半浮动轴承本体的侧壁上设有进油孔,所述半浮动轴承本体的内壁上含有若干个轴向延伸的油道,所述油道连通至所述进油孔和所述止推端面。
3.如权利要求2所述的涡轮增压器,其特征在于:所述油楔面部的低端与相邻的所述止推面部之间设有贮油槽。
4.如权利要求3所述的涡轮增压器,其特征在于:所述油楔面部设有低端和高端,所述油楔面部为从低端向高端逐渐向外凸起的斜面,所述油楔面部的高端与相邻的所述止推面部相连接,所述止推面部与所述油楔面部的高端相齐平。
5.如权利要求4所述的涡轮增压器,其特征在于:所述半浮动轴承本体的内壁上开设有定位孔。
6.如权利要求1至5任一项所述的涡轮增压器,其特征在于:所述压气端密封套包括密封套本体,定义所述密封套本体的一端为其第一端,其相对的另一端为第二端,自所述密封套本体的第一端至其第二端的外周面上依次设置有第一甩油槽、第一斜面甩油盘、第二甩油槽和第二斜面甩油盘,所述第一斜面甩油盘设于所述第一甩油槽与所述第二甩油槽之间,所述第二斜面甩油盘设置于所述密封套本体的第二端端部的外缘面上;
所述第一斜面甩油盘远离所述密封套本体的第二端的端面,以及所述第二斜面甩油盘远离所述密封套本体的第二端的端面均为环形斜面,所述环形斜面自内侧向外侧逐渐向所述密封套本体的第二端倾斜。
7.如权利要求6所述的涡轮增压器,其特征在于:所述第一斜面甩油盘靠近所述密封套本体的第二端的端面,以及所述第二斜面甩油盘靠近所述密封套本体的第二端的端面均垂直于所述密封套本体的轴心线。
8.如权利要求7所述的涡轮增压器,其特征在于:所述密封套本体的外周面上间隔设置有两道密封凹槽,两道所述密封凹槽均位于所述密封套本体的第一端至所述第一甩油槽之间。
9.如权利要求8所述涡轮增压器,其特征在于:自所述第一甩油槽处至所述第二斜面甩油盘处之间的密封套本体的外周面与中间体的内壁之间围成有润滑油腔,所述中间体的内壁上对应所述润滑油腔处设置有若干级台阶。
10.如权利要求9所述涡轮增压器,其特征在于:所述台阶的夹角处倒圆角。
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