[發明專利]渦輪增壓器以及其中包含的匹配環

有效

• 申請號: 201811205435.4
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN110925079B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: E·P·埃爾伍德三世
• 申請（專利權）人: 博格華納公司
• 主分類號: F02B37/04
• 分類號: F02B37/04;F02B39/16;F04D29/12
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 曾祥生

本公開涉及一種渦輪增壓器，其包括軸、壓縮機葉輪、以及密封組件。所述密封組件包括碳環，所述碳環具有碳表面，所述碳表面具有碳環內直徑和碳環外直徑。所述密封組件還包括匹配環，所述匹配環具有面向所述碳環的碳表面的匹配表面。所述匹配表面具有凸臺部分，所述凸臺部分被配置成在同所述碳環內直徑徑向對準的第一匹配直徑與同所述碳環外直徑徑向對準的第二匹配直徑之間接觸所述碳表面。所述凸臺部分具有在第一匹配直徑與第二匹配直徑之間的凸臺面積。所述匹配表面限定了多個開槽部分。所述多個開槽部分具有在所述第一匹配直徑與第二匹配直徑之間的開槽面積。所述凸臺面積與所述開槽面積之比在1.3與2.9之間。

技術領域

本公開總體上涉及一種渦輪增壓器、并且更確切地涉及一種用于所述渦輪增壓器中的匹配環。

背景技術

旋轉機器、比如渦輪增壓器被用于多種不同的應用中，例如車輛、重型設備、柴油發動機、馬達、以及類似物。典型的渦輪增壓器包括：軸承殼體；沿著軸線在第一端與第二端之間延伸的軸，所述第二端與所述第一端沿著所述軸線間隔開；被布置在所述軸承殼體中以便可旋轉地支撐所述軸的一個或多個軸承；以及聯接至所述軸的第一端的壓縮機葉輪。典型的渦輪增壓器包括密封組件，所述密封組件被布置成朝向壓縮機葉輪以抑制潤滑劑從軸承殼體中的所述一個或多個軸承流動。所述密封組件典型地包括活塞環密封件、或圍繞所述軸布置并且與所述壓縮機葉輪沿著所述軸線間隔開的碳環。在使用了碳環的典型渦輪增壓器中，碳環具有碳表面，所述碳表面具有碳環內直徑、以及與所述碳環內直徑徑向地背離所述軸線間隔開的碳環外直徑。典型渦輪增壓器的包括碳環的此類密封組件還包括匹配環，所述匹配環圍繞所述軸布置并且與所述壓縮機葉輪沿著所述軸線間隔開，使得所述碳環被布置在所述壓縮機葉輪與所述匹配環之間。所述匹配環具有面向所述碳環的碳表面的匹配表面。

所述匹配表面具有凸臺部分，所述凸臺部分在相對于所述軸線同所述碳環內直徑徑向對準的第一匹配直徑與相對于所述軸線同所述碳表面外直徑徑向對準的第二匹配直徑之間接觸所述碳表面。所述凸臺部分具有在第一匹配直徑與第二匹配直徑之間的凸臺面積。所述匹配表面限定了圍繞所述軸線布置的多個開槽部分，并且其中，所述多個開槽部分具有在所述第一匹配直徑與第二匹配直徑之間的開槽面積。

在渦輪增壓器中，使碳密封件在最佳轉速下與匹配表面“脫離”、即脫離接合是有益的。這樣的益處包括減少渦輪增壓器的機械損失并且改善匹配環和碳環的耐久性。然而，在典型的渦輪增壓器中，通常存在碳環在最佳轉速下不能“脫離”的問題。例如，如果開槽部分的幾何形狀和/或凸臺面積與開槽面積之比未被優化，則在渦輪增壓器的運行過程中，碳環將在太低轉速或太高轉速下與匹配環表面“脫離”。如果碳環在太低轉速下發生“脫離”，則所述碳環可能不具有足夠的密封性能。如果碳環在太高轉速下發生“脫離”，則碳環與匹配環保持接合所產生的摩擦效應可能過度，這導致了渦輪增壓器性能的降低以及碳環的潛在損壞。

這樣，仍然需要提供一種改進的匹配環。

發明內容