通过增加使用一种在该压缩机叶轮的背面与该轴承壳体之间形成的外部加压空腔的多种密封系统，可以使在旋转涡轮增压器组件的间隙密封件周围的漏油的倾向最小化。在一种实现方式中，可以提供一个压力板。在另一个实施例中，可以提供迷宫式密封件。除了这些多种不同的密封安排，还可以向该压力板或迷宫式密封件后面的空间中选择性地供给外部增压空气或者内部供给的增压空气，用以维持该密封界面的向内指向的压力梯度，而不考虑工况。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】涡轮増压器外侧吹扫式密封专利
实施例总体上涉及涡轮增压器，并且更具体地涉及涡轮增压器的密封系统。专利技术背景涡轮增压器是一种强制进气系统。它们将空气以与在正常吸气构型中的可能情况相比更大的密度传送到发动机进气中，从而允许燃烧更多的燃料，进而在没有明显增加发动机重量的情况下提升了发动机的马力。一个更小的涡轮增压发动机取代一个更大物理尺寸的正常吸气的发动机，这将减小质量并且可以减小车辆的空气动力学的前端面积。图1示出了典型的涡轮增压器(10)的截面视图。涡轮增压器(10)包括一个涡轮机级(12)和一个压缩机级(14)。涡轮增压器利用来自发动机排气歧管的排气流来驱动位于该涡轮机壳体(17)内的涡轮机叶轮(16)。一旦该排气已经通过该涡轮机叶轮(16)并且该涡轮机叶轮(16)已经从该排气中提取能量，则用过的排气通过一个导流器离开涡轮机壳体(17)并且被输送到车辆下行管并且通常被输送到后处理装置，如催化转化器、微粒收集器和NOx收集器。涡轮机叶轮(16)提取的能量被转化为一种旋转运动，这种旋转运动用于驱动位于压缩机盖件(19)之内的压缩机叶轮(18)。压缩机叶轮(18)抽取空气进入涡轮增压器(10)、压缩这些空气并且将该空气输送到该发动机的进气侧。该旋转组件由以下主要部件构成:涡轮机叶轮(16);轴(20)，该涡轮机叶轮(16)被安装在该轴上；一个也被安装在该轴(20)上的压缩机叶轮(18);—个抛油环(22);以及多个推力部件。轴(20)具有一个相关联的旋转轴线(21)。轴(20)典型地在由发动机供给润滑剂(如油)的一个流体动压轴承系统上旋转。该轴承系统可以被提供在一个轴承壳体(23)中。油是经由一个供油口(24)来传送的，以对多个轴颈轴承(26)和多个推力轴承(28)都供油。一旦被使用，油就排泄到轴承壳体(23)并且通过与发动机曲轴箱连接的一个排油口(30)离开。涡轮级(12)和压缩机级(14)中的压力条件可经常致使通过将旋转组件密封在轴承壳体(23)上的密封机构而将油抽出。从轴承壳体至压缩机叶轮的背侧、经过压缩机叶轮、至压缩机级和发动机燃烧室的油的内部流动通常称为“压缩机端的油流通”。要避免压缩机端的油流通，因为其可导致催化剂污染和不想要的排放。更为严格的排放标准下，压缩机端的油流通的倾向变成了更大的问题。在涡轮增压器中通常使用各种不同的密封方式，以在一个或多个静态涡轮增压器元件(例如轴承壳体(23)和/或插入件(34)与部分动态旋转组件(例如涡轮机叶轮(16)、压缩机叶轮(18)、抛油环(22)和/或轴(20))之间的界面上形成密封，从而使从轴承壳体(23)至压缩机级(14)的油的流通最少。这类密封方式还可防止从压缩机级(12)至轴承壳体(23)的不想要的气体流动(即被称为漏气的状态)。图2示出了在涡轮增压器(10)的压缩机端中的静态元件与旋转元件之间的部分界面(31)的近距视图。在此区域中使用各种不同的密封元件。例如，一个或多个间隙密封件(32)(例如密封圈或活塞环)被操作性地定位在抛油环(22)与插入件(34)之间。在抛油环(22)上的各自的凹槽(36)中可以接纳各密封件(32)的一部分。然而，在一些工况中，轴承壳体(23)中的油有可能绕着一个或多个间隙密封件(32)经过、并进入压缩机壳体(12)。现在对这样一种情况进行描述。在插入件(34)与压缩机叶轮(18)的背面(38)之间的空腔(40)中有空气。压缩机叶轮(18)的背面(38)绕着轴线(21)高速旋转。迫使接近旋转背面(38)的空气由于空气与背面(38)之间的摩擦而进行类似旋转。结果是，可以具有离心加速度(即在径向方向上)，该离心加速度在空腔(40)中靠近轴(20)形成较低压力并且在靠近压缩机叶轮(18)的尖端(42)形成较高的压力。对于界面(31)上的压差而言这种压力梯度是不利的，即外部侧(31ο)的压力低于内部侧(31i)的压力，可能会引起压缩机端的油流通。在这种情况下，从推力轴承(28)与插入件(34)之间的空腔(46)、围绕一个或多个密封圈(32)形成了油流(44)。如上所述，这个流(44)被该强制涡流抽出而变成压缩机叶轮背面(38)后面的流(48)。这个流(48)经过压缩机级扩压器(50)而被抽出(见图1)。典型地，可以通过使压缩机叶轮(18)机械地凹进轴承壳体(23)来抵消这种降低的压力或甚至负压(真空)的效果。这种安排的结果是，压缩机级(14)的一些加压空气可以被转向到压缩机叶轮(18)后面的空腔(40)。这种压缩空气的转向改变了从压缩机叶轮尖端(42)至一个或多个密封件(32)的空腔(40)周围的压力平衡，并使这个油通道进入压缩机排气口之后进入发动机的燃烧系统的可能性最小。向内指向的压力梯度(相对于轴承壳体)对于具有很大压缩机出口压力的正常工况是有效的。然而，存在一些更难或不能维持密封件外部侧正压的工况，包括低涡轮转速或零涡轮转速、受限的压缩机入口、两级顺序涡轮系统中的低压级的排气制动或起动。在这类情况下，油或其他润滑剂(44)有可能围绕通过一个或多个密封件(32)。下面将更详细地呈现这些实例中的一些实例。当装备有发动机压缩式排气制动器的重型满载卡车在一个长而稳定的斜坡上行驶时，可使用排气制动器来阻断涡轮机叶轮(16)下游的排气流、并使车辆减速，而不依赖于车辆的车轮制动器。卡车的质量和惯性可推动卡车冲下山坡，这迫使通过车辆变速箱而使发动机旋转。没有燃料被引入发动机，发动机像对抗排气制动器阻断的空气泵一样起作用来使卡车的速度减慢。经过该涡轮级的气体的质量流被大大降低，这样使得涡轮增压器叶轮的旋转速度不是由涡轮机级来主要驱动。现在作为空气泵来起作用的车辆对于发动机的制动作用(通过车辆变速箱)由于其通过压缩机级(14)抽出空气而可以在进气系统中产生抽空(例如真空)。压缩机级(14)中的抽空改变了这个或这些压缩机端密封件(32)对面压缩机叶轮(18)的尖端(42)处的压差。这样在这些密封圈(32)上导致了不利的压差，而可以导致压缩机端的油流通。当出现这种排气制动器驱动状况时，产生的抽空可以压倒通常使用的密封圈压差固定件(例如使压缩机叶轮(18)凹进)，并引起了从轴承壳体(23)进入压缩机排气口、然后进入发动机燃烧系统的油流通。在压缩机为串联安排的分级涡轮增压器中的高压(HP)压缩机级会出现类似的问题。在串联压缩机构型中，低压(LP)压缩机的排气口被直接导向高压(HP)压缩机的入口。当排气质量流被引导到高压(HP)涡轮增压器的较小的涡轮机级(即不是被引导到LP涡轮增压器的较大的涡轮机级)时，HP压缩机的压缩机级可以抽出与可能较大容量的低压(LP)压缩机的质量流输出相比更多的空气质量流进入其入口，其缓慢运转，与较小的HP压缩机的质量流输入相比其质量流输出较少。其结果是LP压缩机的压缩机级运行成抽空，这样会在HP涡轮增压器的压缩机端密封圈上导致不利的压差。由此，对于在涡轮增压器的压缩机端中的旋转部件与静态部件之间的增强密封安排存在需要，尤其是在低涡轮增压器转速时。专利技术概述实施例涉及在压缩机叶轮背面与邻近部件(如轴承壳体和/或插入件)之间的密封元件和安排。这类密封元件和安排可以改进在涡轮增压器的压缩机端上的动态旋转组本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于涡轮增压器的压缩机端的密封系统，该密封系统包括：一个旋转组件，该旋转组件包括一个具有旋转轴线(21′)的轴(20′)、以及一个安装在该轴(20′)上的压缩机叶轮(18′)，该压缩机叶轮(18′)包括一个背面(38′)；一个轴承壳体(23′)，该轴(20′)的一部分被接纳在该轴承壳体(23′)中；一个或多个密封件(32′)，该一个或多个密封件是操作性地定位在该一个或多个静态涡轮增压器元件与该旋转组件之间的一个界面(400)中，由此该一个或多个密封件(32′)使从该轴承壳体穿过该界面(400)的油流通最少；以及一个总体上环形的压力板(60，81，110)，该压力板是操作性地定位在该压缩机叶轮(18′)的背面(38′)与该轴承壳体(23′)之间的，在至少该压力板(60，81，110)与该轴承壳体(23′)之间限定了一个容积(80)，该容积(80)具有一个受限的流动出口通道(64，86，114)，由此该界面(400)与该压缩机叶轮后面区域的效应是基本上隔离开的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·克里，E·P·埃尔伍德，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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