[發(fā)明專利]渦輪增壓器的離心密封件

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• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN113167131A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 馬修·J·普爾徳埃
• 申請（專利權）人: 康明斯有限公司
• 主分類號: F01D25/18
• 分類號: F01D25/18;F01D5/04;F01D11/00;F01D25/16;F02C6/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張啟程

一種用于渦輪機械中的密封組件，所述密封組件包括：油密封板；可旋轉部件，所述可旋轉部件限定中心軸線，并且被接納在所述油密封板的中心孔中；和環(huán)形密封件，所述環(huán)形密封件包括基部和密封部分，所述基部由所述可旋轉部件保持；其中，所述密封部分被配置為：當所述可旋轉部件和所述環(huán)形密封件以低于預定旋轉速度旋轉時，所述密封部分與所述油密封板一起形成密封；并且其中，所述密封部分被配置為：當所述可旋轉部件和所述環(huán)形密封件以高于所述預定旋轉速度旋轉時，所述密封部分相對于所述中心軸線徑向向外移動，使得所述密封部分與所述油密封板不接觸。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于渦輪機械的密封組件。

背景技術

渦輪增壓器是用于以高于大氣壓力的壓力(增壓壓力)將空氣供應至內燃機的進氣口的公知的裝置。常規(guī)的渦輪增壓器包括排放氣體驅動的渦輪機輪，該排放氣體驅動的渦輪機輪安裝在渦輪機殼體內的可旋轉軸上。渦輪機輪的旋轉使得安裝在該軸的在壓縮機殼體內的另一端部上的壓縮機輪旋轉。壓縮機輪將壓縮空氣輸送到引擎的進氣口歧管，從而增加引擎功率。

渦輪增壓器軸常規(guī)地由軸頸和包括適當的潤滑系統(tǒng)的推力軸承支撐，所述軸頸和推力軸承位于連接在渦輪機與壓縮機輪殼體之間的中央軸承殼體內。期望在旋轉軸的每個端部處提供有效的密封裝置，以防止油從中央軸承殼體泄漏到壓縮機或渦輪機殼體中。

在正常操作期間，在渦輪增壓器的壓縮機端處，密封裝置應該能夠承受由現(xiàn)代的渦輪增壓器輸送的越來越高的增壓壓力。軸承殼體的壓力實際上與引擎貯油槽的壓力相同(典型地，約100毫巴)，并因此在軸承殼體和壓縮機殼體之間存在壓力梯度，從而防止?jié)櫥蛷妮S承殼體泄漏到壓縮機殼體中。密封裝置通常包括一個或多個環(huán)狀密封件，該環(huán)狀密封件以活塞環(huán)的方式被布置在軸和軸承殼體之間并且被容納在相應的凹槽中。密封件被布置成具有徑向間隙，以便允許該軸自由旋轉，但是對流進行約束，以允許維持軸承殼體與壓縮機殼體和/或渦輪機殼體之間的壓力差。

例如，在引擎空轉時或在排氣制動期間，較低的軸速度會導致壓縮機輪后面的壓力降低。壓縮機端處的低的(或甚至負的)增壓壓力可能會下降到軸承殼體中的壓力以下。由于負的密封件上壓力差(PDOS)，油會沿著軸承殼體中的渦輪增壓器軸泄漏，經過密封件，并進入壓縮機殼體中。例如，如果長時間進行空轉或以引擎制動模式操作，油的泄漏可能會很嚴重。油泄漏到壓縮機殼體中是不希望的，因為它會污染進入引擎進氣口歧管的壓縮空氣。

本發(fā)明的一個目的是消除或減輕上述缺點。

發(fā)明內容

根據本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于渦輪機械的密封組件，所述密封組件包括：油密封板；可旋轉部件，所述可旋轉部件限定中心軸線，并且被接納在所述油密封板的中心孔中；和環(huán)形密封件，所述環(huán)形密封件包括基部和密封部分，所述基部由所述可旋轉部件保持；其中，所述密封部分被配置為：當所述可旋轉部件和所述環(huán)形密封件以低于預定旋轉速度旋轉時，所述密封部分與所述油密封板一起形成密封；并且其中所述密封部分被配置為：當所述可旋轉部件和所述環(huán)形密封件以高于所述預定旋轉速度旋轉時，所述密封部分相對于所述中心軸線徑向向外移動，使得所述密封部分與所述油密封板不接觸。

隨著所述可旋轉部件的旋轉速度的增加，在所述密封部分與所述殼體之間的界面處的摩擦增加。由于摩擦增加，產生的熱量也增加。密封件通常由彈性材料或橡膠材料制成，所述彈性材料或橡膠材料不適用于長時間的高溫操作。如果這些密封件要經受長時間的高溫操作，則這些密封件可能會損壞，從而可能影響所提供的密封效果。通過將所述密封部分配置為在高于預定旋轉速度時與殼體不接觸，避免了密封件的過熱，因為當不接觸時(即，高于所述預定旋轉速度時)，所述密封部分與所述殼體之間沒有摩擦。