[发明专利]涡轮增压器以及其中包含的匹配环

说明书

本公开涉及一种涡轮增压器，其包括轴、压缩机叶轮、以及密封组件。所述密封组件包括碳环，所述碳环具有碳表面，所述碳表面具有碳环内直径和碳环外直径。所述密封组件还包括匹配环，所述匹配环具有面向所述碳环的碳表面的匹配表面。所述匹配表面具有凸台部分，所述凸台部分被配置成在同所述碳环内直径径向对准的第一匹配直径与同所述碳环外直径径向对准的第二匹配直径之间接触所述碳表面。所述凸台部分具有在第一匹配直径与第二匹配直径之间的凸台面积。所述匹配表面限定了多个开槽部分。所述多个开槽部分具有在所述第一匹配直径与第二匹配直径之间的开槽面积。所述凸台面积与所述开槽面积之比在1.3与2.9之间。

技术领域

本公开总体上涉及一种涡轮增压器、并且更确切地涉及一种用于所述涡轮增压器中的匹配环。

背景技术

旋转机器、比如涡轮增压器被用于多种不同的应用中，例如车辆、重型设备、柴油发动机、马达、以及类似物。典型的涡轮增压器包括：轴承壳体；沿着轴线在第一端与第二端之间延伸的轴，所述第二端与所述第一端沿着所述轴线间隔开；被布置在所述轴承壳体中以便可旋转地支撑所述轴的一个或多个轴承；以及联接至所述轴的第一端的压缩机叶轮。典型的涡轮增压器包括密封组件，所述密封组件被布置成朝向压缩机叶轮以抑制润滑剂从轴承壳体中的所述一个或多个轴承流动。所述密封组件典型地包括活塞环密封件、或围绕所述轴布置并且与所述压缩机叶轮沿着所述轴线间隔开的碳环。在使用了碳环的典型涡轮增压器中，碳环具有碳表面，所述碳表面具有碳环内直径、以及与所述碳环内直径径向地背离所述轴线间隔开的碳环外直径。典型涡轮增压器的包括碳环的此类密封组件还包括匹配环，所述匹配环围绕所述轴布置并且与所述压缩机叶轮沿着所述轴线间隔开，使得所述碳环被布置在所述压缩机叶轮与所述匹配环之间。所述匹配环具有面向所述碳环的碳表面的匹配表面。

所述匹配表面具有凸台部分，所述凸台部分在相对于所述轴线同所述碳环内直径径向对准的第一匹配直径与相对于所述轴线同所述碳表面外直径径向对准的第二匹配直径之间接触所述碳表面。所述凸台部分具有在第一匹配直径与第二匹配直径之间的凸台面积。所述匹配表面限定了围绕所述轴线布置的多个开槽部分，并且其中，所述多个开槽部分具有在所述第一匹配直径与第二匹配直径之间的开槽面积。

在涡轮增压器中，使碳密封件在最佳转速下与匹配表面“脱离”、即脱离接合是有益的。这样的益处包括减少涡轮增压器的机械损失并且改善匹配环和碳环的耐久性。然而，在典型的涡轮增压器中，通常存在碳环在最佳转速下不能“脱离”的问题。例如，如果开槽部分的几何形状和/或凸台面积与开槽面积之比未被优化，则在涡轮增压器的运行过程中，碳环将在太低转速或太高转速下与匹配环表面“脱离”。如果碳环在太低转速下发生“脱离”，则所述碳环可能不具有足够的密封性能。如果碳环在太高转速下发生“脱离”，则碳环与匹配环保持接合所产生的摩擦效应可能过度，这导致了涡轮增压器性能的降低以及碳环的潜在损坏。

这样，仍然需要提供一种改进的匹配环。

发明内容