一种涡轮增压器用径向双端面油气端面密封结构制造技术

本发明专利技术公开了一种涡轮增压器用径向双端面油气端面密封结构，包括动环组件、静环组件、固定壳体和转轴，动环组件和甩油环随转轴转动，静环组件位于固定壳体和动环组件之间，静环组件包括气体侧静环和油气侧静环，气体侧静环、叶轮、固定壳体和动环组件之间构成气体腔，气体侧静环、油气侧静环和动环组件之间构成可变压力腔，油气侧静环、甩油环、固定壳体和动环组件之间构成油气腔，固定壳体与气体侧静环之间以及气体侧静环和油气侧静环之间都设有压缩弹簧，气体侧静环的外径处端面和油气侧静环的内径处端面都开设有沿周向均布的动压槽。本发明专利技术可在涡轮增压器轴向尺寸受限条件下，兼具在低速运转时低漏油特性和高速运转时低窜气特性。特性。特性。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮增压器用径向双端面油气端面密封结构


[0001]本专利技术属于旋转机械密封装置
，具体涉及一种涡轮增压器用径向双端面油气端面密封结构。

技术介绍

[0002]涡轮增压技术是提高车辆发动机效率和节能降耗的有效途径，其利用高温废气驱动涡轮，带动同轴压气机叶轮高速转动而给发动机气缸送入更高压力和密度的压缩空气，进而实现增加发动机输出功率的目的。其中，密封是涡轮增压系统中重要的关键基础件之一，其设置于压气机、涡轮与轴承腔之间，主要用于防止压气机背部空气或涡轮端高温燃气进入轴承腔而污染机油，同时也防止机油进入压气机端或涡轮端而造成“烧机油”现象或大量漏油的发生，其密封性能的优劣直接影响整个涡轮增压系统的工作性能、使用寿命及经济性。
[0003]涡轮增压器有两种典型的转速工况：当其在正常运行状态时，其转轴转速达到50 000~100 000rpm，此为高速工况；当其处于怠速阶段时，其转轴转速为3 000~5 000rpm，此为低速工况。涡轮增压器压气机叶轮的增压能力与转速直接相关，当处于低速工况时，压气机增压能力较弱，压气机出口和空气侧压力较低，此为负压差工况，此时压力较高的油气介质容易通过密封泄漏至压气机侧，发生“漏油”现象；当处于高速工况时，压气机出口和空气侧压力较高，此为正压差工况，此时空气会通过密封向油气侧泄漏，发生“窜气”现象。同时在低速负压差工况下控制漏油和高速正压差工况控制窜气是涡轮增压器压气机端密封的设计目标。由于涡轮增压器压气机与轴承腔之间的轴向空间较小，目前涡轮增压器中常用的接触式涨圈密封虽具有结构简单、制作成本低的优势，但是其控制漏油和窜气的能力较差；内径侧开设泵出型槽的非接触式气膜端面密封虽能在低速工况下较好地控制漏油，但是其在高速条件下的窜气问题仍然严重。

技术实现思路

[0004]为了解决涡轮增压器压气机端密封在轴向受限空间状态下难以兼具低速负压差工况低漏油和高速正压差工况低窜气的不足，本专利技术的目的在于提供一种涡轮增压器用径向双端面油气端面密封结构。
[0005]具体技术方案如下：一种涡轮增压器用径向双端面油气端面密封结构，安装于涡轮增压器压气机的叶轮与油润滑轴承腔的甩油环之间，包括动环组件、静环组件、固定壳体和转轴，动环组件和甩油环安装于转轴圆周表面，随转轴转动，静环组件位于固定壳体和动环组件之间，静环组件包括气体侧静环和油气侧静环，气体侧静环、叶轮、固定壳体和动环组件之间构成气体腔，气体侧静环、油气侧静环和动环组件之间构成可变压力腔，油气侧静环、甩油环、固定壳体和动环组件之间构成油气腔，固定壳体与气体侧静环之间设有第一压缩弹簧，气体侧静环和油气侧静环之间设有第二压缩弹簧，气体侧静环的外径处端面开设有沿周向均布的第
一动压槽，油气侧静环的内径处端面开设有沿周向均布的第二动压槽。
[0006]进一步地，第一动压槽和第二动压槽分别与可变压力腔连通，气体侧静环的内径处端面为第一密封坝，第一密封坝位于第一动压槽和气体腔之间，油气侧静环的外径处端面为第二密封坝，第二密封坝位于第二动压槽和油气腔之间。
[0007]进一步地，第一动压槽和第二动压槽的开设数量分别为4
‑
60。
[0008]进一步地，第一压缩弹簧和第二压缩弹簧的数量分别为3
‑
18。
[0009]进一步地，气体侧静环与固定壳体之间设有第一辅助密封圈，油气侧静环与气体侧静环之间设有第二辅助密封圈。
[0010]进一步地，动环组件包括动环和轴套，动环和气体侧静环以及油气侧静环之间构成可变压力腔，轴套位于动环和叶轮之间。
[0011]进一步地，气体腔与叶轮出口相连通，转轴转速3~5kr/min时，气体侧静环与动环端面之间构成毫米级间隙，油气侧静环与动环端面之间构成微米级间隙；转轴转速50~100kr/min时，气体侧静环与动环端面之间构成微米级间隙，油气侧静环与动环端面之间构成微米级间隙。
[0012]本专利技术的有益效果为：1）气体侧静环端面和油气侧静环端面都开设有动压槽，且动压槽与可变压力腔相连通，可将气体泵入密封端面而实现动静环的非接触运行，从而实现密封环端面的零磨损，显著延长密封结构的使用寿命和可靠性；2）在低速负压差工况下，气体侧静环和动环端面为毫米级间隙而不具有密封作用，可最大程度避免密封端面的碰撞和摩擦，油气侧静环和动环端面为微米级间隙而承担密封作用，开设于油气侧静环内径处的动压槽可将空气泵入密封间隙并形成局部高压，从而有效阻挡油气腔内油气介质的泄漏，实现优良的低漏油特性；3）在高压正压差工况下，气体侧静环、油气侧静环与动压端面之间都为微米级间隙，开设于气体侧静环外径侧的动压槽可将可变压力腔内介质泵入密封间隙从而阻挡内径侧较高压力空气的泄漏，实现优良的低窜气特性；4）径向双端面密封结构中两套密封沿径向布置，具有轴向空间尺寸小，结构紧凑的优点。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的高速正压差条件下径向双端面密封结构示意图；图2是本专利技术的低速负压差条件下径向双端面密封结构示意图；图3是本专利技术的气体侧静环密封端面结构示意图；图4是本专利技术的油气侧静环密封端面结构示意图；图5是本专利技术的气体侧静环轴向受力分析图；图6是本专利技术的油气侧静环轴向受力分析图。
[0014]图中：1、叶轮；2、甩油环；3、动环组件；31、动环；32、轴套；4、静环组件；41、气体侧静环；411、第一动压槽；412、第一密封坝；413、第一辅助密封圈；42、油气侧静环；421、第二动压槽；422、第二密封坝；423、第二辅助密封圈；43、第一压缩弹簧；44、第二压缩弹簧；5、固定壳体；6、气体腔；7、转轴；8、可变压力腔；9、油气腔。
具体实施方式
[0015]结合说明书附图对本专利技术的实施进行进一步地详述。
[0016]参考图1到图4，一种涡轮增压器用径向双端面油气端面密封结构，安装于涡轮增压器压气机的叶轮1与油润滑轴承腔的甩油环2之间，密封结构包括动环组件3、静环组件4、固定壳体5和转轴7，动环组件3包括动环31和轴套32，轴套32、动环31和甩油环2依次设于转轴7的圆周表面，随着转轴7的转动而转动，静环组件4包括气体侧静环41和油气侧静环42，气体侧静环41和油气侧静环42设于动环组件3和固定壳体5之间，气体侧静环41、叶轮1、固定壳体5和动环组件3之间构成气体腔6，气体侧静环41、油气侧静环42和动环31之间构成可变压力腔8，油气侧静环42、甩油环2、固定壳体5和动环31之间构成油气腔9，固定壳体5和气体侧静环41之间设有第一压缩弹簧43，以对气体侧静环41提供闭合力，气体侧静环41和油气侧静环42之间设有第二压缩弹簧44，以对气体侧静环41产生开启力，对油气侧静环42的作用力则表现为闭合力，第一压缩弹簧43和第二压缩弹簧44在工作状态时处于压缩状态，且都采用圆柱螺旋压缩弹簧，第一压缩弹簧43和第二压缩弹簧44的数量分别为3
‑
18，气体侧静环41的外径处端面开设有沿周向均布的第一动压槽411，当动环31本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮增压器用径向双端面油气端面密封结构，安装于涡轮增压器压气机的叶轮（1）与油润滑轴承腔的甩油环（2）之间，其特征在于包括动环组件（3）、静环组件（4）、固定壳体（5）和转轴（7），动环组件（3）和甩油环（2）安装于转轴（7）圆周表面，随转轴（7）转动，静环组件（4）位于固定壳体（5）和动环组件（3）之间，静环组件（4）包括气体侧静环（41）和油气侧静环（42），气体侧静环（41）、叶轮（1）、固定壳体（5）和动环组件（3）之间构成气体腔（6），气体侧静环（41）、油气侧静环（42）和动环组件（3）之间构成可变压力腔（8），油气侧静环（42）、甩油环（2）、固定壳体（5）和动环组件（3）之间构成油气腔（9），固定壳体（5）与气体侧静环（41）之间设有第一压缩弹簧（43），气体侧静环（41）和油气侧静环（42）之间设有第二压缩弹簧（44），气体侧静环（41）的外径处端面开设有沿周向均布的第一动压槽（411），油气侧静环（42）的内径处端面开设有沿周向均布的第二动压槽（421）。2.如权利要求1所述的一种涡轮增压器用径向双端面油气端面密封结构，其特征在于第一动压槽（411）和第二动压槽（421）分别与可变压力腔（8）连通，气体侧静环（41）的内径处端面为第一密封坝（412），第一密封坝（412）位于第一动压槽（411）和气体腔（6）之间，油气侧静环（42）的外径处端面为第二密封坝（422），第二密封坝（422）位于第二动压槽（421...

【专利技术属性】
技术研发人员：江锦波，李佳泽，彭旭东，孟祥铠，马艺，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：