具备自清洁能力的增压器密封结构的制作方法

1.本发明涉及涡轮增压器，具体涉及一种具备自清洁能力的增压器密封结构。


背景技术：

2.随着涡轮增压技术在汽油发动机的普遍应用，增压器涡端漏油失效就成为售后问题的焦点，不仅售后维护成本高，而且容易引起客户的高度抱怨，因此需要具有强力密封能力的密封结构来限制润滑油外漏。在增压器常规设计中，采用密封环和甩油槽结构进行密封，受限于机加工设备、材质、加工精度等，增压器在使用一段时间后，密封结构极其容易因磨损而形成漏油通道，增压器涡端漏油，润滑油进入发动机，造成烧润滑油、发动机油耗增加。另外，密封环自身为开口型密封环设计，与之匹配的环槽也是间隙配合，不能保证时刻处在密封状态，传统解决方式是增加密封环和甩油槽的数量、减小配合间隙等，上述措施造成增压器的成本增加、制造难度和装配难度增大。在实际使用中，存在最大的问题是，密封环槽积炭导致密封环未处在理想密封位置，导致严重漏油，且无法解决。
3.cn110005477a公开了一种二级涡轮增压器静压式密封结构，包括低压级增压器及与其相连的高压级增压器，高压级增压器的压气机出气口与低压级增压器的压气机端之间和/或高压级增压器的压气机出气口与低压级增压器的涡轮机端之间均通过静压式密封部件实现压力平衡，该发明解决了传统技术中低压级增压器，要么对压气机端密封，导致涡轮机端漏油，要么对涡轮机端密封，导致压气机端漏油；及单侧的接触式密封部件的接触面工作时产生摩擦，易出现凹凸不平，导致磨损量增大；及惰转时低压级无法产生增压气体和进气阻力等因素的存在，导致密封环处气压小于大气压，增设的密封部件无法继续对润滑油进行存储和阻碍，导致漏油现象频发的问题。毋庸置疑，上述专利文献公开的技术方案是所属技术领域的一种有益的尝试，但不能解决积炭带来的漏油和漏气问题，增压器工作中，润滑油压力是随着增压器转速增加而增大，其所述静压式密封不能动态适应润滑油压力的变化，存在低速气压过大或高速气压不足的弊端。
4.cn210714853u公开了一种应用于涡轮增压器压端和涡端的密封结构，包括扩压板、中间体、轴封和密封环；涡轮轴的一端与涡轮固定连接，其另一端穿过扩压板的轴孔与叶轮连接；中间体和扩压板之间设有止推轴承；轴封的一端设有凸缘；凸缘的一端抵住扩压板，其另一端抵住止推轴承；轴封上开设有两个密封环槽；密封环槽内设有密封环；密封环与扩压板接触使密封环收缩一侧的棱角为全圆角。通过改变密封环的结构及数量，密封环在装入时，由于全圆角受力特点，会产生使密封环径向收缩的分力，这样在装入过程中密封环更容易收缩，降低了其损坏和变形的可能性，从而改善了涡轮增压器的密封效果，降低漏油几率，且其结构简单、易于实现、经济性好、安全系数高。毋庸置疑，上述专利文献公开的技术方案是所属技术领域的一种有益的尝试，但仍不能解决积炭带来的漏油和漏气问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具备自清洁能力的增压器密封结构，能够
利用发动机排出的高压废气保证密封性，同时，能够利用发动机排出的高压废气将积油以及变质润滑油快速碳化，并将积碳吹向中间体的内侧的回油道或者吹向中间体外。
6.本发明中的一种具备自清洁能力的增压器密封结构，包括中间体以及涡轮轴，还包括两个密封环，所述中间体的内部设置有中孔以及自清洁密封进气道，所述中孔以及所述涡轮轴的轴线沿前后方向，所述涡轮轴上沿轴向间隔设置有两个安装槽；两个所述密封环的外圈均抵靠在所述中孔上，两个所述密封环的内圈分别以间隙配合的方式套设在两个所述安装槽上；所述自清洁密封进气道的首端从所述中间体的前端露出，以使所述自清洁密封进气道的首端与所述中间体的外部相连通；所述自清洁密封进气道的尾端与两个所述密封环之间的所述中孔相连通。
7.进一步，所述自清洁密封进气道包括多个第一气道、一个第二气道以及多个第三气道，多个所述第一气道的首端均与所述中间体的前端的外部相连通，多个所述第一气道的尾端均与所述第二气道相连通；多个所述第三气道的首端均与所述第二气道相连通，多个所述第三气道的尾端均与两个所述密封环之间的所述中孔相连通。
8.进一步，多个所述第一气道的尾端位置分别与多个所述第三气道的位置错开。
9.进一步，所述第二气道呈环状，所述第二气道位于所述中间体之内并且环绕于所述中孔之外。
10.进一步，多个所述第一气道均为倾斜直气道。
11.进一步，多个所述第一气道沿所述中孔的周向间隔设置，多个所述第一气道沿所述中孔的径向向外逐渐向前倾斜。
12.进一步，所述第一气道、第二气道以及第三气道的截面均为圆形、椭圆形、正方形以及正多边形中的一种。
13.进一步，所述第一气道、第二气道以及第三气道的截面均为圆形，所述第一气道的截面直径da为3-7mm，所述第二气道的截面直径db为1.2*da-1.4*da，所述第三气道的截面直径dc为0.5*da-0.7*da。
14.进一步，所述密封环为开口型密封环。
15.本发明的有益效果是：（1）本发明在能够利用发动机排出的高压废气，使得前侧的密封环的前侧环壁密封面紧密抵靠在前侧的安装槽的前侧槽壁密封面上，使得后侧的密封环的后侧环壁密封面紧密抵靠在后侧的安装槽的后侧槽壁密封面上，从而保证两个密封环始终保持良好的密封状态，润滑油只能保持在中间体内，发动机排出的高压废气也无法通过中孔与密封环进入到中间体内，从而保证中间体与涡轮轴连接处既不漏油又不漏气；（2）本发明具有自清洁功能，在后侧环壁密封面与后侧槽壁密封面之间或者后侧环壁密封面与后侧槽壁密封面之间存在积油、变质润滑油或者积碳时，能够利用发动机排出的高压废气，将积油以及变质润滑油快速碳化，并将积碳吹向中间体的内侧的回油道或者吹向中间体外。
附图说明
16.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的第一气道以及第二气道处的截面示意图；图3为图2的局部放大图；图4为本发明的第二气道以及第三气道处的截面示意图；图5为图4的局部放大图。
17.附图中标记如下：1-中间体，2-自清洁密封进气道，21-第一气道，22-第二气道，23-第三气道，3-涡轮轴，31-前侧槽壁密封面，32-后侧槽壁密封面，4-密封环，41-前侧环壁密封面，42-后侧环壁密封面。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作详细说明。
19.如图1-图5所示，本实施例中的一种具备自清洁能力的增压器密封结构，包括中间体1以及涡轮轴3，还包括两个密封环4，所述中间体1的内部设置有中孔以及自清洁密封进气道2，所述中孔以及所述涡轮轴3的轴线沿前后方向，所述涡轮轴3上沿轴向间隔设置有两个安装槽；两个所述密封环4的外圈均抵靠在所述中孔上，两个所述密封环4的内圈分别以间隙配合的方式套设在两个所述安装槽上；所述自清洁密封进气道2的首端从所述中间体1的前端露出，以使所述自清洁密封进气道2的首端与所述中间体1的外部相连通；所述自清洁密封进气道2的尾端与两个所述密封环4之间的所述中孔相连通。
20.使用时，涡轮轴3的前端与增压器涡轮连接，涡轮轴3的后端与增压器叶轮转轴连接，发动机排出的高压废气使涡轮室内的增压器涡轮转动，增压器涡轮转动能够带动涡轮轴3以及增压器叶轮转轴转动，增压器叶轮转轴转动能够实现压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。
21.基于此增压器工作原理，发动机排出的高压废气会因增压器涡轮转动，在中间体1的前侧形成气压分布不均匀的气流，本实施例的自清洁密封进气道2的首端从中间体1的前端露出，自清洁密封进气道2的首端与中间体1的外部相连通，因此自清洁密封进气道2的首端成为进气口，发动机排出的高压废气会从自清洁密封进气道2的首端进入自清洁密封进气道2内形成高流速气流，高流速气流从自清洁密封进气道2的尾端流向两个密封环4之间的中孔内，此时，由于密封环4为开口型密封环，所以密封环4的前后两侧与安装槽的前后两侧均具有间隙，两个密封环4之间的中孔内的废气会推动前侧的密封环4向前运动，使得前侧的密封环4的前侧环壁密封面41紧密抵靠在前侧的安装槽的前侧槽壁密封面31上，使得后侧的密封环4的后侧环壁密封面42紧密抵靠在后侧的安装槽的后侧槽壁密封面32上，从而保证两个密封环4始终保持良好的密封状态，润滑油只能保持在中间体1内，发动机排出的高压废气也无法通过中孔与密封环4进入到中间体1内，从而保证中间体1与涡轮轴3连接处既不漏油又不漏气。
22.若后侧环壁密封面42与后侧槽壁密封面32之间存在积油、变质润滑油或者积碳，两个密封环4之间的中孔内的废气推动后侧的密封环4向后运动时，积油、变质润滑油或者积碳会使得后侧环壁密封面42与后侧槽壁密封面32无法紧密抵靠，由于密封环4为开口型密封环，所以密封环4的前后两侧与安装槽的前后两侧均具有间隙，又由于密封环4的内圈与安装槽之间也具有间隙，因此，两个密封环4之间的中孔内的废气会进入到密封环4的内
圈与安装槽之间的间隙，然后流向后侧环壁密封面42与后侧槽壁密封面32之间，并最终流向中间体1的内侧的回油道，由于发动机在高负荷运转时排出的高压废气可高达900摄氏度，因此在上述流动过程中，废气形成的高温高流速气流会使后侧环壁密封面42与后侧槽壁密封面32之间的积油以及变质润滑油快速碳化，并将积碳吹向中间体1的内侧的回油道，实现后侧的密封环4与安装槽的自清洁。
23.若前侧环壁密封面41与前侧槽壁密封面31之间存在积油、变质润滑油或者积碳，两个密封环4之间的中孔内的废气推动前侧的密封环4向前运动时，积油、变质润滑油或者积碳会使得前侧环壁密封面41与前侧槽壁密封面31无法紧密抵靠，由于密封环4为开口型密封环，所以密封环4的前后两侧与安装槽的前后两侧均具有间隙，又由于密封环4的内圈与安装槽之间也具有间隙，因此，两个密封环4之间的中孔内的废气会进入到密封环4的内圈与安装槽之间的间隙，然后流向前侧环壁密封面41与前侧槽壁密封面31之间，并最终通过中孔流向中间体1外，由于发动机在高负荷运转时排出的高压废气可高达900摄氏度，因此在上述流动过程中，废气形成的高温高流速气流会使前侧环壁密封面41与前侧槽壁密封面31之间的积油以及变质润滑油快速碳化，并将积碳吹向中间体1外，实现前侧的密封环4与安装槽的自清洁。
24.本实施例中，所述自清洁密封进气道2包括多个第一气道21、一个第二气道22以及多个第三气道23，多个所述第一气道21的首端均与所述中间体1的前端的外部相连通，多个所述第一气道21的尾端均与所述第二气道22相连通；多个所述第三气道23的首端均与所述第二气道22相连通，多个所述第三气道23的尾端均与两个所述密封环4之间的所述中孔相连通。第一气道21主要起进气功能，多个第一气道21分别将发动机废气引入第二气道22；第二气道22主要起稳压作用，由于中间体1的前侧的气压分布不均匀，所以第一气道21引入的气流的气压以及流速可能会有较大差别，通过第二气道22稳压，能够减小流向各个第三气道23的气流的气压差值以及流速差值；第三气道23主要起将废气引入两个密封环4之间的中孔内。
25.本实施例中，多个所述第一气道21的尾端位置分别与多个所述第三气道23的位置错开，这里说的位置是指在周向上的位置，位置错开能够保证第一气道21的尾端的废气会在第二气道22中稳压后才进入第三气道23。
26.本实施例中，所述第二气道22呈环状，所述第二气道22位于所述中间体1之内并且环绕于所述中孔之外。
27.本实施例中，多个所述第一气道21均为倾斜直气道，倾斜直气道更加利于废气的流动，有利于提升进气流量。
28.本实施例中，多个所述第一气道21沿所述中孔的周向间隔设置，多个所述第一气道21沿所述中孔的径向向外逐渐向前倾斜。这种设置使得第一气道21的首端距离中孔的位置较远，而此处的因增压器涡轮转动而在中间体1的前侧的气流的气压较高，进一步提升进气流量。
29.本实施例中，所述第一气道21、第二气道22以及第三气道23的截面均为圆形、椭圆形、正方形以及正多边形中的一种。优选地，所述第一气道21、第二气道22以及第三气道23的截面均为圆形，所述第一气道21的截面直径da为3-7mm，所述第二气道22的截面直径db为1.2*da-1.4*da，所述第三气道23的截面直径dc为0.5*da-0.7*da，例如，da=5mm，db=1.3*da
=6.5mm，dc=0.6*da=3mm。第二气道22的截面较大，有利于稳压。
30.本实施例中，所述密封环4为开口型密封环。
31.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种具备自清洁能力的增压器密封结构，包括中间体（1）以及涡轮轴（3），其特征在于：还包括两个密封环（4），所述中间体（1）的内部设置有中孔以及自清洁密封进气道（2），所述中孔以及所述涡轮轴（3）的轴线沿前后方向，所述涡轮轴（3）上沿轴向间隔设置有两个安装槽；两个所述密封环（4）的外圈均抵靠在所述中孔上，两个所述密封环（4）的内圈分别以间隙配合的方式套设在两个所述安装槽上；所述自清洁密封进气道（2）的首端从所述中间体（1）的前端露出，以使所述自清洁密封进气道（2）的首端与所述中间体（1）的外部相连通；所述自清洁密封进气道（2）的尾端与两个所述密封环（4）之间的所述中孔相连通。2.根据权利要求1所述的具备自清洁能力的增压器密封结构，其特征在于：所述自清洁密封进气道（2）包括多个第一气道（21）、一个第二气道（22）以及多个第三气道（23），多个所述第一气道（21）的首端均与所述中间体（1）的前端的外部相连通，多个所述第一气道（21）的尾端均与所述第二气道（22）相连通；多个所述第三气道（23）的首端均与所述第二气道（22）相连通，多个所述第三气道（23）的尾端均与两个所述密封环（4）之间的所述中孔相连通。3.根据权利要求2所述的具备自清洁能力的增压器密封结构，其特征在于：多个所述第一气道（21）的尾端位置分别与多个所述第三气道（23）的位置错开。4.根据权利要求2所述的具备自清洁能力的增压器密封结构，其特征在于：所述第二气道（22）呈环状，所述第二气道（22）位于所述中间体（1）之内并且环绕于所述中孔之外。5.根据权利要求2所述的具备自清洁能力的增压器密封结构，其特征在于：多个所述第一气道（21）均为倾斜直气道。6.根据权利要求5所述的具备自清洁能力的增压器密封结构，其特征在于：多个所述第一气道（21）沿所述中孔的周向间隔设置，多个所述第一气道（21）沿所述中孔的径向向外逐渐向前倾斜。7.根据权利要求2所述的具备自清洁能力的增压器密封结构，其特征在于：所述第一气道（21）、第二气道（22）以及第三气道（23）的截面均为圆形、椭圆形、正方形以及正多边形中的一种。8.根据权利要求7所述的具备自清洁能力的增压器密封结构，其特征在于：所述第一气道（21）、第二气道（22）以及第三气道（23）的截面均为圆形，所述第一气道（21）的截面直径da为3-7mm，所述第二气道（22）的截面直径db为1.2*da-1.4*da，所述第三气道（23）的截面直径dc为0.5*da-0.7*da。9.根据权利要求1-8任一项所述的具备自清洁能力的增压器密封结构，其特征在于：所述密封环（4）为开口型密封环。

技术总结
本发明公开了一种具备自清洁能力的增压器密封结构，包括中间体以及涡轮轴，还包括两个密封环，所述中间体的内部设置有中孔以及自清洁密封进气道，所述中孔以及所述涡轮轴的轴线沿前后方向，所述涡轮轴上沿轴向间隔设置有两个安装槽；两个所述密封环的外圈均抵靠在所述中孔上，两个所述密封环的内圈分别以间隙配合的方式套设在两个所述安装槽上；所述自清洁密封进气道的首端从所述中间体的前端露出，以使所述自清洁密封进气道的首端与所述中间体的外部相连通；所述自清洁密封进气道的尾端与两个所述密封环之间的所述中孔相连通。本发明能够利用发动机排出的高压废气，实现保证密封性以及具有自清洁能力。性以及具有自清洁能力。性以及具有自清洁能力。


技术研发人员：赵艳涛 向世建
受保护的技术使用者：重庆长安汽车股份有限公司
技术研发日：2023.02.28
技术公布日：2023/6/12