[发明专利]废气涡轮增压器的压缩机侧轴密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及连续流机领域，尤其涉及增压式内燃机的废气涡轮增压器。

本发明尤其涉及连续流机的转子与壳体之间的密封装置、连续流机以及具有这种密封装置的废气涡轮增压器。

背景技术

如今，废气涡轮增压器用作一种标准，以增大内燃机功率。废气涡轮增压器具有在内燃机的排气管道中的废气涡轮机，并且具有压缩机，压缩机向内燃机的燃烧室提供空气供燃烧过程用。有了内燃机的增压，进入气缸的空气和燃油的量增大，引起内燃机功率的显著提高。用于这个目的的废气涡轮增压器包含转子、以及轴承、导流壳体部件(压缩机壳体、涡轮机壳体)和轴承壳，该转子具有轴、压缩机叶轮、涡轮机叶轮并且如果需要的话还有布置在轴上的更多部件。

由于废气涡轮增压器的涡轮机侧和压缩机侧的过流断面处高的工作压力(该压力取决于废气涡轮增压器的当前工作点)，所以必须借助轴密封装置把轴承壳内部区域与流道密封隔开，从而使漏入内部区域的气体最少。该内部区域中的压力通常等于大气压力。

DE2025125公开了一种废气涡轮增压器的密封装置，其中，一个或两个密封件布置在压缩机侧，至少一个密封件布置在涡轮机侧。这些密封件是开口活塞环，把这些活塞环套到涡轮增压器轴上并且嵌入涡轮增压器轴的槽中。这些活塞环受到径向的充分预应力，从而，当它们处于安装好的状态时，它们按照公开说明书径向停留在固定壳体壁上，并且依靠这种情况下出现的摩擦力沿轴向保持定位在壳体中。

EP1130220和EP1507106公开了废气涡轮增压器的密封装置，其中，在固定壳体上另外还设有轴向止动台肩，在施加了压力差时，活塞环以互锁的方式停留在该止动台肩上，从而保持在预定轴向位置中。在这种情况中，活塞环压在转动磨合表面上，并且由此使流道与轴承壳内部区域密封隔开。这种情况中的转动活塞环槽比固定活塞环稍宽。压力差确保了活塞环沿着磨合表面的方向移动，并且在这个过程中磨合，直到它停留在壳体孔中的轴向止动台肩上。活塞环的磨合得到更好的密封效果，因为这可能使活塞环与对接工件的磨合表面之间的轴向密封间隙最小。通常，不带磨合活塞环的密封装置具有更高的漏气率。

出于摩擦的原因，使用灰铸铁(GG25)制成的活塞环的转动对接工件的磨合表面不应当由铝组成。因此，转动元件上的磨合表面总是由钢制成，用于带有磨合活塞环的废气涡轮增压器的常规密封装置。

在US5176497所记载的废气涡轮增压器的密封装置中，通过螺纹压缩机叶轮和密封盘沿轴向固定活塞环，该螺纹压缩机叶轮由铝组成，该密封盘也在涡轮增压器轴上转动。在这种情况中，由于流道与轴承壳内部区域之间的压力差，软活塞环自身在密封盘的轴向磨合表面上磨合，并由此得到期望的密封效果。借助与涡轮增压器轴的螺纹连接经由密封盘夹紧压缩机叶轮。如US4986733所公开的，活塞环还可以安装在密封盘的周向槽中，从而使活塞环不直接接触压缩机叶轮。

基于这种原理，在DE3737932所记载的废气涡轮增压器的密封装置中，使用两个活塞环作为涡轮机侧密封的密封元件。

在具有两个活塞环的密封装置中，出于装配的原因，这些活塞环通常具有不同的外环直径。在这种情况中，内活塞环的外直径小于外活塞环的外直径。以这种方式形成的活塞环使得涡轮增压器轴(装有活塞环)能够沿轴向插入到锥形壳体开口中。如果内活塞环具有大于外活塞环的外直径，通常就不再可能在不损坏活塞环的情况下拆卸内活塞环。为了提供外活塞环的轴向上的坚硬磨合表面，常规密封装置需要由硬质且耐磨损材料(例如钢)构成的附加环，这个附加环在内、外活塞环之间收缩在压缩机叶轮上。收缩度要求非常高的制造公差。钢环上的收缩过程能够明显影响螺纹的接触模式以及压缩机叶轮与轴之间的螺纹连接中的负荷。

发明内容

本发明的目的是提供一种位于连续流机的转子与壳体之间的密封装置(例如，废气涡轮增压器的压缩机侧轴密封装置)，带有两个或多个活塞环和转动磨合表面，这些很容易安装和拆卸，并且不需要特别用于转子和/或壳体上的密封装置的任何附加部件。

连续流机的转子与壳体之间的根据本发明的密封装置包括两个活塞环密封点，它们布置成相互之间有轴向距离，每个活塞环密封点都包括活塞环、壳体上的沿径向朝内的圆柱形接触表面以及转子上的轴向止档。在这种情形中，面向装有叶片的叶轮的一个外活塞环密封点的活塞环具有外半径，该外半径大于另一个内活塞环密封点处的活塞环的外半径。同时，外活塞环密封点处的活塞环具有内半径，该内半径小于内活塞环密封点处的活塞环的内半径。转子包含轴和至少一个装有叶片的叶轮，如果需要的话还有布置在轴上的更多部件，例如密封盘或间隔盘。