涡轮增压器的离心密封件制造技术

一种用于涡轮机械中的密封组件，所述密封组件包括：油密封板；可旋转部件，所述可旋转部件限定中心轴线，并且被接纳在所述油密封板的中心孔中；和环形密封件，所述环形密封件包括基部和密封部分，所述基部由所述可旋转部件保持；其中，所述密封部分被配置为：当所述可旋转部件和所述环形密封件以低于预定旋转速度旋转时，所述密封部分与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为：当所述可旋转部件和所述环形密封件以高于所述预定旋转速度旋转时，所述密封部分相对于所述中心轴线径向向外移动，使得所述密封部分与所述油密封板不接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮增压器的离心密封件
本专利技术涉及一种用于涡轮机械的密封组件。
技术介绍
涡轮增压器是用于以高于大气压力的压力(增压压力)将空气供应至内燃机的进气口的公知的装置。常规的涡轮增压器包括排放气体驱动的涡轮机轮，该排放气体驱动的涡轮机轮安装在涡轮机壳体内的可旋转轴上。涡轮机轮的旋转使得安装在该轴的在压缩机壳体内的另一端部上的压缩机轮旋转。压缩机轮将压缩空气输送到引擎的进气口歧管，从而增加引擎功率。涡轮增压器轴常规地由轴颈和包括适当的润滑系统的推力轴承支撑，所述轴颈和推力轴承位于连接在涡轮机与压缩机轮壳体之间的中央轴承壳体内。期望在旋转轴的每个端部处提供有效的密封装置，以防止油从中央轴承壳体泄漏到压缩机或涡轮机壳体中。在正常操作期间，在涡轮增压器的压缩机端处，密封装置应该能够承受由现代的涡轮增压器输送的越来越高的增压压力。轴承壳体的压力实际上与引擎贮油槽的压力相同(典型地，约100毫巴)，并因此在轴承壳体和压缩机壳体之间存在压力梯度，从而防止润滑油从轴承壳体泄漏到压缩机壳体中。密封装置通常包括一个或多个环状密封件，该环状密封件以活塞环的方式被布置在轴和轴承壳体之间并且被容纳在相应的凹槽中。密封件被布置成具有径向间隙，以便允许该轴自由旋转，但是对流进行约束，以允许维持轴承壳体与压缩机壳体和/或涡轮机壳体之间的压力差。例如，在引擎空转时或在排气制动期间，较低的轴速度会导致压缩机轮后面的压力降低。压缩机端处的低的(或甚至负的)增压压力可能会下降到轴承壳体中的压力以下。由于负的密封件上压力差(PDOS)，油会沿着轴承壳体中的涡轮增压器轴泄漏，经过密封件，并进入压缩机壳体中。例如，如果长时间进行空转或以引擎制动模式操作，油的泄漏可能会很严重。油泄漏到压缩机壳体中是不希望的，因为它会污染进入引擎进气口歧管的压缩空气。本专利技术的一个目的是消除或减轻上述缺点。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于涡轮机械的密封组件，所述密封组件包括：油密封板；可旋转部件，所述可旋转部件限定中心轴线，并且被接纳在所述油密封板的中心孔中；和环形密封件，所述环形密封件包括基部和密封部分，所述基部由所述可旋转部件保持；其中，所述密封部分被配置为：当所述可旋转部件和所述环形密封件以低于预定旋转速度旋转时，所述密封部分与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为：当所述可旋转部件和所述环形密封件以高于所述预定旋转速度旋转时，所述密封部分相对于所述中心轴线径向向外移动，使得所述密封部分与所述油密封板不接触。随着所述可旋转部件的旋转速度的增加，在所述密封部分与所述壳体之间的界面处的摩擦增加。由于摩擦增加，产生的热量也增加。密封件通常由弹性材料或橡胶材料制成，所述弹性材料或橡胶材料不适用于长时间的高温操作。如果这些密封件要经受长时间的高温操作，则这些密封件可能会损坏，从而可能影响所提供的密封效果。通过将所述密封部分配置为在高于预定旋转速度时与壳体不接触，避免了密封件的过热，因为当不接触时(即，高于所述预定旋转速度时)，所述密封部分与所述壳体之间没有摩擦。已知使用气体压力来密封涡轮机械的轴承壳体。在轴承壳体的外部与该轴承壳体的内部之间提供正的压力差防止了油和/或气的泄漏。为了维持正的压力并因此维持密封效果，涡轮机轴的空转速度必须维持高于最小值。本专利技术的密封组件使用密封件的密封部分以在低于预定速度时提供密封效果，也就是说，低于预定速度时，不使用气体密封。由于不需要正的压力差，因此这允许减小涡轮机轴的空转速度。减小涡轮机轴的空转速度允许涡轮机械更有效地操作。所述可旋转部件可以包括凸缘，所述凸缘限定接纳所述密封件的环形凹部。所述凸缘的内径可以大于所述密封部分的外径。有利地，这提供了环形空间，当所述可旋转部件高于所述预定速度旋转时，所述密封部分可以移动进入该环形空间。所述凸缘可以限定内环形壁，所述内环形壁限制所述密封部分的径向移动。有利地，这防止了所述环形密封件的过度膨胀。所述密封件的过度膨胀可能会损坏该密封件，从而可以削弱该密封件提供密封效果的能力。所述密封组件还可以包括环形部件，所述环形部件环绕所述环形密封件的至少一部分。所述环形部件可以被配置为向所述密封部分提供弹性偏压。有利地，所述弹性偏压可以增强由所述环形密封元件施加的密封力，使得由所述环形密封部分施加至壳体的密封力增加。所述环形部件可以包括环形本体和一系列的指状部，所述指状部从所述环形本体突出。所述指状部轴向延伸至所述密封部分的远侧端部。有利地，可以选择所述指状部的位置、尺寸和量，从而实现所述密封部分径向向外移动时的期望的预定旋转速度。所述指状部可以在所述密封部分的所述远侧端部处径向向内延伸。有利地，这防止了所述密封部分在高速度旋转时可能会发生的轴向延伸。所述密封件包括环形凹槽，所述环形凹槽位于所述密封部分与所述基部之间。有利地，可以选择所述凹槽的尺寸和位置，以便实现所述期望的预定旋转速度。另外，所述凹槽提供了降低硬度的区域，并因此提供了预定的变形区域，一旦所述可旋转部件和由此的密封件以高于所述预定旋转速度旋转时，该预定的变形区域就会变形。此外，所述环形凹槽提供了一空间，密封部分可以变形到该空间中而不会抑制该密封部分的变形。所述环形密封元件的所述密封部分的外径可以小于所述环形密封元件的所述基部的外径。有利地，这允许所述环形密封元件的基部被所述凸缘的环形凹部接纳，同时在所述密封部分与所述凹部之间提供环形空间，所述密封部分可以变形到该环形空间中。一旦所述可旋转部件和由此的环形密封件以高于所述预定旋转速度旋转，则密封部分可以变形到该空间中。在高于所述预定旋转速度时，所述密封部分可以被配置为径向向外移动，使得所述密封部分的内径增加至少0.1mm。有利地，已经发现，通过在壳体与密封部分之间提供至少为该尺寸的环形空隙，避免了油密封板与密封部分之间的意外接触。此外，避免了密封部分的过度膨胀，并且实现了壳体与密封部分之间的摩擦的减小。密封组件还可以包括环形弹性元件，该环形弹性元件环绕所述环形密封件的所述密封部分。有利地，这为所述密封部分提供了增加的弹性，并因此可以实现期望的预定速度，在该期望的预定速度下，由密封部分提供的密封压力为零。根据本专利技术的第二方面，提供了一种旋转密封件，所述旋转密封件用于涡轮机械的密封组件中，所述旋转密封件包括：基部；密封部分；和中间部分，所述中间部分位于所述基部与所述密封部分之间；其中，当中间部分足够硬以便允许所述密封部分提供密封效果并且所述中间部分足够柔性使得当所述密封件以高于预定旋转速度旋转时，所述密封部分被配置为径向向外移动。如上所讨论的，通过将所述内径配置成在高于预定旋转速度时增加，能够减小所述密封件与待密封抵接的部件之间的摩擦。所述旋转密封件还可以包括环形部件，所述环形部件环绕所述旋转密封件的至少一部分。所述环形部件可以被配置为向所述密封部分提供弹本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种密封组件，所述密封组件用于涡轮机械中，所述密封组件包括：/n油密封板；/n可旋转部件，所述可旋转部件限定中心轴线，并且被接纳在所述油密封板的中心孔中；和/n环形密封件，所述环形密封件包括基部和密封部分，所述基部由所述可旋转部件保持；/n其中，所述密封部分被配置为：当所述可旋转部件和所述环形密封件以低于预定旋转速度旋转时，所述密封部分与所述油密封板一起形成密封；并且/n其中，所述密封部分被配置为：当所述可旋转部件和所述环形密封件以高于所述预定旋转速度旋转时，所述密封部分相对于所述中心轴线径向向外移动，使得所述密封部分与所述油密封板不接触。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181214 GB 1820435.41.一种密封组件，所述密封组件用于涡轮机械中，所述密封组件包括：
油密封板；
可旋转部件，所述可旋转部件限定中心轴线，并且被接纳在所述油密封板的中心孔中；和
环形密封件，所述环形密封件包括基部和密封部分，所述基部由所述可旋转部件保持；
其中，所述密封部分被配置为：当所述可旋转部件和所述环形密封件以低于预定旋转速度旋转时，所述密封部分与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为：当所述可旋转部件和所述环形密封件以高于所述预定旋转速度旋转时，所述密封部分相对于所述中心轴线径向向外移动，使得所述密封部分与所述油密封板不接触。


2.根据权利要求1所述的密封组件，其中，所述可旋转部件包括凸缘，所述凸缘限定接纳所述密封件的环形凹部。


3.根据权利要求2所述的密封组件，其中，所述凸缘的内径大于所述密封部分的外径。


4.根据权利要求2或3所述的密封组件，其中，所述凸缘限定内环形壁，所述内环形壁限制所述密封部分的径向移动。


5.根据任一前述权利要求所述的密封组件，其中，所述密封组件还包括环形部件，所述环形部件环绕所述环形密封件的至少一部分。


6.根据权利要求5所述的密封组件，其中，所述环形部件被配置为向所述密封部分提供弹性偏压。


7.根据权利要求5或6所述的密封组件，其中，所述环形部件包括环形本体和一系列的指状部，所述指状部从所述环形本体突出。


8.根据权利要求7所述的密封组件，其中，所述指状部轴向延伸至所述密封部分的远侧端部。


9.根据权利要求7或8所述的密封组件，其中，所述指状部在所述密封部分的远侧端部处径向向内延伸。


10.根据任一前述权利要求所述的密封组件，其中，所述密封件包括环形凹槽，所述环形凹槽位于所述密封部分与所述基部之间。


11.根据任一前述权利要求所述的密封组件，其中，所述环形密封元件的所述密封部分的外径小于所述环形密封元件的所述基部的外径。


12.根据任一前述权利要求所述的密封组件，其中，在高于所述预定旋转速度时，所述密封部分被配置为径向向外移动，使得所述密封部分的内径增加至少0.1mm。


13.根据任一前述权利要求所述的密封组件，还包括环形弹性元件，所述环形弹性元件环绕所述环形密封件的所述密封部分。


14.一种旋转密封件，所述旋转密封件用于涡轮机械的密封组件中，所述旋转密封件包括：
基部；
密封部分；和
中间部分，所述中间部分位于所述基部与所述密封部分之间；
其中，当中间部分足够硬以便允许所述密封部分提供密封效果并且所述中间部分足够柔性使得当所述密封件以高于预定旋转速度旋转时，所述密封部分被配置为径向向外移动。
如上所讨论的，通过将内径配置成在高于预定旋转速度时增加，能够减小所述密封件与待密封抵接的部件之间的摩擦。


15.根据权利要求14所述的旋转密封件，还包括环形部件，所述环形部件环绕所述旋转密封件的至少一部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·J·普尔徳埃，
申请(专利权)人：康明斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB