涡轮增压器的密封单元制造技术

本发明专利技术涉及用于密封从轴承壳体进入压缩机壳体的过渡部的用于涡轮增压器的密封单元，以及用于制造该类型的密封单元的方法。密封单元包括设计用于与涡轮增压器的轴共同旋转的密封套、滑环，以及第一和第二带槽环，其中两个带槽环设计用于与密封套共同旋转并布置在密封套上。滑环沿轴向方向布置在两个带槽环之间使得径向延伸的密封间隙形成在滑环的两侧上，位于滑环和相应带槽环之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮增压器的密封单元
本专利技术涉及涡轮增压器的密封单元和具有相应密封单元的涡轮增压器，以及用于制造密封单元的方法。
技术介绍
越来越多的更新一代车辆配备有涡轮增压器。为了达到目标需求和法规要求，必须促进整个传动系的发展以及还要优化单个部件以及相对于他们的可靠性和效率作为整体的系统。已知的涡轮增压器具有涡轮机壳体、压缩机壳体，和传统上在涡轮机侧连接到涡轮机壳体并且在压缩机侧连接到压缩机壳体的轴承壳体。支撑涡轮机叶轮和压缩机叶轮的轴/转子被安装在轴承壳体中。径向轴承和轴向轴承通常布置在轴承壳体内部，该轴承壳体内部以例如轴承壳体盖的形式通过端壁与压缩机壳体的内部间隔开。存在用于抵靠轴承壳体内部密封压缩机壳体的内部的不同解决方案，以防止例如轴承壳体中的轴承所需的油的转移以及防止气体的转移。密封套存在一种已知解决方案，其中以活塞环形式的一个或多个密封环布置在密封套和端壁之间，在密封套中的凹槽中进行引导。这种类型的设计的缺陷是，活塞环和与轴一起旋转的密封套之间的径向密封间隙是短的，且另外，密封宽度必须相对大地进行选择以便能够容忍轴的运动(轴向、径向以及特别地倾斜)以及防止咬合。此外，由于活塞环和凹槽的制造公差，间隙宽度中可能出现相对大的变化，使得真实间隙宽度可能处于大的范围。由于该区域中密封效应降低，活塞环的狭槽和开放区域还可具有不利影响(其需要获得弹簧效应)。EP2060804A1中描述了备选的解决方案，其中密封套与止推环和滑环一起形成径向密封区域。在所述配置中，滑环通过弹簧压靠在止推环上使得滑环以静止状态与止推环接触，且仅由于轴的旋转而出现与密封间隙的气体润滑密封布置。这里的缺陷是昂贵的结构和预张拉的组件以及在操作开始时滑环和止推环之间的摩擦损失(其还可导致磨损增加)。因此，本专利技术的目的是提供一种用于涡轮增压器的改进密封单元，其采用简单的结构和成本有效的生产能力来补救以上所述的缺陷。
技术实现思路
本专利技术涉及根据权利要求1所述的用于涡轮增压器的密封单元、根据权利要求8所述的涡轮增压器，以及根据权利要求9和10所述的制造密封单元的方法。根据本专利技术，用于密封从轴承壳体进入压缩机壳体的过渡部的涡轮增压器的密封单元具有密封套、滑环，以及第一和第二带槽环。密封套设计用于与涡轮增压器的轴共同旋转。两个带槽环设计用于与密封套共同旋转并布置在密封套上。滑环沿轴向方向布置在两个带槽环之间使得径向延伸的密封间隙形成在滑环的两侧上，位于滑环和相应带槽环之间。与使用活塞环的已知解决方案相比，根据本专利技术的密封单元实现提供较长的径向密封间隙。另外，密封间隙的低宽度可以实现为滑环和带槽环之间的空隙，并且因此密封间隙可以被精确地调节，且不依赖于多个公差，例如活塞环和其中布置活塞环的凹槽的制造公差。这两个优势积极地影响了气体/油泄露，这意味着存在从轴承壳体进入压缩机壳体的较少气体/油泄露。目标可调节性具有以下附加优势，与已知解决方案(其中由于互动公差，密封间隙可以用大的可变性进行交付)相反，密封间隙的宽度在批量生产方面几乎不具有变化。没有变化的密封间隙的目标和可重复调节性还实现低水平的泄露不确定性，并因此实现更好的可预测性。在配置中，在滑环的区域中，密封套的外径可以小于滑环的内径，使得在密封套和滑环之间形成间隙。由于沿径向方向的密封间隙以及滑环和密封套之间的轴向间隙，滑环可以补偿轴(其中密封套布置成旋转地固定在其上)的运动。在可以与所有先前描述的配置结合的配置中，凹口可以设置在面向滑环的带槽环的径向侧壁中。凹口可以起气体运输方式的作用，通过该方式，气垫在涡轮增压器的操作期间形成在密封间隙中。另外或可选地，凹口可以设置在滑环的径向侧壁中，其中凹口同样起气体运输方式的作用，使得气垫在涡轮增压器的操作期间形成在密封间隙中。气垫的形成具有以下优势，在操作期间带槽环和滑环之间一直存在空气膜。该空气膜降低了部件之间的潜在摩擦，还降低了滑环和带槽环上的磨损。凹口附加地产生泵效应，其使现有油沿轴承壳体的方向传输返回。该效应进而导致较低的油泄露。在可以与所有先前描述的配置结合的配置中，第一和第二带槽环可各自设置为单独的部件。特别地，两个带槽环可以设计成以便缩拢在密封套上或者胶合或焊接到密封套。采用滑环以及第一和第二带槽环的单个部件优化根据本专利技术的密封单元的设计以便能够在密封单元的组装之前容易地加工部件的表面。因此，特别地，可以提供表面的非常精密的加工，例如，滑环和/或两个带槽环的径向表面的磨平、平坦珩磨，或者精细表面研磨。通过这种方式，可以制造极度精确的尺寸，以及可以制造非常平滑的表面。这实现密封单元的有效性，并进而导致较低的气体/油泄露。作为两个单独的带槽环的备选，可以提供的是，第一带槽环与密封套一体地设计，第二带槽环是单独的部件。第二带槽环可因此设计成以便缩拢在密封套上或者胶合或焊接到密封套。在可以与所有先前描述的配置结合的配置中，可以附加地设置密封环，其中密封环径向地布置在滑环的外侧并包围其。密封环可以设计成形成密封单元和用于涡轮增压器的轴承壳体的端壁之间的第二密封。如上已经提及的，相对自由移动的滑环可补偿轴/密封套的轴向和径向运动。由于密封环具有一定的柔韧性，具有密封环的密封单元可更好补偿轴的倾斜：如果轴倾斜，则密封套以及布置在其上的带槽环倾斜。这同样导致滑环的倾斜，其中最终密封环的柔韧性补偿倾斜运动(密封环在一侧压缩并在另一侧松弛)。可由此抵消密封间隙的减小或者甚至咬合。由于带槽环之间的滑环结合密封环的“悬浮”布置，省去了经由弹簧元件的预张拉的必要性，通过这种方式，节省了部件并且还便于组装。密封环可特别地具有X形横截面。例如，可以提供X形环(例如，来自Quadion公司的)。与传统O形环相比，由于径向方向的较低刚性，具有X形横截面的密封环提供更好的压缩性。在可以与所有先前描述的配置结合的配置中，可以附加地设置至少一个固定装置，其中固定装置设计成防止滑环扭转。固定装置可以例如围绕滑环环形布置或者沿着滑环的周边布置。固定装置可以配置为滑环的一体部件或者单独的部件。由于固定装置，在操作期间可以保证，仅带槽环和密封套与轴/转子共同旋转，而滑环保持静止。固定装置可以例如力锁合、形锁合，或一体地在径向内侧上连接到滑环并可以设计成以便力锁合、形锁合，或一体地在径向外侧上连接到(轴承壳体的)端壁。特别地，固定装置可径向向内地接合到滑环中，且可以设计成以便以旋转固定方式径向向外地连接到端壁。可以提供的是，固定装置配置有L形横截面，且固定装置的轴向延伸的腿部布置在滑环和密封环之间。特别地，可以提供的是，滑环被胶合到固定装置以防止扭转。为此，凹槽可以在径向外周上设置在滑环中，其中凹槽用以容纳用于将滑环胶合到固定装置的粘合剂。在可以与所有前述配置结合的配置中，滑环的径向侧壁可以被磨平、平坦珩磨，或者精细表面研磨，和/或面向滑环的带槽环的径向侧壁可以被磨平、平坦珩磨，或者精细表面研磨。此外，可以提供的是，带槽环在径向外端上具有用以便于组装的倒角。在可以与所有前述配置结合的配置中，密封间隙在径向方向可具有0.1mm至15mm，特别地0.5mm至10mm，优选1mm至5mm范围的长度。在操作期间，密封间隙可以具有1μm至30μm，特别地2μm至20μm，优选5μm至10μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于密封从轴承壳体进入压缩机壳体的过渡部的用于涡轮增压器的密封单元(10)，包括：密封套(100)，其中所述密封套(100)设计用于与所述涡轮增压器的轴共同旋转；滑环(200)；第一和第二带槽环(310、320)，其中所述两个带槽环(310、320)设计用于与所述密封套(100)共同旋转并布置在所述密封套(100)上；其特征在于，所述滑环(200)沿轴向方向布置在所述两个带槽环(310、320)之间，使得径向延伸的空气隙(410、420)形成在所述滑环(200)的两侧上，位于所述滑环(200)和所述相应带槽环(310、320)之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.24 DE 102016202882.01.一种用于密封从轴承壳体进入压缩机壳体的过渡部的用于涡轮增压器的密封单元(10)，包括：密封套(100)，其中所述密封套(100)设计用于与所述涡轮增压器的轴共同旋转；滑环(200)；第一和第二带槽环(310、320)，其中所述两个带槽环(310、320)设计用于与所述密封套(100)共同旋转并布置在所述密封套(100)上；其特征在于，所述滑环(200)沿轴向方向布置在所述两个带槽环(310、320)之间，使得径向延伸的空气隙(410、420)形成在所述滑环(200)的两侧上，位于所述滑环(200)和所述相应带槽环(310、320)之间。2.根据权利要求1所述的密封单元，其特征在于，凹口设置在面向所述滑环(200)的带槽环(310、320)的所述径向侧壁中，特别地其中所述凹口以气体运输的方式起作用，通过该方式，气垫在所述涡轮增压器的操作期间形成在所述密封间隙(410、420)中；和/或凹口设置在所述滑环(200)的所述径向侧壁中，特别地其中所述凹口以气体运输的方式起作用，使得气垫在所述涡轮增压器的操作期间形成在所述密封间隙(410、420)中。3.根据权利要求1或权利要求2所述的密封单元，其特征在于，所述第一带槽环和第二带槽环(310、320)各自是单独的部件，特别地其中所述两个带槽环(310、320)设计成缩拢在所述密封套(100)上或者胶合或者焊接到所述密封套(100)；或者所述第一带槽环(310)与所述密封套(100)设计成一体，所述第二带槽环(320)是单独的部件，特别地其中所述第二带槽环(320)设计成缩拢在所述密封套(100)上或者胶合或者焊接到所述密封套(100)。4.根据前述权利要求中任一项所述的密封单元，其特征在于，附加地设置密封环(500)，其中所述密封环(500)径向地布置在所述滑环(200)的外侧并包围其，特别地其中所述密封环(500)设计成在所述密封单元(10)和所述涡轮增压器的轴承壳体的端壁(600)之间形成第二密封。5.根据前述权利要求中任一项所述的密封单元，其特征在于，附加地设置至少一个固定装置(700)，其中所述固定装置(700)设计成防止所述滑环扭转，特别地其中所述固定装置(700)围绕所述滑环(200)或者沿着所述滑环(200)的周边环形地布置。6.根据前述权利要求中任一项所述的密封单元，其特征在于，所述密封间隙(410、420)在所述径向方向具有0.1mm至15mm，特别地0.5mm至10mm，优选1mm至5m...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·菲克特，S·马克，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国,US