渦輪增壓器壓氣機密封結構的製作方法
2023-12-11 23:22:22 1
渦輪增壓器壓氣機密封結構的製作方法
【專利摘要】一種渦輪增壓器壓氣機密封結構，包括安裝在中間殼與壓氣機葉輪之間的開口擋圈、封油蓋密封圈、封油蓋、擋油板、止推軸承蓋板、止推軸承、止推套、壓端密封環、止推片及密封套。止推片、止推套、密封套及壓氣機葉輪依次安裝在轉子軸上，並通過壓氣機鎖緊螺母將其壓緊。止推軸承安裝在止推套的外圓上，止推軸承蓋板蓋在止推軸承上，並通過沉頭螺釘將止推軸承蓋板固定在中間殼上。壓端密封環安裝在密封套的圓凸臺上，擋油板、封油蓋套裝在止推套和密封套上，並通過安裝在中間殼內壁擋圈槽內的開口擋圈將擋油板、封油蓋固定在中間殼內。本實用新型提高了渦輪增壓器密封性。
【專利說明】渦輪增壓器壓氣機密封結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及渦輪增壓器【技術領域】，特別是一種用於渦輪增壓器壓氣機上的密封結構。
【背景技術】
[0002]渦輪增壓器是利用發動機廢氣驅動，壓縮進入發動機的空氣密度，從而增加發動機氣缸充量係數，通過改善發動機燃燒以達到增強動力性、經濟型的目的。在當前燃料危機以及排放法規的雙重考驗下，渦輪增壓器使用越來越廣泛，渦輪增壓器技術也越來越成熟，VNT以及兩級增壓技術都得到了迅速發展，渦輪增壓器與發動機匹配技術日趨完善。然而，渦輪增壓器的可靠性成為渦輪增壓器發展的關鍵問題，其中渦輪增壓器洩漏和斷油是影響渦輪增壓器可靠性的主要因素，因此設計一種優良的壓氣機端密封潤滑結構至關重要。
[0003]目前普遍採用的渦輪增壓器壓氣機端密封結構如附圖2所示:包括安裝在中間殼2-3與壓氣機葉輪2-4之間轉子軸2-2上的開口擋圈2-5、封油蓋密封圈2-6、封油蓋2-7、止推軸承2-8、密封環2-9、密封套2-10及止推套2-11。潤滑油從中間殼2_3的進油孔進入，通過油孔流到止推軸承2-8，進入止推軸承2-8的潤滑油通過止推軸承2-8上的油孔及油槽流到密封套2-10及封油蓋2-7的一側，密封套2-10上加工油密封環槽，壓端密封環2-9裝配在密封套2-10與封油蓋2-7內孔之間，當潤滑油進入封油蓋2-7內孔與密封套2-10形成的間隙中時，壓端密封環2-9的作用就是防止潤滑油進入葉輪2-4輪背與封油蓋2-7的端面形成的空腔內。
[0004]渦輪增壓器與發動機聯合工作時，發動機本身會對增壓器產生洩漏影響，
[0005]比如當曲軸箱壓力過高、空氣濾清堵塞、低負荷運行及回油管設計不當時，中間殼2-3內的壓力都會高於壓氣機葉輪2-4輪背壓力，從而使潤滑油從壓端密封環2-9洩漏到壓氣機葉輪2-4的輪背與封油蓋2-7的端面形成的空腔進而進入壓氣機，形成漏油故障。另夕卜，壓氣機端各密封零件都裝配在高速旋轉的渦輪轉子2-13上，因此各零件必須具有良好的潤滑能力，這樣才不宜在高速旋轉過程中因缺油而導致芯部燒結髮生整機故障。總之，發動機工作的特殊性和增壓器的特殊結構，都決定了渦輪增壓器壓氣機端必須必備優良的密封性和潤滑能力，因此優化壓氣機密封潤滑結構已經成為首要問題。
[0006]①密封性問題:渦輪增壓器氣密封系統已經很成熟，在零件加工精度保證的基礎上，增壓器的密封圈完全可以保證增壓器的氣密封。而由於壓氣機端各密封零件設計欠佳導致的增壓器漏油一直式困擾增壓器可靠性的關鍵問題。壓氣機端各密封零部件的結構直接影響壓氣機端壓端密封環2-9兩側的壓氣和封油回油效果，因此提高增壓器密封性必須改進優化現有增壓器的壓氣機各密封零部件結構。
[0007]②潤滑作用:壓氣機端各密封零件不但對增壓器密封性有重要影響外，對增壓器芯部零件潤滑作用也至關重要。由於構成壓氣機端密封作用的各零件同時也是增壓器芯部關鍵零件，直接影響整個增壓器的軸向徑向間隙，且這些零件都是裝配在高速旋轉的渦輪轉子上運動，因此進入軸承體的潤滑油必須對這些零件充分潤滑，如果供油不足或者潤滑不充分會導致零件缺油燒結，直接導致增壓器整機故障。
【發明內容】
[0008]本實用新型的目的是針對傳統增壓器壓氣機端各密封零件結構的設計缺陷，優化設計一種新的壓氣機端密封潤滑結構，有效提高增壓器的密封性和潤滑能力。
[0009]本實用新型的技術方案是:一種渦輪增壓器壓氣機的密封結構，包括安裝在中間殼與壓氣機葉輪之間的開口擋圈、封油蓋密封圈、封油蓋、擋油板、止推軸承蓋板、止推軸承、止推套、壓端密封環、止推片及密封套。
[0010]封油蓋的中心部位設有安裝止推套和密封套的中心孔，封油蓋的外圓端面設有安裝封油蓋密封圈環形密封槽，封油蓋密封圈安裝在環形密封槽內。
[0011]止推軸承的內圈設有第一儲油腔，止推軸承的外圓設有四個油孔，四個油孔均勻分布在止推軸承的外圓上，四個油孔分別與儲油腔相通，止推軸承一側的端面上設有一個進油孔，進油孔與四個油孔的其中一個相通，止推軸承的兩側端面上分別設有油楔面，油楔面可在止推軸承工作時形成油膜減小磨損。
[0012]止推軸承蓋板上設有三個沉頭螺釘孔。
[0013]止推套與止推軸承接觸的一側設有甩油盤，止推套與密封套接觸的另一側設有楔形凸臺。
[0014]密封套與止推套接觸的一側設有用來安裝壓端密封環的圓凸臺，壓端密封環安裝在密封套的圓凸臺上。密封套另一側的直徑與葉輪輪背凸臺的直徑一致。
[0015]止推片、止推套、密封套及壓氣機葉輪依次安裝在轉子軸上，並通過壓氣機鎖緊螺母將其壓緊，使其隨渦輪轉子同軸高速旋轉。止推軸承安裝在止推套的外圓上，止推軸承的一側與止推片接觸，止推軸承的另一側與止推套甩上油盤的一側接觸。止推軸承蓋板蓋在止推軸承上，並通過沉頭螺釘將止推軸承蓋板固定在中間殼上。止推軸承與止推軸承蓋板裝配後形成第二儲油腔，第二儲油腔與止推軸承上的第一儲油腔及油孔連通。
[0016]擋油板、封油蓋套裝在止推套和密封套上，止推套上的楔形凸臺伸入到擋油板的內孔中，並通過安裝在中間殼內壁擋圈槽內的開口擋圈將擋油板、封油蓋固定在中間殼內，擋油板的一側與中間殼的內腔形成一個甩油腔，擋油板的另一側與封油蓋的內側形成一個回油腔。封油蓋的外側以及封油蓋與密封套配合處的間隙與葉輪的輪背之間形成一個壓力腔，壓力腔為一個由外向裡的漸縮通道，以便在壓端密封環兩側形成壓力差，輔助壓端密封環起到壓力密封作用。封油蓋外圓端面上的封油蓋密封圈與中間殼內壁接觸，起到油封和氣封作用，防止潤滑油進入葉輪輪背的同時防止氣體進入芯部零件之間的空腔破壞壓氣平衡。安裝在密封套的圓凸臺上的壓端密封環的外端與封油蓋上中心孔的內壁接觸，起到油封的作用。
[0017]本實用新型與現有技術相比具有如下特點:
[0018]1、優化了封油蓋、密封套、止推套及擋油板結構，使得密封環兩側壓力差變大，進一步提高了葉輪輪背的壓力，使得密封環兩側具有良好的壓力密封作用，提高了渦輪增壓器密封性。
[0019]2、優化設計的止推軸承結構，與新設計的止推軸承蓋板結構相互配合形成兩個較大容量的儲油腔，增強了零件的供油能力，同時各零件優化設計的油腔油道有效提高了各零部件的潤滑效果。
[0020]3、密封套與止推套直接相互配合形成密封環座結構，無需在零件上直接加工密封環槽，降低了加工難度，同時使得密封環拆裝簡易，無需任何工裝輔助。
[0021]4、優化設計的止推套，封油蓋及擋油板結構使得芯部零件形成兩個大容量的甩油腔和回油腔，有效地起到了甩油回油作用，提高了增壓器密封性。
[0022]以下結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的詳細結構作進一步描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]附圖1為本實用新型提供的渦輪增壓器密封結構示意圖；
[0024]附圖2為現有的渦輪增壓器密封結構示意圖；
[0025]附圖3為封油蓋的結構示意圖；
[0026]附圖4為附圖3中的A-A剖視圖；
[0027]附圖5為擋油板的結構示意圖；
[0028]附圖6為附圖5中的B-B剖視圖；
[0029]附圖7為止推軸承的結構示意圖；
[0030]附圖8為附圖7中的C-C剖視圖；
[0031]附圖9為止推軸承蓋板的結構示意圖；
[0032]附圖10為附圖9中的D-D剖視圖；
[0033]附圖11為止推套的結構示意圖；
[0034]附圖12為密封套的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0035]一種渦輪增壓器壓氣機的密封結構，包括安裝在中間殼2-3與壓氣機葉輪2-4之間的開口擋圈1-6、封油蓋密封圈1-7、封油蓋1-8、擋油板1-9、止推軸承蓋板1-10、止推軸承1-11、止推套1-12、壓端密封環1-13、止推片1-14及密封套1_15。
[0036]封油蓋1-8的中心部位設有安裝止推套1-12和密封套1-15的中心孔1_8_1，封油蓋1-8的外圓端面設有安裝封油蓋密封圈1-7環形密封槽1-8-2，封油蓋密封圈1-7安裝在環形密封槽1-8-2內。
[0037]止推軸承1-11的內圈設有第一儲油腔1-11-1，止推軸承1-11的外圓設有四個油孔1-11-2，四個油孔1-11-2均勻分布在止推軸承1-11的外圓上，四個油孔1-11-2分別與儲油腔1-11-1相通，止推軸承1-11 一側的端面上設有一個進油孔1-11-3，進油孔1-11-3與四個油孔1-11-2的其中一個相通，止推軸承1-11的兩側端面上分別設有油楔面1-11-4，油楔面1-11-4可在止推軸承1-11工作時形成油膜減小磨損。
[0038]止推軸承蓋板1-10上設有三個沉頭螺釘孔1-10-1。
[0039]止推套1-12與止推軸承1-11接觸的一側設有甩油盤1-12-1，止推套1_12與密封套1-15接觸的另一側設有楔形凸臺1-12-2。
[0040]密封套1-15與止推套1-12接觸的一側設有用來安裝壓端密封環1-13的圓凸臺1-15-1，壓端密封環1-13安裝在密封套1-15的圓凸臺1-15-1上。密封套1_15另一側的直徑與葉輪1-4輪背凸臺的直徑一致。[0041]止推片1-14、止推套1-12、密封套1-15及壓氣機葉輪1_4依次安裝在轉子軸1_16上，並通過壓氣機鎖緊螺母1-5將其壓緊，使其隨渦輪轉子1-16同軸高速旋轉。止推軸承1-11安裝在止推套1-12的外圓1-12-3上，止推軸承1-11的一側與止推片1_14接觸，止推軸承1-11的另一側與止推套1-12甩上油盤1-12-1的一側接觸。止推軸承蓋板1-10蓋在止推軸承1-11上，並通過沉頭螺釘將止推軸承蓋板1-10固定在中間殼1-3上。止推軸承1-11與止推軸承蓋板1-10裝配後形成第二儲油腔1-18，第二儲油腔1-18與止推軸承1_11上的第一儲油腔1-11-1及油孔1-11-2連通。
[0042]擋油板1-9、封油蓋1-8套裝在止推套1-12和密封套1_15上，止推套1_12上的楔形凸臺1-12-2伸入到擋油板1-9的內孔中，並通過安裝在中間殼1-3內壁擋圈槽內的開口擋圈1-6將擋油板1-9、封油蓋1-8固定在中間殼1-3內，擋油板1-9的一側與中間殼1-3的內腔形成一個甩油腔1-20，擋油板1-9的另一側與封油蓋1-8的內側形成一個回油腔1-19。封油蓋1-8的外側以及封油蓋1-8與密封套1-15配合處的間隙與葉輪1_4的輪背之間形成一個壓力腔1-17，壓力腔1-17為一個由外向裡的漸縮通道，以便在壓端密封環1-13兩側形成壓力差，輔助壓端密封環1-13起到壓力密封作用。封油蓋1-8外圓端面上的封油蓋密封圈1-7與中間殼1-3內壁接觸，起到油封和氣封作用，防止潤滑油進入葉輪1-4輪背的同時防止氣體進入芯部零件之間的空腔破壞壓氣平衡。安裝在密封套1-15的圓凸臺1-15-1上的壓端密封環1-13的外端與封油蓋1-8上中心孔1-8-1的內壁接觸，起到油封的作用。
[0043]渦輪增壓器壓氣機的密封結構工作原理如下:止推套1-12與止推軸承1-11接觸的一側設有甩油盤1-12-1，通過止推軸承1-11的潤滑油被甩油盤1-12-1利用離心力甩到甩油腔1-20中，在擋油板1-9的作用下回流到中間殼1-3。同時，止推套1-12與密封套1_15接觸的一側設有楔形凸臺1-12-2，楔形凸臺1-12-2伸入到擋油板1-9的內孔中，少量潤滑油由擋油板1-9的內孔通過楔形凸臺1-12-2流到密封套1-15潤滑壓端密封環1-13，防止壓端密封環1-13磨損失效。楔形凸臺1-12-2還具有一定的甩油作用，將通過止推套1-12的潤滑油大部分甩到回油腔1-19中，少部分用於潤滑壓端密封環1-13，回油腔1-19中的潤滑油通過楔形凸臺1-12-2回流到甩油腔1-20中，防止壓端密封環1-13 —側的潤滑油形成高壓潤滑油，產生漏油。
[0044]壓力腔1-17為一個由外向裡的漸縮通道，在壓端密封環1-13兩側形成壓力差，輔助壓端密封環1-13起到壓力密封作用。當氣體由壓氣機擴壓器通道1-2進入葉輪1-4的輪背後，在壓力腔1-17漸縮通道中的氣體壓氣隨空間減小壓氣逐步升高，形成高壓腔，使得無論增壓器處在何種工況，該腔內的氣體總能維持一定的壓力，且該壓力總是高於中間殼1-3內的壓氣，形成壓氣差，起到壓力密封作用。
[0045]密封圈1-7裝配在封油蓋1-8與中間殼1-3之間,起到油封和氣封作用，防止潤滑油進入葉輪1-4輪背的同時防止氣體進入芯部零件之間的空腔破壞壓氣平衡。
[0046]第一儲油腔1-11-1和第二儲油腔1-18可儲存一部分潤滑油，通過各零件間的間隙潤滑其他零部件，同時當增壓器斷油後，第一儲油腔1-11-1和第二儲油腔1-18的儲油功能仍然可以維持一定時間的供油能力，避免緊急停車造成增壓器損壞，提高了增壓器可靠性。
【權利要求】
1.一種渦輪增壓器壓氣機密封結構，其特徵是:包括安裝在中間殼與壓氣機葉輪之間的開口擋圈、封油蓋密封圈、封油蓋、擋油板、止推軸承蓋板、止推軸承、止推套、壓端密封環、止推片及密封套； 止推片、止推套、密封套及壓氣機葉輪依次安裝在轉子軸上，並通過壓氣機鎖緊螺母將其壓緊，使其隨渦輪轉子同軸高速旋轉；止推軸承安裝在止推套的外圓上，止推軸承的一側與止推片接觸，止推軸承的另一側與止推套甩上油盤的一側接觸；止推軸承蓋板蓋在止推軸承上，並通過沉頭螺釘將止推軸承蓋板固定在中間殼上；止推軸承與止推軸承蓋板裝配後形成第二儲油腔，第二儲油腔與止推軸承上的第一儲油腔及油孔連通；壓端密封環安裝在密封套的圓凸臺上； 擋油板、封油蓋套裝在止推套和密封套上，止推套上的楔形凸臺伸入到擋油板的內孔中，並通過安裝在中間殼內壁擋圈槽內的開口擋圈將擋油板、封油蓋固定在中間殼內，擋油板的一側與中間殼的內腔形成一個甩油腔，擋油板的另一側與封油蓋的內側形成一個回油腔；封油蓋的外側以及封油蓋與密封套配合處的間隙與葉輪的輪背之間形成一個壓力腔，壓力腔為一個由外向裡的漸縮通道，以便在壓端密封環兩側形成壓力差，輔助壓端密封環起到壓力密封作用；封油蓋密封圈安裝在封油蓋外圓端面上的環形密封槽內，封油蓋密封圈與中間殼內壁接觸，起到油封和氣封作用，防止潤滑油進入葉輪輪背的同時防止氣體進入芯部零件之間的空腔破壞壓氣平衡；安裝在密封套圓凸臺上的壓端密封環外端與封油蓋上中心孔的內壁接觸，起到油封的作用。
2.根據權利要求1所述的一種渦輪增壓器壓氣機密封結構，其特徵是:止推軸承的內圈設有第一儲油腔，止推軸承的外圓設有四個油孔，四個油孔均勻分布在止推軸承的外圓上，四個油孔分別與儲油腔相通，止推軸承一側的端面上設有一個進油孔，進油孔與四個油孔的其中一個相通，止推軸承的兩側端面上分別設有油楔面，油楔面可在止推軸承工作時形成油膜減小磨損。
3.根據權利要求1或2所述的一種渦輪增壓器壓氣機密封結構，其特徵是:止推套與止推軸承接觸的一側設有甩油盤，止推套與密封套接觸的另一側設有楔形凸臺； 密封套與止推套接觸的一側設有用來安裝壓端密封環的圓凸臺，壓端密封環安裝在密封套的圓凸臺上，密封套另一側的直徑與葉輪輪背凸臺的直徑一致。
4.根據權利要求1或2所述的一種渦輪增壓器壓氣機密封結構，其特徵是:封油蓋的中心部位設有安裝止推套和密封套的中心孔，封油蓋的外圓端面設有安裝封油蓋密封圈環形密封槽；止推軸承蓋板上設有三個沉頭螺釘孔。
5.根據權利要求3所述的一種渦輪增壓器壓氣機密封結構，其特徵是:封油蓋的中心部位設有安裝止推套和密封套的中心孔，封油蓋的外圓端面設有安裝封油蓋密封圈環形密封槽；止推軸承蓋板上設有三個沉頭螺釘孔。
【文檔編號】F04D29/08GK203404120SQ201320376405
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月28日 優先權日:2013年6月28日
【發明者】馮世虎, 劉石源, 許貢, 李元偉 申請人:湖南天雁機械有限責任公司