CN216894619U - 用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其包括在第一和第二轴端之间延伸的轴。涡轮机叶轮被联接到第一轴端上，并且轴承壳体限定轴承壳体内部并且围绕轴设置。涡轮机壳体限定涡轮机壳体内部并且围绕涡轮机叶轮设置。密封组件包括围绕轴设置并在靠近涡轮机叶轮的第一壳端和远离涡轮机叶轮的第二壳端之间延伸的壳。密封组件还包括环，该环设置在轴与壳之间，这样使得环在轴与环之间在径向上不受壳阻碍。密封组件进一步包括联接到第二壳端和环上的可变形部件，并且是与环一起可移动的以便密封轴承壳体内部和涡轮机壳体内部。

Description

用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器

技术领域

本发明总体上涉及一种包括密封组件的涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器接收来自车辆的内燃机的排气并且将压缩空气输送至内燃机。涡轮增压器用于增加内燃机的功率输出，减少内燃机的燃料消耗，并减少由内燃机产生的排放物。通过涡轮增压器将压缩空气输送至内燃机允许内燃机更小，还能够产生与更大的、自然吸气式内燃机相同或相似的马力的量。在车辆中使用较小的内燃机减少了车辆的质量和空气动力学迎风面积，这有助于减少内燃机的燃料消耗并改善车辆的燃料经济性。

典型的涡轮增压器包括在第一轴端与第二轴端之间沿着轴线延伸的轴。涡轮增压器进一步包括联接到轴的第一轴端上的涡轮机叶轮，以及联接到轴的第二轴端上的压缩机叶轮。涡轮机叶轮和压缩机叶轮是与轴一起可旋转的。具体地，来自内燃机的通常包含浪费的能量的排气用于驱动涡轮机叶轮，涡轮机叶轮用于驱动轴，并且进而驱动压缩机叶轮以将压缩空气输送到内燃机。典型的涡轮增压器还包括轴承壳体和涡轮机壳体，轴承壳体限定了轴承壳体内部并且围绕轴设置，涡轮机壳体限定了涡轮机壳体内部并且围绕涡轮机叶轮设置。

在一些涡轮增压器中，包括用于密封轴承壳体内部和涡轮机壳体内部的密封组件。典型地，润滑剂存在于轴承壳体内部中，并且密封组件限制润滑剂进入涡轮机壳体内部。此外，排气通常存在于涡轮机壳体内部中并且包含未燃烧的碳和燃烧的腐蚀性副产物，并且密封组件限制排气与润滑剂相互作用。然而，本领域已知的密封组件遭受缺陷，特别是涉及密封存在于涡轮机壳体内部中的高温排气，其中排气的高温被传递(特别是通过传导)到轴承壳体内部。

这些缺陷包括但不限于排气从涡轮机壳体内部到轴承壳体内部的窜漏，以及润滑剂从轴承壳体内部到涡轮机壳体内部的泄漏。排气的窜漏和润滑剂的泄漏都降低了润滑剂的质量。本领域已知的密封组件缺乏温度稳定性以减少排气的窜漏和润滑剂的泄漏，并且因此降低了密封组件和涡轮增压器的寿命、耐久性和可靠性。此外，本领域已知的试图解决这些缺陷的密封组件不利地增加了涡轮增压器的轴向长度。

因此，仍然需要提供一种用于涡轮增压器的改进的密封组件，其限制排气从涡轮机壳体内部到轴承壳体内部的窜漏并且限制润滑剂从轴承壳体内部到涡轮机壳体内部的泄漏。

发明内容

涡轮增压器将压缩空气输送到内燃机。涡轮增压器包括在第一轴端与第二轴端之间沿着轴线延伸的轴。涡轮机叶轮联接到轴的第一轴端。轴承壳体围绕轴设置，并且轴承壳体限定了轴承壳体内部。涡轮机壳体围绕涡轮机叶轮设置，并且涡轮机壳体限定了涡轮机壳体内部。涡轮增压器还包括用于密封轴承壳体内部和涡轮机壳体内部的密封组件。

密封组件包括围绕轴设置的壳。壳在靠近涡轮机叶轮的第一壳端与远离涡轮机叶轮的第二壳端之间沿着轴线延伸。密封组件还包括环，该环设置在轴与壳之间，这样使得环在轴与环之间在径向上不受壳阻碍。密封组件进一步包括联接到壳的第二壳端并且联接到环的可变形部件。可变形部件是与环一起可移动的以密封轴承壳体内部和涡轮机壳体内部。

润滑剂可以存在于轴承壳体内部中，并且排气可以存在于涡轮机壳体内部中并且可以含有未燃烧的碳和腐蚀性的燃烧副产物。密封组件限制可能存在于涡轮机壳体内部中的高温排气被转移(特别是通过传导)到轴承壳体内部。密封组件还限制排气从涡轮机壳体内部向轴承壳体内部的窜漏。此外，密封组件限制润滑剂从轴承壳体内部到涡轮机壳体内部的泄漏。因此，密封组件通过减少排气中未燃烧的碳和腐蚀的燃烧副产物从转移到润滑剂而限制排气的窜漏和润滑剂的泄漏，从而防止润滑剂的质量降低。

更具体地，因为密封组件包括设置在轴与壳之间的环，使得环在轴与环之间在径向上不受壳的阻碍，所以密封组件在涡轮增压器的运行过程中存在的高温下是热稳定的，从而防止密封组件热降解(例如熔融)。环在轴与环之间在径向上不受壳的阻碍导致密封组件能够在靠近轴的位置提离，因此消除了对与轴接触的易于热降解的O形环的需要。

因此，由于防止了密封组件的热降解，所以密封组件减少了排气的窜漏和润滑剂的泄漏，从而通过保持润滑剂的质量而增加了密封组件和涡轮增压器的寿命。这样，密封组件提高了涡轮增压器的耐久性和可靠性。此外，密封组件能够密封轴承壳体内部和涡轮机壳体内部而不显著增加涡轮增压器的轴向长度。

附图说明

本发明的其他优点将很容易被理解，因为当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述将容易地理解本发明的其他优点，其中：

图1是涡轮增压器的示意图，涡轮增压器具有沿着轴线在联接到涡轮机叶轮上的第一轴端与联接到压缩机叶轮上的第二轴端之间延伸的轴，限定了轴承壳体内部的轴承壳体，以及限定了涡轮机壳体内部的涡轮机壳体；

图2是涡轮增压器的截面视图，涡轮增压器包括密封组件，密封组件包括在第一壳端与第二壳端之间延伸的壳、可变形部件、环、以及隔离器；

图3是涡轮增压器的截面图，其中密封组件包括密封构件、座槽和至少部分地设置在座槽中的活塞环；

图4是涡轮增压器的截面视图，其中密封组件包括波纹管，波纹管具有背离轴径向延伸并且固定地联接至壳的第二壳端的第一波纹管端，并且具有固定地联接至环以允许波纹管随环移动的第二波纹管端；

图5是涡轮增压器的截面视图，其中密封组件包括波纹管的第二波纹管端，第二波纹管端朝向轴径向向内延伸；

图6是涡轮增压器的截面视图，其中壳的第二壳端朝向轴径向向内延伸并且呈现联接表面，可变形部件联接到联接表面上；

图7是波纹管的第二波纹管端的透视图，其中波纹管的第二波纹管端限定多个孔；

图8是波纹管的第二波纹管端的透视图，其中波纹管的第二波纹管端限定多个凹口；

图9A是波纹管的第二波纹管端的透视图，其中波纹管的第二波纹管端的外表面限定多个凹槽；

图9B是波纹管的第二波纹管端的透视图，其中波纹管的第二波纹管端的内表面限定多个凹槽；

图10是波纹管的第二波纹管端的透视图，其中波纹管的第二波纹管端成形为具有多个波纹；以及

图11是波纹管的第二波纹管端的透视图，其中波纹管的第二波纹管端成形为具有多个突起。

具体实施方式

参考附图，其中在全部几个视图中相同的数字表示相同的部件，涡轮增压器10在图1中示意性地示出。涡轮增压器10将压缩空气输送至内燃机。涡轮增压器10包括在第一轴端14与第二轴端16之间沿着轴线A延伸的轴12。应当理解，第一和第二轴端14，16不必是轴12的确切末端。涡轮机叶轮18联接到轴12的第一轴端14。轴承壳体20围绕轴12设置，并且轴承壳体20限定轴承壳体内部22。涡轮机壳体24围绕涡轮机叶轮 18设置，并且涡轮机壳体24限定了涡轮机壳体内部26。

应当理解，涡轮增压器10还可以包括压缩机叶轮40和压缩机壳体42，压缩机壳体限定了压缩机壳体内部44并且围绕压缩机叶轮40设置，如图 1所示。虽然不要求，但还应理解，涡轮机壳体24可以是双蜗壳涡轮机壳体、双涡旋涡轮机壳体或单入口涡轮机壳体。

涡轮增压器10还包括用于密封轴承壳体内部22和涡轮机壳体内部26 的密封组件28。密封组件28包括围绕轴12设置的壳30。壳30在靠近涡轮机叶轮18的第一壳端32与远离涡轮机叶轮18的第二壳端34之间沿着轴线A延伸。应当理解，第一和第二壳端32，34不必是壳30的确切末端。密封组件28还包括环36，环36设置在轴12与壳30之间，这样使得环 36在轴12与环36之间在径向上不受壳30的阻碍。换言之，壳30径向地设置在轴12与环36之间。这样，壳30打开或半打开。密封组件28进一步包括联接到壳30的第二壳端34上并且联接到环36上的可变形部件38。应当理解，可变形部件38可相对于壳30的第二壳端34，相对于环36，或相对于壳30的第二壳端34和相对于环36自由旋转，同时仍联接到壳 30的第二壳端34和环36。可变形部件38是与环36一起可移动的以密封轴承壳体内部22和涡轮机壳体内部26。

润滑剂可以存在于轴承壳体内部22中，并且排气可以存在于涡轮机壳体内部26中并且可以含有未燃烧的碳和腐蚀性的燃烧副产物。密封组件28限制了可能存在于涡轮机壳体内部26中的排气中的高温被转移(特别是通过传导)到轴承壳体内部22。密封组件还限制排气从涡轮机壳体内部26向轴承壳体内部22的窜漏。此外，密封组件28限制润滑剂从轴承壳体内部22到涡轮机壳体内部26的泄漏。因此，密封组件28通过减少排气中未燃烧的碳和腐蚀的燃烧副产物从转移到润滑剂而限制排气的窜漏和润滑剂的泄漏，从而防止润滑剂的质量降低。

此外，密封组件28限制排气窜漏进入内燃机的曲轴箱，其然后可以再循环进入内燃机的进气系统。可以再循环到进气系统中的润滑剂、未燃烧的碳和腐蚀性副产物可以自身沉积在进气系统的部件上，从而降低进气系统的性能。进气系统的部件包括但不限于内燃机的进气歧管、内燃机的阀、涡轮增压器10的压缩机叶轮40、压缩机壳体42的压缩机壳体内部 44或中间冷却器。

更具体地，因为密封组件28包括设置在轴12与壳30之间的环36，使得环36在轴12与环36之间在径向上不受壳30的阻碍，密封组件28 在涡轮增压器10的运行过程中存在的高温(例如，约300摄氏度)下是热稳定的，从而防止密封组件28热降解(例如，熔融或氧化)。环36在轴12与环36之间在径向上不受壳30的阻碍导致密封组件28能够提离靠近轴12，因此消除了对与轴12接触的易于热降解的环的需要。

因此，因为防止了密封组件28的热降解，所以密封组件28减少了排气的窜漏和润滑剂的泄漏，从而通过维持润滑剂的质量来增加密封组件28 和涡轮增压器10的寿命。这样，密封组件提高了涡轮增压器和内燃机的耐久性和可靠性。此外，密封组件28能够密封轴承壳体内部22和涡轮机壳体内部26而不显著增加涡轮增压器10的轴向长度。

在一些实施例中，壳30在第一壳端32处具有凸缘46，凸缘径向地延伸离开轴线A并且直接联接到轴承壳体20上以防止壳30轴向地移动离开涡轮机叶轮18。凸缘46可以沿着轴线A与轴承壳体20间隔开，使得凸缘 46设置在轴承壳体20与涡轮机叶轮18之间，如图2-6所示。换句话说，在这个实施例中，轴承壳体20不是轴向地设置在凸缘46与涡轮机叶轮18 之间，使得凸缘46在轴向上不受凸缘46与涡轮机叶轮18之间的轴承壳体20的阻碍。可替代地，轴承壳体20可以限定孔口，凸缘46设置在孔口内，使得凸缘46在轴向位在凸缘46与涡轮机叶轮18之间受轴承壳体 20阻碍。凸缘46可以完全围绕轴线A延伸，或者可以仅部分围绕轴线A 延伸。凸缘46可以具有远离轴线A径向地延伸的多个区段，这些区段围绕轴线A彼此径向地间隔开。

凸缘46可以具有径向表面48，径向表面48面向轴承壳体20并且可与轴承壳体20接触以防止壳30轴向移动离开涡轮机叶轮18。凸缘46还可以具有背离轴线A的轴向表面50。虽然不要求，但是轴向表面50可以面向轴承壳体20，可以面向隔热屏、可以面向插入件、和/或可以面向环形圈。在凸缘46的轴向表面50面向轴承壳体20的实施例中，可以在凸缘46的轴向表面50与轴承壳体20之间限定空间52。虽然不要求，但还应理解的是，凸缘46可以直接联接到轴承壳体20上，使得凸缘46与轴承壳体20直接接触，或使得凸缘46相对于轴承壳体20在空间上固定。在一个非限制性实例中，凸缘46可以与插入件或环形环接触，其进而可以相对于轴承壳体20在空间上固定。

在一些实施例中，可变形部件38配置成用于将环36朝向涡轮机叶轮 18偏置。可变形部件38可以抵靠壳30的第二壳端34施加第一力，并且第一力可以背离涡轮机叶轮18施加。然而，在第一力施加在壳30的第二壳端34上并且壳30具有凸缘46的实施例中，壳30的凸缘46防止壳30 的第二壳端34轴向移动远离涡轮机叶轮18。因此，在这些实施例中，壳体30的第二壳端34是静止的，并且可变形部件38抵靠环36施加第二力以将环36朝向涡轮机叶轮18偏置。在可变形部件38配置成用于将环36 朝向涡轮机叶轮18偏置的实施例中，可变形部件38可以是弹簧。弹簧可以是但不限于锥形弹簧、波形弹簧、螺旋弹簧，压缩弹簧和/或盘形或蝶形弹簧。

此外，还应理解的是，壳30和轴承壳体20可以是彼此过盈配合的，并且壳30的凸缘46也可以是与轴承壳体20过盈配合的。在壳30与轴承壳体20过盈配合的实施例中，壳30和凸缘46可以相对于轴承壳体20旋转地且轴向地固定并且可以相对于轴承壳体20密封。

在一些实施例中，如图2、3和6所示，壳30的第二壳端34朝向轴 12径向向内延伸。壳30的第二壳端34可以朝向轴12径向向内延伸并且具有联接表面54，可变形部件38可以联接到联接表面54上。在可变形部件38配置成用于将环36朝向涡轮机叶轮18偏置的实施例中，可以抵靠壳30的第二壳端34施加第一力，第二壳端34朝向轴12径向向内延伸。壳30的第二壳端34还可以帮助限制排气接触可变形部件38，从而用作对排气的防护并且延长可变形部件38的寿命、耐久性和可靠性。更具体地，泄漏到轴承壳体内部22中的任何排气可以在接触可变形部件38时受到部分地包围可变形部件38的壳30的第二壳端34的限制。在壳30的第二壳端34朝向轴12径向向内延伸的实施例中，壳30的横截面为大致L形或大致Z形。

可替代地，如图4和图5所示，壳30的第二壳端34可以远离涡轮机叶轮18轴向地延伸。在这些实施例中，外、壳30仍可具有可变形部件38 可联接到的联接表面54。联接表面54可以背离轴线A径向地延伸并且背对涡轮机叶轮18，如图4和图5所示。可替代地，联接表面54可以沿着轴线A轴向地延伸，并且可以面向轴12或可以背对轴12。

在一些实施例中，可变形部件38设置在轴12与壳30之间，使得可变形部件38在轴12和可变形部件38之间在径向上不受壳30阻碍。在实施例中，壳30打开或半打开。在壳30的第二壳端34轴向远离涡轮机叶轮18延伸并且可变形部件38设置在轴12与壳30之间使得可变形部件38 在轴12与可变形部件38之间在径向上不受壳30阻碍的实施例中，壳是打开的。换言之，在这些实施例中，可变形部件38在打开时在截面中的四个侧面中的一个侧面上由壳30封闭。在壳30的第二壳端34朝向轴12 径向向内延伸并且可变形部件38设置在轴12与壳30之间使得可变形部件38在不径向上不受轴12与可变形部件38之间的壳30的阻碍的实施例中，壳30是半开的。换言之，在这些实施例中，可变形部件38在半打开时在截面中的四个侧面中的两个侧面上由壳30封闭。

类似地，在壳30的第二壳端34轴向远离涡轮机叶轮18延伸并且环 36设置在轴12与壳30之间使得环36在轴12与可变形部件36之间在径向上不受壳30阻碍的实施例中，壳是打开的。换言之，在这些实施例中，环36在打开时在截面中的四个侧面中的一个侧面上由壳30封闭。在壳30 的第二壳端34朝向轴12径向向内延伸并且环36设置在轴12与壳30之间使得环36在不径向上不受轴12与环36之间的壳30的阻碍的实施例中，壳30是半开的。换言之，在这些实施例中，环36在半打开时在截面中的四个侧面中的两个侧面上由壳30封闭。

应当理解的是，壳30可以是半打开的并且在轴12与可变形部件38 之间在径向上阻碍可变形部件38，而不在轴12与环36之间在径向上阻碍环36。

为了进一步限制排气的窜漏和润滑剂的泄漏，轴12可以限定座槽56，并且密封组件28可以进一步包括设置在壳30与轴12之间并且至少部分地在由轴12限定的座槽56中的活塞环36。轴12还可以限定第二座槽、第三座槽或多于三个的座槽、第二活塞环、第三活塞环或多于三个的活塞环可以至少部分地设置在第二座槽、第三座槽或多于三个的座槽中。活塞环58通过限定曲折的流动路径而形成迷宫式密封件。

应理解的是，轴12可以限定座槽56而不使活塞环58至少部分地设置在座槽56中，同时仍中断从高温涡轮机壳体内部26通过轴12到轴承壳体内部22以及到润滑剂的热传导。在轴12限定座槽56而不使活塞环 58至少部分地设置在座槽56中的实施例中，座槽56可用作热壅塞以减少流向密封组件28的热流。

虽然不要求，但涡轮增压器10典型地还包括围绕轴12设置的用于支撑轴12的旋转的轴承60。轴承60可以是但不限于轴颈轴承、滚珠轴承、滚子轴承、半浮动衬套或完全浮动衬套。

在一些实施例中，如图4-6所示，密封组件28进一步包括间隔件62，间隔件62沿着轴线A延伸，设置在可变形部件38与轴12之间，并且设置在环36与轴12之间。间隔件62还可以至少部分地设置在轴承60与轴 12之间。间隔件62可以防止轴承60与密封组件28之间的接触，由此防止在轴承60围绕轴线A旋转时由于与轴承60的接触而对密封组件28造成潜在损坏。间隔件62可以包括具有低导热性的材料以限制从轴12到轴承60、轴承壳体内部22、壳30、环36以及可变形部件38的热传递。优选地，由于钛的低导热性，间隔件62可包括钛。然而，应当理解，间隔件62可包括其它材料，包括但不限于铝、钢、铁、铅、铜、黄铜、青铜和/或塑料和聚合物材料。

密封组件28可以进一步包括密封构件64，密封构件64设置在环36 与壳30之间，这样使得环36设置在密封构件64与轴12之间。密封构件 64可以是O形环、垫圈、凸缘密封件、翻转密封件、方形环、X形环、管状环、C形环、填料和/或任何弹性体或金属材料，这些材料可以在环36 与壳30之间形成不透流体的屏障，同时可以与环36一起移动以密封轴承壳体内部22和涡轮机壳体内部26。还应当理解，密封组件28可以包括设置在环36与壳30之间的两个或更多个密封构件64。虽然没有限制意味，密封构件64可以包括全氟弹性体、碳氟化合物和/或硅酮。密封组件28中的部件的布置防止密封组件达到足够高的温度以引起密封构件64的失效。

环36可以具有面向涡轮机叶轮18的第一密封表面66。第一密封表面66可以是平坦的。在一个实施例中，如图2所示，密封组件可以进一步包括联接到轴12上的隔离器68，并且隔离器68可以具有第二密封表面70，第二密封表面70可以与环36的第一密封表面66相接触以密封轴承壳体内部22和涡轮机壳体内部26。应当理解，隔离器68的横截面可以相对较薄，以限制热量从轴12传递到隔离器68。还应当理解，第二密封表面70 可以是平坦的。

因为环36可与可变形部件38一起移动，所以环36的第一密封表面 66可接触隔离器68的第二密封表面70。更具体地，在涡轮增压器10的运行之前，环36的第一密封表面66与隔离器68的第二密封表面70接触。在涡轮增压器10的运行过程中，在环36的第一密封表面66与隔离器68 的第二密封表面70之间产生了膜压力。

膜压力推靠在环36的第一密封表面66上，并且因此推靠在可变形部件38上，以将环36的第一密封表面66移动远离隔离器68的第二密封表面70，从而在它们之间形成间隙。换一种说法，在涡轮增压器10的运行过程中，环36可以提离隔离器68。存在于间隙中的膜压力是防止排气窜漏和润滑剂泄漏的屏障，并且因此在减少动力摩擦损失的同时维持密封。如本领域中所提及的，在环36的第一密封表面66与隔离器68的第二密封表面70之间的间隙中产生的膜压力总体上使密封组件28成为非接触面密封件。

隔离器68和轴12可以一起在其间限定隔离腔72以进一步密封轴承壳体内部22和涡轮机壳体内部26。隔离腔72中断了从高温涡轮机壳体内部26通过轴12到轴承壳体内部22并且因此也到润滑剂的热传导。隔离器68和隔离腔72还可以防止密封构件64的温度升高到密封构件64的失效点。更具体地，在涡轮增压器10和内燃机运行之后存在并储存在涡轮机壳体内部26中的高温(例如约400摄氏度)的热浸回过程中，隔离器 68和隔离腔72可以防止密封构件64由于热降解和/或弹性损失而被固定在压缩中。

隔离器68可以包括具有低导热性的材料以限制从轴12到轴承60、轴承壳体内部22、壳30、环36以及可变形部件38的热传递。优选地，隔离器68可以包括钛，因为钛的热导率极低。然而，应当理解，隔离器68 可包括其它材料，包括但不限于铝、钢、铁、铅、铜、黄铜、青铜和/或塑料和聚合物材料。

隔离器68在截面中可以是总体上L形或总体上Z形的。隔离器68还可以固定地联接到轴12上。虽然不要求，但隔离器68可以激光焊接到轴 12上、电阻焊接到轴12上、点焊到轴12上、钎焊到轴12上、软焊到轴 12上、机械固定到轴12上、与轴12压配合和/或与轴12整体铸造以固定地联接到轴12上。因此，隔离器68可以与轴12旋转地联接，使得隔离器68与轴12一起旋转。隔离件68还可以限定压力产生凹槽，用于在轴 12旋转时在环36的第一密封表面66与隔离件68的第二密封表面70之间产生膜压力。特别地，压力产生凹槽可以是螺旋形的。

在另一个实施例中，如图3-6所示，轴12具有第三密封表面74，第三密封表面74可以与环36的第一密封表面66相接触以密封轴承壳体内部22和涡轮机壳体内部26。应当理解，第三密封表面74可以是平坦的。因为环36可与可变形部件38一起移动，所以环36的第一密封表面66可接触轴12的第三密封表面74。更具体地，在涡轮增压器10的运行之前，环36的第一密封表面66与轴12的第三密封表面74接触。在涡轮增压器 10的运行过程中，在环36的第一密封表面66与轴12的第三密封表面74 之间产生了膜压力。膜压力推靠在环36的第一密封表面66上，并且因此推靠在可变形部件38上，以将环36的第一密封表面66移动远离轴12的第三密封表面74，从而在它们之间形成间隙。换一种说法，在涡轮增压器 10的运行过程中，环36可以提离轴12。存在于间隙中的膜压力是防止排气窜漏和润滑剂泄漏的屏障，并且因此在减少动力摩擦损失的同时维持密封。在环36的第一密封表面66与轴12的第三密封表面74之间的间隙中产生的膜压力总体上使密封组件28成为非接触面密封件。

在其他实施例中，如图4-6所示，可变形部件38是具有波纹构造的波纹管76。波纹管76可以随着环36的移动而膨胀和收缩。应当理解，波纹管76还可以配置成用于将环36朝向涡轮机叶轮18偏置。波纹管76可以抵靠壳30的第二壳端34施加第一力，并且第一力可以背离涡轮机叶轮18 施加。然而，在第一力施加在壳30的第二壳端34上并且壳30具有凸缘46的实施例中，壳30的凸缘46可以防止壳30的第二壳端34轴向移动远离涡轮机叶轮18。因此，在这些实施例中，壳体30的第二壳端34是静止的，并且波纹管76抵靠环36施加第二力以将环36朝向涡轮机叶轮18偏置。

在一些实施例中，如图6所示，壳30的第二壳端34朝向轴12径向向内延伸。在波纹管76配置成用于将环36朝向涡轮机叶轮18偏置的实施例中，抵靠壳30的第二壳端34施加第一力，第二壳端34朝向轴12径向向内延伸。壳30的第二壳端34还可以帮助限制排气接触波纹管76，从而用作对排气的防护并且延长波纹管76的寿命、耐久性和可靠性。更具体地，泄漏到轴承壳体内部22中的任何排气可以在接触可变形部件38时受到部分地包围可变形部件38的壳30的第二壳端34的限制。

波纹管76可以具有第一波纹管端78，第一波纹管端78远离轴12径向地延伸并且固定地联接到壳30的第二壳端34上。虽然不要求，但是波纹管76的第一波纹管端78可以激光焊接至壳30的第二壳端34，电阻焊接至壳30的第二壳端34，点焊至壳30的第二壳端34，钎焊至壳30的第二壳端34，软焊至壳30的第二壳端34，机械地固定联接至壳30的第二壳端34，与壳30的第二壳端34压配合和/或与壳30的第二壳端34整体地铸造。

波纹管76还具有与第一波纹管端78相对的第二波纹管端80。应当理解，第一波纹管端78和第二波纹管端80不必是波纹管76的确切末端。波纹管76的第二波纹管端80可以固定地联接到环36以允许波纹管76可与环36一起移动。在一些实施例中，如图4-6所示，波纹管76的第二波纹管端80由环36包围。环36可以包括碳、氮化硅、陶瓷、铝、钢、铁、铅、铜、黄铜、青铜、和/或塑料和聚合物材料。虽然没有限制意味，环 36可以模制到波纹管76的第二波纹管端80上，或者环36可以烧结到波纹管76的第二波纹管端80上。

在一些实施例中，波纹管76的第二波纹管端80沿着轴线A朝向涡轮机叶轮18延伸。在实施例中，如图4和6所示，波纹管76的第二波纹管端80可由环36包围，使得仅波纹管76的沿着轴线A延伸的部分由环36 包围。应当理解，第二波纹管端80不必是波纹管76的确切末端。

可替代地，在其他实施例中，第二波纹管端80或者如图5所示朝向轴12径向向内延伸，或者远离轴12径向向外延伸。在波纹管76的第二波纹管端80被环36包围的实施例中，波纹管76的第二波纹管端80可以相对于波纹管76开始被环36包围的位置成角度。相对于波纹管76开始被环36包围的位置倾斜波纹管76的第二波纹管端80增加了波纹管76与环36联接的强度。换言之，波纹管76的第二波纹管端80相对于波纹管 76开始被环36包围的位置倾斜，防止了在涡轮增压器10的运行过程中或当环36与波纹管76一起移动时波纹管76的第二波纹管端80从环36移除(例如，拉出)。

如图7-9B所示，第二波纹管端80可以限定由环36包围的多个孔82、凹槽84和凹口86中的至少一个。可由环36限定的多个孔82、多个凹槽 84和/或多个凹口86增加波纹管76联接到环36的强度。换言之，可以由第二波纹管端80限定的多个孔82、多个凹槽84和/或多个凹口86进一步防止了波纹管76的第二波纹管端80在涡轮增压器10的运行过程中或者当环36与波纹管76一起移动时从环36移除(例如，拉出)。应当理解，多个凹槽84可以限定在第二波纹管端80的外表面上，如图9A所示，可以限定在第二波纹管端80的内表面上，如图9B所示，或者可以限定在第二波纹管端80的内表面和外表面上。

此外，第二波纹管端80可以成形为具有由环36包围的多个波纹88 和/或多个突起90，分别如图10和11所示。可以与第二波纹管端80一起成形的多个波纹88和/或多个突起90增加波纹管76联接至环36的强度。换言之，可以与第二波纹管端80一起成形的多个波纹88和/或多个突起 90进一步防止了波纹管76的第二波纹管端80在涡轮增压器10的运行过程中或者当环36与波纹管76一起移动时从环36移除(例如，拉出)。

应当理解的是，壳30、环36、或壳30和环36两者都可以包括防旋转特征以防止壳30、环36、或壳30和环36两者相对于轴承壳体20旋转。

已经以示例性方式描述了本发明，并且应当理解，所使用的术语旨在具有描述词语的性质而不是限制。根据以上教导，本发明的许多修改和变化是可能的，并且本发明可以以不同于具体描述的方式实施。

Claims (20)

1.一种用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，所述涡轮增压器包括：

轴，其在第一轴端和第二轴端之间沿着轴线延伸；

涡轮机叶轮，其联接到所述轴的所述第一轴端上；

轴承壳体，其围绕所述轴设置并且限定轴承壳体内部；

涡轮机壳体，其围绕所述涡轮机叶轮设置并且限定涡轮机壳体内部；以及

密封组件，其用于密封所述轴承壳体内部和所述涡轮机壳体内部，所述密封组件包括：

壳，其围绕所述轴设置并且在靠近所述涡轮机叶轮的第一壳端与远离所述涡轮机叶轮的第二壳端之间沿着所述轴线延伸；

环，其设置在所述轴与所述壳之间，使得所述环在所述轴与所述环之间在径向上不受所述壳阻碍；以及

可变形部件，其联接至所述壳的所述第二壳端和所述环，并且可与所述环一起移动以密封所述轴承壳体内部和所述涡轮机壳体内部。

2.根据权利要求1所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述壳在所述第一壳端处具有凸缘，所述凸缘径向地延伸离开所述轴线并且直接联接到所述轴承壳体上，以防止所述壳轴向地移动离开所述涡轮机叶轮。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述可变形部件配置成用于将所述环朝向所述涡轮机叶轮偏置。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述壳的所述第二壳端朝向所述轴径向向内延伸。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述可变形部件设置在所述轴与所述壳之间，使得所述可变形部件在所述轴与所述可变形部件之间在径向上不受所述壳阻碍。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述轴限定了座槽，其中所述密封组件进一步包括设置在所述壳与所述轴之间并且至少部分地在所述座槽中的活塞环。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述密封组件进一步包括沿着所述轴线延伸的间隔件，所述间隔件设置在所述可变形部件与所述轴之间，并且设置在所述环与所述轴之间。

8.根据权利要求7所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中所述间隔件包括钛。

9.根据权利要求1或权利要求2所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述密封组件进一步包括密封构件，所述密封构件设置在所述环与所述壳之间，这样使得所述环设置在所述密封构件与所述轴之间。

10.根据权利要求1或权利要求2所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述环具有面向所述涡轮机叶轮的第一密封表面，并且其中所述密封组件进一步包括隔离器，所述隔离器联接到所述轴上并且具有第二密封表面，所述第二密封表面可与所述环的所述第一密封表面接触以密封所述轴承壳体内部和所述涡轮机壳体内部。

11.根据权利要求10所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述隔离器和所述轴一起在其间限定了隔离腔以进一步密封所述轴承壳体内部和所述涡轮机壳体内部。

12.根据权利要求10所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述隔离器包括钛。

13.根据权利要求10所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述隔离器固定地联接到所述轴上。

14.根据权利要求1或权利要求2所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述环具有面向所述涡轮机叶轮的第一密封表面，并且所述轴具有第三密封表面，所述第三密封表面可与所述环的所述第一密封表面接触以密封所述轴承壳体内部和所述涡轮机壳体内部。

15.根据权利要求1或权利要求2所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述可变形部件是具有波纹构型的波纹管。

16.根据权利要求15所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述波纹管具有第一波纹管端，所述第一波纹管端径向延伸远离所述轴并且固定地联接到所述壳的所述第二壳端上。

17.根据权利要求15所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述波纹管具有由所述环包围的第二波纹管端。

18.根据权利要求17所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述第二波纹管端沿着所述轴线朝向所述涡轮机叶轮延伸。

19.根据权利要求17所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述第二波纹管端或者朝向所述轴径向向内或者远离所述轴径向向外延伸。

20.根据权利要求17所述的用于将压缩空气输送至内燃机的涡轮增压器，其中，所述第二波纹管端限定了由所述环包围的多个孔、凹槽和凹口中的至少一个，和/或所述第二波纹管端被成形为具有由所述环包围的多个波纹和/或多个突起。

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