[发明专利]抛油环油封以及与之相结合的涡轮增压器

说明书

背景技术

涡轮增压器是一种强制进气系统。涡轮增压器以比常规吸气配置所可能的更高的密度输送空气。更大的空气密度允许燃烧更多的燃料，因此增加了发动机的马力而没有明显地增加发动机的重量。一个更小的涡轮增压发动机取代一个更大物理尺寸的常规吸气发动机，这将减小该发动机的质量并且可以减小车辆的空气动力学的前端面积。

参照图1，涡轮增压器利用了来自发动机排气歧管的排气流动来驱动一个涡轮机叶轮10。一旦排气已经通过涡轮机叶轮并且该涡轮机叶轮已经从该排气中提取了能量，用过的排气就从涡轮机壳体排出(未示出)。涡轮机叶轮提取的能量被转化为一种旋转运动，这种旋转运动接着驱动一个压缩机叶轮32。该压缩机叶轮将空气抽入涡轮增压器中、将空气压缩、并且将其输送至发动机的进气侧。该旋转组件由以下主要部件组成：涡轮机叶轮10；一个轴11，该涡轮机叶轮被安装在这个轴上；压缩机叶轮32；抛油环40；以及多个推力部件。该轴11在一个液压轴承系统18上旋转，该系统被供以典型地由该发动机所供应的油。油是经由一个进油口21来输送的以便给送给这些轴颈轴承和止推轴承。止推轴承59控制该旋转组件在该涡轮机壳体以及压缩机壳体中相对于这些空气动力学特征的轴向位置。按照与轴颈轴承相似的方式，推力载荷典型地是由多个倾斜式动液轴承承载的，这些动液轴承与一个抛油环40的互补的且轴向面向的多个旋转曲面协同工作。该涡轮增压器包括一个壳体20，该壳体可以带有一个腔33。止推轴承59和插入件60被布置在该腔内并且提供了一个排油腔35。一旦使用，油就排到该轴承壳体并且通过排油口22离开，该排油口流体地连接到发动机的曲轴箱。

从涡轮增压器的轴承壳体内到涡轮增压器的压缩机级或涡轮机级的气道和油道是不被发动机制造商所允许的，因为它会导致产生排放并且可以使得催化剂中毒。自从1950年代第一次大规模生产柴油发动机中的涡轮增压器以来，涡轮增压器制造商就已经在使用密封圈，典型地活塞环来密封气体和油以防在轴承壳体腔与涡轮机级和/或压缩机级之间联通。

诸如密封圈的密封装置，有时也被称作活塞环，通常被用在一个涡轮增压器内以便在静态轴承壳体与动态旋转组件(即：涡轮机叶轮、压缩机叶轮、抛油环和轴)之间产生密封以控制油和气体从该轴承壳体到压缩机级和涡轮机级的流通，并且反之亦然。

参照图2，典型的密封圈(46，47)具有被部分地布置在抛油环40的一个槽内的矩形截面，从而在该轴与其孔之间提供了局部密封。在本领域所众知的是，这些密封受制于至少一定程度的渗漏，该渗漏取决于跨过这种密封的条件。抛油环40有助于将油从这些密封引导离开。尽管现有的抛油环设计在保持油离开这些密封圈方面是有效的，但是还是有改进的余地因为排放要求变得愈来愈严格。

发明概述

在此提供了一种压缩机油封。在一个示例性实施例中，该油封包括一个止推轴承，该止推轴承被适配成用于插入到一个涡轮增压器的壳体腔中、与该涡轮增压器的压缩机叶轮轴同轴心。一个插入件被适配成用于邻近该止推轴承插入到该腔内，其中该止推轴承与插入件被配置成用于在其间提供一个排油腔。该油封还包括一个抛油环，该抛油环包括一个抛油环凸缘以及从其延伸的一个套筒部。该抛油环凸缘在该止推轴承与该插入件之间延伸，并且该套筒部轴向地延伸至一个插入孔中，该插入孔是穿过该插入件的中心部分形成的。

在此处所述的技术的一个方面中，多个螺旋叶片区段是绕该抛油环凸缘环圆周地间隔开的。每个螺旋叶片都从一个第一末端弧形地延伸到一个第二末端。这些螺旋叶片区段被布置在该抛油环凸缘与该插入件之间。这些螺旋叶片区段可以延伸进入在该插入件中形成的一个凹陷中。该凹陷可以包括至少一个排出口。

在此还设想了与所披露的压缩机油封合作的一个涡轮增压器。在一个实施例中，该涡轮增压器包括安装在一个轴的相反末端上的一个压缩机叶轮和一个涡轮机叶轮。该涡轮增压器包括一个壳体，该壳体支撑该轴并且包括邻近该压缩机叶轮形成的一个腔。一个止推轴承以及一个邻近的插入件被布置在该腔内。该涡轮增压器包括一个抛油环，该抛油环包括一个抛油环凸缘和从其延伸的一个套筒部。该抛油环凸缘在该止推轴承与该插入件之间延伸并且该套筒部轴向地延伸进入一个插入孔中，该插入孔是穿过该插入件的中心部分形成的。多个螺旋叶片区段是绕该抛油环凸缘环圆周地间隔开的并且是布置在该抛油环凸缘轴向面向的表面上。