CN218934799U - 一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，包括轴封套主体；轴封套主体的中心位置，设置有垂直贯穿的轴封套安装孔；轴封套主体的上部径向四周外壁，环绕地设置有两个上下间隔的密封环槽；轴封套主体的下部径向四周外壁，环绕地设置有向外突出的导油支撑部；导油支撑部的顶部外侧沿着圆周方向环绕地设置有下凹的第一导油槽；导油支撑部的径向四周外壁，环绕地设置有内凹的第二导油槽；导油支撑部的底部内侧在轴封套主体的四周方向，环绕地设置有上凹的第三导油槽；第一导油槽与第二导油槽，通过多个变径斜通孔相连通。本实用新型结构设计科学，有利于提高涡轮增压器压气机端的密封性能。

Description

一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套

技术领域

本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，特别是涉及一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套。

背景技术

涡轮增压器是增压发动机的重要零部件，在发动机小型化、降低燃油消耗率、降低排放污染物等方面起到重要的作用。

涡轮增压器在发动机长时间怠速工况或低速工况时，由于增压压力较低，甚至压气机出现负压工况，这时候容易导致压气机发生漏油问题，因此，对涡轮增压器如何提高压气机的抗负压能力提出了要求。

轴封套是涡轮增压器压气机端的重要组件，属于动密封结构件，与压气机其它部件配合，既实现了转子轴的稳定转动，又保证了涡轮增压器压气机端的密封性。

现有的技术，通常是通过增加安装在压气机的轴封套环槽内密封环的数量，来实现压气机的密封性能提升，例如，如图1a、图1b所示，一个压气机轴封套，其上设置有轴封套安装孔1，其主体部分包括两个用于安装密封环的密封环槽2，其底面为止推轴承配合面3(用于接触涡轮增压器压气机端中的止推轴承)。对于现有的压气机轴封套，密封环槽的数量是影响轴封套密封性能的重要构成要素。

但是，鉴于小型的涡轮增压器，其压气机端的密封结构极为紧凑，现有依靠增加密封环的数量的方式，已经无法满足提高压气机密封性能进一步提升的需求。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，能够在紧凑型涡轮增压器压气机的轴封结构条件下，进一步提高压气机的密封性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套。

为此，本实用新型提供了一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，其包括轴封套主体；

轴封套主体的中心位置，设置有垂直贯穿的轴封套安装孔；

轴封套主体的上部径向四周外壁，环绕地设置有两个上下间隔的密封环槽；

轴封套主体的下部径向四周外壁，环绕地设置有向外突出的导油支撑部；

导油支撑部的顶部内侧在轴封套主体的四周方向，环绕地设置有下凹的第一导油槽；

导油支撑部的径向四周外壁，环绕地设置有内凹的第二导油槽；

导油支撑部的底部外侧沿着圆周方向，环绕地设置有上凹的第三导油槽；

第一导油槽与第二导油槽，通过多个变径斜通孔相连通。

由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，应用于涡轮增压器的压气机端，其结构设计科学，通过轴封套上两组不同结构的斜通孔设计(即等直径斜通孔以及变径斜通孔)，能够将流经轴封套的润滑油快速带离涡轮增压器的压气机端，降低润滑油在压气机轴封套部位的聚集程度，从而有利于提高涡轮增压器压气机端的密封性能，在紧凑型涡轮增压器的压气机端结构空间有限的条件下，充分发挥其提高压气机端密封性能的作用，具有重大的实践意义。

附图说明

图1a为现有的一种涡轮增压器的压气机轴封套的立体结构示意图一，即从上往下观察时的示意图；

图1b为现有的一种涡轮增压器的压气机轴封套的立体结构示意图二，即从下往上观察时的示意图；

图2a为本实用新型提供的一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套的立体结构示意图一，即从上往下观察时的示意图；

图2b为本实用新型提供的一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套的立体结构示意图二，即从下往上观察时的示意图；

图3为本实用新型提供的一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套的剖面结构示意图；

图4a为本实用新型提供的一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套中，润滑油分离孔的分布形式示意图一，也即沿着图2所示A-A线的剖视图。

图4b为本实用新型提供的一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套中，润滑油分离孔的分布形式示意图二，也即沿着图2所示B-B线的剖视图。

图5a为本实用新型提供的一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套的几何结构设计示意图一；

图5b为本实用新型提供的一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套的几何结构设计示意图二。

图中，1为轴封套安装孔，2为密封环槽，3为止推轴承配合面；

401为自吸孔，402为排油孔，403为第一导油槽(即变径孔导油槽)；

501为第二导油槽(即等直径孔导油槽)，502为甩油孔；

Da为变径斜通孔的最小分布直径，Db为变径斜通孔的最大分布直径，Dc为等直径斜通孔的最小分布直径，Dd为等直径斜通孔的最大分布直径；

D1为变径斜通孔的最大直径，D2为变径斜通孔的最小直径，D3为等直径斜通孔的直径，D4为等直径孔导油槽(即第二导油槽)的宽度；

h为变径斜通孔的分布宽度，h1为自吸孔的深度，h2为排油孔的深度；

d为等直径斜通孔的分布宽度，α为变径斜通孔的倾斜角度，β为等直径斜通孔的倾斜角度。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

在本专利的描述中，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”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图2a、图2b、图3、图4a、图4b、图5a、图5b，本实用新型提供了一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，包括轴封套主体100；

轴封套主体100的中心位置，设置有垂直贯穿的轴封套安装孔1；

需要说明的是，轴封套安装孔1，用于安装涡轮增压器压气机端的涡轮转轴；

轴封套主体100的上部径向四周外壁，环绕地设置有两个上下间隔的密封环槽2；

轴封套主体100的下部径向四周外壁，环绕地设置有向外突出的导油支撑部200；

导油支撑部200的顶部内侧在轴封套主体100的四周方向，环绕地设置有下凹的第一导油槽201；

导油支撑部200的径向四周外壁，环绕地设置有内凹的第二导油槽403；

导油支撑部200的底部外侧沿着圆周方向，环绕地设置有上凹的第三导油槽501；

第一导油槽201与第二导油槽403，通过多个变径斜通孔相连通。

在本实用新型中，具体实现上，导油支撑部200的中心部位底面为止推轴承配合面3。

在本实用新型中，具体实现上，每个变径斜通孔，包括相互连通的一个排油孔402和一个自吸孔401；即，变径斜通孔为组合式变径斜通孔；

自吸孔401的内侧端(即朝向轴封套安装孔1的一端)开口设置在第一导油槽201的四周外侧壁上；

自吸孔401的内侧端开口与第一导油槽201的内腔相连通；

自吸孔401的外侧端与排油孔402的内侧端相连通。

具体实现上，自吸孔401是通孔；

排油孔402也是通孔，自吸孔401和排油孔402二者共同组成变直径通孔。

具体实现上，对于每个变径斜通孔，其上的排油孔402和自吸孔401位于同一中心轴线上。

具体实现上，排油孔402的直径，不小于自吸孔401的直径的两倍；

具体实现上，排油孔402的深度(即在导油支撑部200上的径向分布长度)，不小于自吸孔401的深度的两倍。

具体实现上，变径斜通孔的倾斜方向，为沿着轴封套主体100的旋转方向X后倾；

变径斜通孔的倾斜角度为α(0°≤α≤65°)。

具体实现上，变径斜通孔的最大数量N1由下面公式确定：

N1＜1.7cos(α)(Da+Db)/D1；

其中，Da为变径斜通孔的最小分布直径，Db为变径斜通孔的最大分布直径，D1为变径斜通孔的最大直径(内径)，α为变径斜通孔的倾斜角度。

需要说明的是，单一的变径斜通孔，是由直径为D1的、深度为h1的排油孔402和直径为D2、深度为h2的自吸孔401(通孔)组成，其中，D1≥2×D2，h1≥2×h2；

需要说明的是，变径斜通孔的设置目的是：为了在直径为D1的排油孔402和直径为D2的自吸孔401两端形成压力差，致使润滑油通过直径为D2的自吸孔401向直径为D1的排油孔402流动，使得靠近密封环槽2以及其上装配的密封环处的润滑油被抽吸到轴封套以外，提高轴封套的密封性能。

具体实现上，直径D1的排油孔402的压力为P1，直径D2的自吸孔401的压力为P2，则两者有如下关系所述：

P1[h1π(D1/2)²]＝P2[h2π(D2/2)²]，公式(1)；

对公式(2)进行整理得到：

P2≥8×P1，公式(2)；

由此，直径D2的自吸孔401的压力大于直径D1的排油孔402的压力，流经压气机端轴封套的润滑油经过组合式变径斜通孔抽吸到导油环槽2上，再由导油环槽2引导润滑油泄流远离压气机轴封套，从而提高压气机的密封性能。

需要说明的是，变径斜通孔的数量N1根据轴封套规格的大小，可以自由选择开孔的数量，应当满足以下关系，即斜通孔的体积不大于布置区域体积，直径为D1的排油孔的规格不应超过布置区域的最大宽度h，为了保证结构可靠性，通常需要满足h≥1.7×D1，由此得出如下关系式：

hπ[(Db/2)²-(Da/2)²]＞N1π(D1/2)²[(Db/2)-(Da/2)]/cos(α)，公式(3)；

对公式(3)进行整理简化得到：

N1＜1.7cos(α)(Da+Db)/D1，公式(4)；

在公式(4)中，给出了轴封套的组合式变径斜通孔数量的设计上限值，在结构尺寸充足的情况下，应当尽量多的布置组合式变径斜通孔的数量，即N1值取最大值，但是，需要结合结构可靠性、生产工艺和生产成本的限制，综合考虑后再选取N1值。

在本实用新型中，具体实现上，导油支撑部200的下部，在与第三导油槽501相对应的位置，均匀地设置有多个等直径斜通孔；

所述等直径斜通孔是甩油孔502。

具体实现上，等直径斜通孔的倾斜方向为沿着轴封套旋转方向X前倾；

等直径斜通孔的倾斜角度为β(0°≤β≤65°)。

具体实现上，甩油孔502的直径，不小于甩油孔导油环槽(即第三导油槽501)的宽度。

甩油孔502(即等直径斜通孔)的最大数量N2由下面的公式确定：

N2＜1.7cos(β)(Dc+Dd)/D3；

其中，Dc为等直径斜通孔的最小分布直径，Dd为等直径斜通孔的最大分布直径，D3为等直径斜通孔的直径(内径)，β为等直径斜通孔的倾斜角度。

具体实现上，对于直径为D3的甩油孔502，其通孔一侧的甩油孔导油环槽(即第三导油槽501)的宽度为D4，其中，D3≥D4。

需要说明的是，对于甩油孔502，该等直径斜通孔的设置目的是：为了将甩油孔导油环槽(即第三导油槽501)内的润滑油通过直径为D3的甩油孔502甩出轴封套主体100，减缓润滑油在轴封套的聚集，提高轴封套的密封性能。

需要说明的是，等直径斜通孔的数量N2根据轴封套规格的大小，可以自由选择开孔的数量，应当满足以下关系，即斜通孔的体积不大于布置区域体积，直径为D3的甩油孔的规格不应超过布置区域的最大宽度d，为了保证结构可靠性，通常需要满足d≥1.7×D3，由此得出如下关系式：

dπ[(Dd/2)²-(Dc/2)²]＞N2π(D3/2)²[(Dd/2)-(Dc/2)]/cos(β)，公式(5)；

对公式(5)进行整理简化得到：

N2＜1.7cos(β)(Dc+Dd)/D3，公式(6)；

在公式(6)中，给出了轴封套的等直径斜通孔数量的设计上限值，在结构尺寸充足的情况下，应当尽量多的布置等直径斜通孔的数量，即N2值取最大值，但是需要结合结构可靠性、生产工艺和生产成本的限制，综合考虑后再选取N2值。

为了更加清楚地理解本实用新型的技术方案，下面说明本实用新型的具体实施例。

参见图3，本实用新型在现有技术条件下，通过优化调整轴封套排油结构，从而实现轴封套密封性能的提升，具体的是通过两组不同结构的通孔的布置设计，将流经轴封套的润滑油快速带离压气机端，降低润滑油在压气机轴封套部位的聚集程度，从而提高压气机的密封性能。

其中，变径斜通孔由直径为D1的，深度为h1的排油孔401和直径为D2，深度为h2的自吸孔402(通孔)组成，其中，D1≥2×D2，h1≥2×h2；自吸孔402的一侧设置有第一导油槽(即变径孔导油槽)403；

总共有N1个组合式变径斜通孔组成自吸引流式排油孔阵列，N1的最大设置数量由上述的公式(4)确定；

变径斜通孔的倾斜方向为沿着轴封套的旋转方向后倾，变径斜通孔的倾斜角度为α(0°≤α≤65°)。

其中，等直径斜通孔是直径为D3的甩油孔502，其通孔一侧导油环槽501，其宽度为D4，其中，D3≥D4；总共有N2个等直径斜通孔组成泵油式排油孔阵列，N2的最大设置数量由上述的公式(6)确定；

变径斜通孔的倾斜方向为沿着轴封套的旋转方向前倾，变径斜通孔的倾斜角度为β(0°≤β≤65°)。

综上所述，对于本实用新型，其通过轴封套上两组不同结构的斜通孔设计(即等直径斜通孔以及变径斜通孔)，能够将流经轴封套的润滑油快速带离涡轮增压器的压气机端，降低润滑油在压气机轴封套部位的聚集程度，从而提高压气机的密封性能。

综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，应用于涡轮增压器的压气机端，其结构设计科学，通过轴封套上两组不同结构的斜通孔设计(即等直径斜通孔以及变径斜通孔)，能够将流经轴封套的润滑油快速带离涡轮增压器的压气机端，降低润滑油在压气机轴封套部位的聚集程度，从而有利于提高涡轮增压器压气机端的密封性能，在紧凑型涡轮增压器的压气机端结构空间有限的条件下，充分发挥其提高压气机端密封性能的作用，具有重大的实践意义。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，其特征在于，包括轴封套主体(100)；

轴封套主体(100)的中心位置，设置有垂直贯穿的轴封套安装孔(1)；

轴封套主体(100)的上部径向四周外壁，环绕地设置有两个上下间隔的密封环槽(2)；

轴封套主体(100)的下部径向四周外壁，环绕地设置有向外突出的导油支撑部(200)；

导油支撑部(200)的顶部内侧在轴封套主体(100)的四周方向，环绕地设置有下凹的第一导油槽(201)；

导油支撑部(200)的径向四周外壁，环绕地设置有内凹的第二导油槽(403)；

导油支撑部(200)的底部外侧沿着圆周方向，环绕地设置有上凹的第三导油槽(501)；

第一导油槽(201)与第二导油槽(403)，通过多个变径斜通孔相连通。

2.如权利要求1所述的涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，其特征在于，每个变径斜通孔，包括相互连通的一个排油孔(402)和一个自吸孔(401)；

自吸孔(401)的内侧端开口设置在第一导油槽(201)的四周外侧壁上；

自吸孔(401)的内侧端开口与第一导油槽(201)的内腔相连通；

自吸孔(401)的外侧端与排油孔(402)的内侧端相连通。

3.如权利要求2所述的涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，其特征在于，对于每个变径斜通孔，其上的排油孔(402)和自吸孔(401)位于同一中心轴线上；

排油孔(402)的直径，不小于自吸孔(401)的直径的两倍。

4.如权利要求2所述的涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，其特征在于，排油孔(402)的深度，不小于自吸孔(401)的深度的两倍。

5.如权利要求1所述的涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，其特征在于，变径斜通孔的倾斜方向，为沿着轴封套主体(100)的旋转方向X后倾。

6.如权利要求1所述的涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，其特征在于，变径斜通孔的倾斜角度为α；

α的取值满足的条件为：0°≤α≤65°。

7.如权利要求1至6中任一项所述的涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，其特征在于，导油支撑部(200)的下部，在与第三导油槽(501)相对应的位置，均匀地设置有多个等直径斜通孔；

所述等直径斜通孔是甩油孔(502)。

8.如权利要求7所述的涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，其特征在于，等直径斜通孔的倾斜方向为沿着轴封套旋转方向X前倾。

9.如权利要求7所述的涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，其特征在于，等直径斜通孔的倾斜角度为β；

β的取值满足的条件为：0°≤β≤65°。

10.如权利要求7所述的涡轮增压器的高密封型压气机轴封套，其特征在于，甩油孔(502)的直径，不小于第三导油槽(501)的宽度。

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