包括轴对称供给空腔的涡轮增压器吹扫密封件的制作方法_3

文档序号:9620475阅读:来源:国知局
地向外突出的密封凸缘140。密封凸缘140设置在径向孔139与压缩机面向端137之间。另外,插入件侧表面138包括设置在孔139与涡轮机面向端136之间的周向延伸凹槽142。凹槽142的形状和尺寸为用于在其中接纳0型环。
[0047]在涡轮增压器100中使用的插入件134与在一些传统涡轮增压器10中使用的现有技术插入件34之间的差异通过图6和图7的比较可以最佳地可见。具体而言,插入件(图6)相对于一些现有技术插入件34 (图7)进行改进,该改进在于其包括配置为接合轴承壳体123的一部分(例如阶部(step) S3,如下文讨论)的径向延伸的密封凸缘140,并且包括径向孔139,而现有技术插入件34省略了这些特征。另外,插入件134省略了在现有技术插入件34的涡轮机面向端36上形成的排油沟槽36a。排油沟槽36a因为包括吹扫密封件160的密封系统110的实施而不再需要,并且在插入件134中省去,以提供更简单的设计并提尚制造效率。
[0048]参见图8至图9,抛油环122为大致圆柱形且沿轴向方向是细长的。抛油环122包括中央的轴向延伸的开口 127,该开口 127具有与轴20的直径相对应的直径。抛油环122具有第一涡轮机面向端130、相对的压缩机面向端131以及在涡轮机面向端130与压缩机面向端137之间的径向向外的侧表面132。抛油环122包括从侧表面132径向地向外突出的臂124。臂124邻近于涡轮机面向端136设置,并且抛油环122设置在臂124与压缩机面向端131之间的部分称作为圆柱形部分126。一对周向延伸的凹槽133在圆柱形部分126内的侧表面132中形成。每个凹槽133配置为在其中接纳活塞环32。
[0049]在涡轮增压器100中使用的抛油环122与在一些传统涡轮增压器10内使用的现有技术抛油环22之间的差异通过图9和图10的比较可以最佳地可见。具体而言,抛油环122 (图9)相对于一些现有技术抛油环22 (图10)进行修改,该改进在于其包括相对于现有技术抛油环22的凹槽33的轴向间距而增加的凹槽133的轴向间距。增加的间距有助于确保吹扫密封件的空气供给通路且特别地插入件134的径向孔139在凹槽133之间的位置处打开并且由此也在活塞环32之间的位置处打开。此外,抛油环122省去了在现有技术抛油环臂27的压缩机面向侧上包括的“悬挂”特征27a。悬挂特征27a因为包括吹扫密封件160的密封系统110的实施而不再需要,并且在抛油环122中省去,以提供更简单的设计并提尚制造效率。
[0050]参见图11和图12,轴承壳体轴向孔120包括用于容纳轴颈轴承26的轴颈部分120a以及与轴承壳体123的压缩机端相邻的增大的直径部分120b,该直径部分120b用于容纳推力轴承128、抛油环122和插入件134。增大的直径区域120b在径向尺寸上是不一致的,这使得轴承壳体123限定出一系列环形阶部123a、123b、123c、123d、123e,每个阶部具有大于轴颈部分120a的直径D1的唯一的直径。
[0051]第一环形阶部123a具有直径Da。第一环形阶部123a限定出径向向内的表面,该表面具有足以环绕推力轴承128、抛油环臂124和插入件134的一部分的轴向尺寸。第一轴向向外的压缩机面向肩部S1在轴承壳体123中于轴颈部分120a与第一环形阶部123a之间的过渡处形成。推力轴承128的涡轮机面向表面抵靠第一肩部S1,并且指向涡轮机端的轴向轴载荷经由第一肩部S1从推力轴承128传递至轴承壳体123。另外,指向压缩机端的轴向载荷经由螺栓129传递至第一肩部S1和轴承壳体123。为了确保能对推力轴承128进行支撑以及对轴对称体积进行密封,经由螺栓129将推力轴承128固定至第一肩部S1是很关键的。这种配置可以比作一些传统的涡轮增压器轴承系统,其中,扣环用来固定推力轴承,并且其中,制造公差可能会产生不一致的密封力和/或轴向承载力分布。
[0052]第二环形阶部123b限定出径向向内的表面,该表面具有足以环绕孔139的轴向尺寸。第二环形阶部具有直径Db,该直径Db大于第一环形阶部123a的直径Da和插入件侧表面138的直径D2,并且小于插入件密封凸缘140的直径D3。特别地,直径Da足够大,以使得在插入件侧表面138与第二环形阶部123之间存在有径向空间,由此形成了围绕插入件134的圆周的轴对称空腔150。第二环形阶部123b轴向地定位,以使得空腔150与插入件径向孔139流体连通。
[0053]第三环形阶部123c限定出径向向内的表面且具有直径Dc,该直径Dc大于第二环形阶部123b的直径Db和插入件密封凸缘140的直径D3。在轴承壳体123中,于第二环形阶部123b与第三环形阶部123c之间的过渡处形成了第二轴向向外的压缩机面向肩部S2。
[0054]第四环形阶部123d具有直径Dd,该直径Dd大于第二环形阶部123b的直径Db且小于第三环形阶部123c的直径Dc。在轴承壳体123中,于第三环形阶部123c与第四环形阶部123d之间的过渡处形成了第三轴向向内的压缩机面向肩部S3。第三肩部S3与第二肩部S2轴向地间隔开,由此在第二肩部S2、第三环形阶部123c与第三肩部S3之间限定出周向延伸的凹槽152。插入件密封凸缘140的自由端设置在凹槽152中,且同时插入件密封凸缘140的涡轮机面向表面抵靠第二肩部S2。此外,C形卡环118在凹槽152中设置在插入件密封凸缘140与第三肩部之间。卡环118用于将插入件134保持在所示配置下。
[0055]第五环形阶部123e限定出径向向内的表面,其具有足以环绕压缩机叶轮尖端42的轴向尺寸。第二环形阶部具有大于第四环形阶部123d的直径Dd的直径De。第二环形阶部123d轴向地与轴承壳体123的压缩机面向侧相邻定位,并且形成了接纳压缩机叶轮后壁38和尖端42的凹部。
[0056]参见图11和图13,为了在不考虑涡轮增压器100的工况的情况下防止压缩机端油通过和漏气,涡轮增压器100包括设置在轴承壳体123的压缩机端处的密封系统110。密封系统110包括与迷宫式密封件或间隙密封件(例如,密封环或活塞环32)相结合的吹扫密封件160。密封元件可操作地位于旋转组件125与插入件134之间的界面131处。
[0057]活塞环32设置在插入件134与抛油环122之间的界面131中。每个活塞环32的一部分都接纳于一个相应的凹槽133内,这些凹槽133设置在抛油环122的圆柱形部分126的径向向外侧表面132中。
[0058]吹扫密封件160通过选择性地将加压气体输送到在活塞环32之间的位置处的界面131来防止润滑剂从轴承壳体流入到压缩机级中,从而在整个活塞环32上提供了向内指向的压力梯度。重要的是吹扫空气是在活塞环之间,这是因为这在加压空气的两侧上提供了具有限制的区域。吹扫密封件160包括形成于轴承壳体123中的气体供给通路154(图13)、形成于插入件134中的径向孔139以及形成在轴承壳体123中且位于气体供给路径154与径向孔139的中间并与它们流体连通的轴对称空腔150。包括气体供给通路154、空腔150以及径向孔139的吹扫密封件160将加压气体引导到界面131。
[0059]气体供给通路154配置为接纳选择性地供给到吹扫密封件160的加压流体。在所示出的实施例中,气体供给通路154配置为接纳空气入口配件180(图4),但并不限于此配置。
[0060]轴对称空腔150用作环形歧管以将气体输送到插入件径向孔139,无需考虑插入件134和/或孔139在轴承壳体123内的方向。通过设置环形轴对称空腔150,简化了具有吹扫密封件的涡轮增压器的制造,其原因在于,环形空腔150容易地制造成轴承壳体123的压缩机端面并且将气体输送到插入件径向孔139,而无需考虑插入件134的方向。这可以比作一些包括吹扫密封件气体供给路径的常规涡轮增压器,在所述吹扫密封件气体供给路径中,包括供给路径的连续部分的不同部件需要精确地制造和对准,以成功地提供连续的气体供给路径。
[0061]界面131的内侧131i的压力通常约为大气压力(1巴),且其可以受到曲柄箱压力的影响。界面体积的目标压力可以是任何合适的压力,从而实现向内指向的压力梯度。在一个实施例中,界面处的目标压力可以为至少约100毫巴到约150毫巴,大于内侧的压力(300
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