CN203404120U - 涡轮增压器压气机密封结构 - Google Patents
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Abstract
一种涡轮增压器压气机密封结构，包括安装在中间壳与压气机叶轮之间的开口挡圈、封油盖密封圈、封油盖、挡油板、止推轴承盖板、止推轴承、止推套、压端密封环、止推片及密封套。止推片、止推套、密封套及压气机叶轮依次安装在转子轴上，并通过压气机锁紧螺母将其压紧。止推轴承安装在止推套的外圆上，止推轴承盖板盖在止推轴承上，并通过沉头螺钉将止推轴承盖板固定在中间壳上。压端密封环安装在密封套的圆凸台上，挡油板、封油盖套装在止推套和密封套上，并通过安装在中间壳内壁挡圈槽内的开口挡圈将挡油板、封油盖固定在中间壳内。本实用新型提高了涡轮增压器密封性。
Description
技术领域
本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，特别是一种用于涡轮增压器压气机上的密封结构。
背景技术
涡轮增压器是利用发动机废气驱动，压缩进入发动机的空气密度，从而增加发动机气缸充量系数，通过改善发动机燃烧以达到增强动力性、经济型的目的。在当前燃料危机以及排放法规的双重考验下，涡轮增压器使用越来越广泛，涡轮增压器技术也越来越成熟，VNT以及两级增压技术都得到了迅速发展，涡轮增压器与发动机匹配技术日趋完善。然而，涡轮增压器的可靠性成为涡轮增压器发展的关键问题，其中涡轮增压器泄漏和断油是影响涡轮增压器可靠性的主要因素，因此设计一种优良的压气机端密封润滑结构至关重要。
目前普遍采用的涡轮增压器压气机端密封结构如附图2所示：包括安装在中间壳2-3与压气机叶轮2-4之间转子轴2-2上的开口挡圈2-5、封油盖密封圈2-6、封油盖2-7、止推轴承2-8、密封环2-9、密封套2-10及止推套2-11。润滑油从中间壳2-3的进油孔进入，通过油孔流到止推轴承2-8，进入止推轴承2-8的润滑油通过止推轴承2-8上的油孔及油槽流到密封套2-10及封油盖2-7的一侧，密封套2-10上加工油密封环槽，压端密封环2-9装配在密封套2-10与封油盖2-7内孔之间，当润滑油进入封油盖2-7内孔与密封套2-10形成的间隙中时，压端密封环2-9的作用就是防止润滑油进入叶轮2-4轮背与封油盖2-7的端面形成的空腔内。
涡轮增压器与发动机联合工作时，发动机本身会对增压器产生泄漏影响，
比如当曲轴箱压力过高、空气滤清堵塞、低负荷运行及回油管设计不当时，中间壳2-3内的压力都会高于压气机叶轮2-4轮背压力，从而使润滑油从压端密封环2-9泄漏到压气机叶轮2-4的轮背与封油盖2-7的端面形成的空腔进而进入压气机，形成漏油故障。另外，压气机端各密封零件都装配在高速旋转的涡轮转子2-13上，因此各零件必须具有良好的润滑能力，这样才不宜在高速旋转过程中因缺油而导致芯部烧结发生整机故障。总之，发动机工作的特殊性和增压器的特殊结构，都决定了涡轮增压器压气机端必须必备优良的密封性和润滑能力，因此优化压气机密封润滑结构已经成为首要问题。
①密封性问题：涡轮增压器气密封系统已经很成熟，在零件加工精度保证的基础上，增压器的密封圈完全可以保证增压器的气密封。而由于压气机端各密封零件设计欠佳导致的增压器漏油一直式困扰增压器可靠性的关键问题。压气机端各密封零部件的结构直接影响压气机端压端密封环2-9两侧的压气和封油回油效果，因此提高增压器密封性必须改进优化现有增压器的压气机各密封零部件结构。
②润滑作用：压气机端各密封零件不但对增压器密封性有重要影响外，对增压器芯部零件润滑作用也至关重要。由于构成压气机端密封作用的各零件同时也是增压器芯部关键零件，直接影响整个增压器的轴向径向间隙，且这些零件都是装配在高速旋转的涡轮转子上运动，因此进入轴承体的润滑油必须对这些零件充分润滑，如果供油不足或者润滑不充分会导致零件缺油烧结，直接导致增压器整机故障。
发明内容
本实用新型的目的是针对传统增压器压气机端各密封零件结构的设计缺陷，优化设计一种新的压气机端密封润滑结构，有效提高增压器的密封性和润滑能力。
本实用新型的技术方案是：一种涡轮增压器压气机的密封结构，包括安装在中间壳与压气机叶轮之间的开口挡圈、封油盖密封圈、封油盖、挡油板、止推轴承盖板、止推轴承、止推套、压端密封环、止推片及密封套。
封油盖的中心部位设有安装止推套和密封套的中心孔，封油盖的外圆端面设有安装封油盖密封圈环形密封槽，封油盖密封圈安装在环形密封槽内。
止推轴承的内圈设有第一储油腔，止推轴承的外圆设有四个油孔，四个油孔均匀分布在止推轴承的外圆上，四个油孔分别与储油腔相通，止推轴承一侧的端面上设有一个进油孔，进油孔与四个油孔的其中一个相通，止推轴承的两侧端面上分别设有油楔面，油楔面可在止推轴承工作时形成油膜减小磨损。
止推轴承盖板上设有三个沉头螺钉孔。
止推套与止推轴承接触的一侧设有甩油盘，止推套与密封套接触的另一侧设有楔形凸台。
密封套与止推套接触的一侧设有用来安装压端密封环的圆凸台，压端密封环安装在密封套的圆凸台上。密封套另一侧的直径与叶轮轮背凸台的直径一致。
止推片、止推套、密封套及压气机叶轮依次安装在转子轴上，并通过压气机锁紧螺母将其压紧，使其随涡轮转子同轴高速旋转。止推轴承安装在止推套的外圆上，止推轴承的一侧与止推片接触，止推轴承的另一侧与止推套甩上油盘的一侧接触。止推轴承盖板盖在止推轴承上，并通过沉头螺钉将止推轴承盖板固定在中间壳上。止推轴承与止推轴承盖板装配后形成第二储油腔，第二储油腔与止推轴承上的第一储油腔及油孔连通。
挡油板、封油盖套装在止推套和密封套上，止推套上的楔形凸台伸入到挡油板的内孔中，并通过安装在中间壳内壁挡圈槽内的开口挡圈将挡油板、封油盖固定在中间壳内，挡油板的一侧与中间壳的内腔形成一个甩油腔，挡油板的另一侧与封油盖的内侧形成一个回油腔。封油盖的外侧以及封油盖与密封套配合处的间隙与叶轮的轮背之间形成一个压力腔，压力腔为一个由外向里的渐缩通道，以便在压端密封环两侧形成压力差，辅助压端密封环起到压力密封作用。封油盖外圆端面上的封油盖密封圈与中间壳内壁接触，起到油封和气封作用，防止润滑油进入叶轮轮背的同时防止气体进入芯部零件之间的空腔破坏压气平衡。安装在密封套的圆凸台上的压端密封环的外端与封油盖上中心孔的内壁接触，起到油封的作用。
本实用新型与现有技术相比具有如下特点：
1、优化了封油盖、密封套、止推套及挡油板结构，使得密封环两侧压力差变大，进一步提高了叶轮轮背的压力，使得密封环两侧具有良好的压力密封作用，提高了涡轮增压器密封性。
2、优化设计的止推轴承结构，与新设计的止推轴承盖板结构相互配合形成两个较大容量的储油腔，增强了零件的供油能力，同时各零件优化设计的油腔油道有效提高了各零部件的润滑效果。
3、密封套与止推套直接相互配合形成密封环座结构，无需在零件上直接加工密封环槽，降低了加工难度，同时使得密封环拆装简易，无需任何工装辅助。
4、优化设计的止推套，封油盖及挡油板结构使得芯部零件形成两个大容量的甩油腔和回油腔，有效地起到了甩油回油作用，提高了增压器密封性。
以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的详细结构作进一步描述。
附图说明
附图1为本实用新型提供的涡轮增压器密封结构示意图；
附图2为现有的涡轮增压器密封结构示意图；
附图3为封油盖的结构示意图；
附图4为附图3中的A-A剖视图；
附图5为挡油板的结构示意图；
附图6为附图5中的B-B剖视图；
附图7为止推轴承的结构示意图；
附图8为附图7中的C-C剖视图；
附图9为止推轴承盖板的结构示意图；
附图10为附图9中的D-D剖视图；
附图11为止推套的结构示意图；
附图12为密封套的结构示意图。
具体实施方式
一种涡轮增压器压气机的密封结构，包括安装在中间壳2-3与压气机叶轮2-4之间的开口挡圈1-6、封油盖密封圈1-7、封油盖1-8、挡油板1-9、止推轴承盖板1-10、止推轴承1-11、止推套1-12、压端密封环1-13、止推片1-14及密封套1-15。
封油盖1-8的中心部位设有安装止推套1-12和密封套1-15的中心孔1-8-1，封油盖1-8的外圆端面设有安装封油盖密封圈1-7环形密封槽1-8-2，封油盖密封圈1-7安装在环形密封槽1-8-2内。
止推轴承1-11的内圈设有第一储油腔1-11-1，止推轴承1-11的外圆设有四个油孔1-11-2，四个油孔1-11-2均匀分布在止推轴承1-11的外圆上，四个油孔1-11-2分别与储油腔1-11-1相通，止推轴承1-11一侧的端面上设有一个进油孔1-11-3，进油孔1-11-3与四个油孔1-11-2的其中一个相通，止推轴承1-11的两侧端面上分别设有油楔面1-11-4，油楔面1-11-4可在止推轴承1-11工作时形成油膜减小磨损。
止推轴承盖板1-10上设有三个沉头螺钉孔1-10-1。
止推套1-12与止推轴承1-11接触的一侧设有甩油盘1-12-1，止推套1-12与密封套1-15接触的另一侧设有楔形凸台1-12-2。
密封套1-15与止推套1-12接触的一侧设有用来安装压端密封环1-13的圆凸台1-15-1，压端密封环1-13安装在密封套1-15的圆凸台1-15-1上。密封套1-15另一侧的直径与叶轮1-4轮背凸台的直径一致。
止推片1-14、止推套1-12、密封套1-15及压气机叶轮1-4依次安装在转子轴1-16上，并通过压气机锁紧螺母1-5将其压紧，使其随涡轮转子1-16同轴高速旋转。止推轴承1-11安装在止推套1-12的外圆1-12-3上，止推轴承1-11的一侧与止推片1-14接触，止推轴承1-11的另一侧与止推套1-12甩上油盘1-12-1的一侧接触。止推轴承盖板1-10盖在止推轴承1-11上，并通过沉头螺钉将止推轴承盖板1-10固定在中间壳1-3上。止推轴承1-11与止推轴承盖板1-10装配后形成第二储油腔1-18，第二储油腔1-18与止推轴承1-11上的第一储油腔1-11-1及油孔1-11-2连通。
挡油板1-9、封油盖1-8套装在止推套1-12和密封套1-15上，止推套1-12上的楔形凸台1-12-2伸入到挡油板1-9的内孔中，并通过安装在中间壳1-3内壁挡圈槽内的开口挡圈1-6将挡油板1-9、封油盖1-8固定在中间壳1-3内，挡油板1-9的一侧与中间壳1-3的内腔形成一个甩油腔1-20，挡油板1-9的另一侧与封油盖1-8的内侧形成一个回油腔1-19。封油盖1-8的外侧以及封油盖1-8与密封套1-15配合处的间隙与叶轮1-4的轮背之间形成一个压力腔1-17，压力腔1-17为一个由外向里的渐缩通道，以便在压端密封环1-13两侧形成压力差，辅助压端密封环1-13起到压力密封作用。封油盖1-8外圆端面上的封油盖密封圈1-7与中间壳1-3内壁接触，起到油封和气封作用，防止润滑油进入叶轮1-4轮背的同时防止气体进入芯部零件之间的空腔破坏压气平衡。安装在密封套1-15的圆凸台1-15-1上的压端密封环1-13的外端与封油盖1-8上中心孔1-8-1的内壁接触，起到油封的作用。
涡轮增压器压气机的密封结构工作原理如下：止推套1-12与止推轴承1-11接触的一侧设有甩油盘1-12-1，通过止推轴承1-11的润滑油被甩油盘1-12-1利用离心力甩到甩油腔1-20中，在挡油板1-9的作用下回流到中间壳1-3。同时，止推套1-12与密封套1-15接触的一侧设有楔形凸台1-12-2，楔形凸台1-12-2伸入到挡油板1-9的内孔中，少量润滑油由挡油板1-9的内孔通过楔形凸台1-12-2流到密封套1-15润滑压端密封环1-13，防止压端密封环1-13磨损失效。楔形凸台1-12-2还具有一定的甩油作用，将通过止推套1-12的润滑油大部分甩到回油腔1-19中，少部分用于润滑压端密封环1-13，回油腔1-19中的润滑油通过楔形凸台1-12-2回流到甩油腔1-20中，防止压端密封环1-13一侧的润滑油形成高压润滑油，产生漏油。
压力腔1-17为一个由外向里的渐缩通道，在压端密封环1-13两侧形成压力差，辅助压端密封环1-13起到压力密封作用。当气体由压气机扩压器通道1-2进入叶轮1-4的轮背后，在压力腔1-17渐缩通道中的气体压气随空间减小压气逐步升高，形成高压腔，使得无论增压器处在何种工况，该腔内的气体总能维持一定的压力，且该压力总是高于中间壳1-3内的压气，形成压气差，起到压力密封作用。
密封圈1-7装配在封油盖1-8与中间壳1-3之间，起到油封和气封作用，防止润滑油进入叶轮1-4轮背的同时防止气体进入芯部零件之间的空腔破坏压气平衡。
第一储油腔1-11-1和第二储油腔1-18可储存一部分润滑油，通过各零件间的间隙润滑其他零部件，同时当增压器断油后，第一储油腔1-11-1和第二储油腔1-18的储油功能仍然可以维持一定时间的供油能力，避免紧急停车造成增压器损坏，提高了增压器可靠性。
Claims (5)
1.一种涡轮增压器压气机密封结构，其特征是：包括安装在中间壳与压气机叶轮之间的开口挡圈、封油盖密封圈、封油盖、挡油板、止推轴承盖板、止推轴承、止推套、压端密封环、止推片及密封套；
止推片、止推套、密封套及压气机叶轮依次安装在转子轴上，并通过压气机锁紧螺母将其压紧，使其随涡轮转子同轴高速旋转；止推轴承安装在止推套的外圆上，止推轴承的一侧与止推片接触，止推轴承的另一侧与止推套甩上油盘的一侧接触；止推轴承盖板盖在止推轴承上，并通过沉头螺钉将止推轴承盖板固定在中间壳上；止推轴承与止推轴承盖板装配后形成第二储油腔，第二储油腔与止推轴承上的第一储油腔及油孔连通；压端密封环安装在密封套的圆凸台上；
挡油板、封油盖套装在止推套和密封套上，止推套上的楔形凸台伸入到挡油板的内孔中，并通过安装在中间壳内壁挡圈槽内的开口挡圈将挡油板、封油盖固定在中间壳内，挡油板的一侧与中间壳的内腔形成一个甩油腔，挡油板的另一侧与封油盖的内侧形成一个回油腔；封油盖的外侧以及封油盖与密封套配合处的间隙与叶轮的轮背之间形成一个压力腔，压力腔为一个由外向里的渐缩通道，以便在压端密封环两侧形成压力差，辅助压端密封环起到压力密封作用；封油盖密封圈安装在封油盖外圆端面上的环形密封槽内，封油盖密封圈与中间壳内壁接触，起到油封和气封作用，防止润滑油进入叶轮轮背的同时防止气体进入芯部零件之间的空腔破坏压气平衡；安装在密封套圆凸台上的压端密封环外端与封油盖上中心孔的内壁接触，起到油封的作用。
2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压器压气机密封结构，其特征是：止推轴承的内圈设有第一储油腔，止推轴承的外圆设有四个油孔，四个油孔均匀分布在止推轴承的外圆上，四个油孔分别与储油腔相通，止推轴承一侧的端面上设有一个进油孔，进油孔与四个油孔的其中一个相通，止推轴承的两侧端面上分别设有油楔面，油楔面可在止推轴承工作时形成油膜减小磨损。
3.根据权利要求1或2所述的一种涡轮增压器压气机密封结构，其特征是：止推套与止推轴承接触的一侧设有甩油盘，止推套与密封套接触的另一侧设有楔形凸台；
密封套与止推套接触的一侧设有用来安装压端密封环的圆凸台，压端密封环安装在密封套的圆凸台上，密封套另一侧的直径与叶轮轮背凸台的直径一致。
4.根据权利要求1或2所述的一种涡轮增压器压气机密封结构，其特征是：封油盖的中心部位设有安装止推套和密封套的中心孔，封油盖的外圆端面设有安装封油盖密封圈环形密封槽；止推轴承盖板上设有三个沉头螺钉孔。
5.根据权利要求3所述的一种涡轮增压器压气机密封结构，其特征是：封油盖的中心部位设有安装止推套和密封套的中心孔，封油盖的外圆端面设有安装封油盖密封圈环形密封槽；止推轴承盖板上设有三个沉头螺钉孔。
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