ТУРБОКОМПРЕССОР

ТУРБОКОМПРЕССОР


RU (11) 2216647 (13) C2

(51) 7 F04D25/04, F04D29/06, F02C6/12, F02C7/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 27.05.2008 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001135959/06 
(22) Дата подачи заявки: 2001.12.27 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.12.27 
(45) Опубликовано: 2003.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 552410 A, 30.03.1977. RU 2027957 C1, 27.01.1995. SU 1040200 A, 07.09.1983. RU 2006681 C1, 30.01.1994. DE 3923239 A1, 25.01.1990. DE 3235538 A1, 29.03.1984. EP 0571205 A1, 24.11.1993. DE 3328022 A1, 01.03.1984. 
(71) Заявитель(и): ОАО "КАМАЗ-Дизель" 
(72) Автор(ы): Тазеев Р.Т.; Малаховецкий А.Ф.; Фархутдинов Н.А.; Кулаков А.Т.; Светличный Н.И.; Гаффаров Г.Г.; Сафиуллин Т.Г. 
(73) Патентообладатель(и): ОАО "КАМАЗ-Дизель" 
Адрес для переписки: 423808, г. Набережные Челны, пр. М. Джалиля, 29, ОАО "КАМАЗ- Дизель" 

(54) ТУРБОКОМПРЕССОР 

Изобретение относится к компрессоростроению, а именно к конструкции турбокомпрессора для наддува автотракторных дизельных двигателей. Турбокомрессор содержит ротор с установленными на его консолях колесами компрессора и турбины и размещенную в статоре, зафиксированную от проворота подшипниковую втулку, снабженную опорными поясками для ротора. На наружном диаметре подшипниковой втулки выполнены кольцевые канавки, соединенные маслоканалом. В кольцевых канавках выполнены отверстия для подачи смазки на опорные пояски, при этом между опорными поясками, со стороны турбины, выполнено радиальное отверстие, сообщенное с маслоканалом и смещенное от оси в сторону вращения ротора, и отверстие для стекания масла. Между корпусом турбины и статором установлены кондуктивное термосопротивление и теплоотражающий экран. Изобретение направлено на повышение надежности, срока службы и технических характеристик турбопроцессора и снижение отрицательного температурного влияния на систему смазки двигателя. 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкции турбокомпрессоров, применяемых для наддува автотракторных дизельных двигателей.

Известен турбокомпрессор (ТКР) для наддува двигателей внутреннего сгорания, содержащий: ротор, с установленными на консолях колесами компрессора и турбины, и подшипниковую втулку, размещенную в статоре с зазором и зафиксированную от проворота, выполненную составной, в виде стакана, с размещенными в нем, по торцам, плавающими вставками, которые образуют опорные пояски для ротора и сообщаются с магистралью подачи смазки (см. авт. св. СССР 1040200, кл. МПК F 02 B 37/00; 39/00).

Наиболее близким к заявляемой конструкции является ТКР для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащий: ротор с установленными на его консолях колесами компрессора и турбины и размещенную в статоре с зазором, зафиксированную от проворота подшипниковую втулку, снабженную примыкающими к ее торцам опорными поясками для ротора и заключенной между ними полостью, сообщенной с магистралью подачи смазки (см. авт. св. СССР 552410, кл. МПК F 02 B 37/00).

Недостатком этой конструкции является то, что подача масла для смазки и охлаждения ТКР осуществляется через полость, образованную между опорными поясками, где ротор вращается с угловой скоростью до 60 м/с. При этом значительная часть энергии вращения ротора затрачивается на преодоление сил внутреннего трения масла, которая превращается в тепло и в результате снижается КПД турбокомпрессора ("Работа трения пропорциональна квадрату окружной скорости. .." В.А.Воскресенский. "Расчет и проектирование опор скольжения", стр. 117). При первой же аварийной остановке двигателя, в результате прекращения подачи масла, температура в статоре ТКР достигает значения выше расчетного, и находящееся в карманах и каналах масло коксуется - происходит коагуляция с выделением твердых частиц, которые, в дальнейшем, находясь длительное время в маслоканалах во взвешенном состоянии, вызывают износ статора и наружных поверхностей плавающих вращающихся подшипников, аналогично пескоструйной обработке.

В холодное время масло, застывшее в полости между опорными поясками, оказывает сопротивление вращению ротора, в результате чего затрудняется воздухообмен в камерах сгорания и ухудшаются пусковые характеристики двигателя.

Была поставлена задача: повышение надежности и срока службы ТКР, повышение технических характеристик и снижение отрицательного температурного влияния на систему смазки двигателя.

Поставленная задача решается за счет того, что ТКР содержит: ротор с установленными на его консолях колесами компрессора и турбины и размещенную в статоре и зафиксированную от проворота подшипниковую втулку, выполненную в виде стакана с опорными поясками. При этом на наружном диаметре подшипниковой втулки выполнены кольцевые канавки, соединенные маслоканалом, в канавках выполнены отверстия для подачи масла на опорные пояски. Кроме этого, между опорными поясками, со стороны турбины выполнено радиальное отверстие, сообщенное с маслоканалом и смещенное от оси в сторону вращения ротора, и отверстие для отекания масла.

На фланце посадочных поверхностей, между корпусом турбины и статором установлено в канавку соответствующего размера кондуктивное термосопротивление (кольцо с меньшей теплопроводностью, чем теплопроводность материала статора). В зазор между торцевой поверхностью статора и элементами корпуса турбины установлен теплоотражающий экран.

В известных конструкциях повышение надежности ТКР достигается воздушным или жидкостным охлаждением статора или повышением температуростойкости масла. Для заявляемой конструкции наиболее эффективным техническим решением является теплоизоляция статора от корпуса и охлаждение струей масла теплонапряженного участка ротора.

Заявленное техническое решение не является очевидным для квалифицированного специалиста в данной области, так как в известном техническом решении масло, подаваемое под давлением для смазки опорных поясков в замкнутом пространстве, взаимодействует с вращающимся ротором. При этом энергия взаимодействия вращающегося ротора с маслом превращается в тепло, что приводит к снижению КПД турбокомпрессора. Кроме этого, масло, проходящее через опорные пояски, особенно, со стороны турбины, где температура колеса и выхлопных газов достигает 680oС, подвергается термическому воздействию высоких температур, что вызывает ускоренное старение моторных масла.

В заявляемом техническом решении масло на опорные пояски поступает непосредственно по маслоканалам, через радиальные отверстия, то есть не подвергается предварительному возмущению. Для снижения отрицательного влияния высоких температур на физико-химические свойства масла использованы следующие технические решения: охлаждение ротора струей масла между опорными поясками; соединение корпуса турбины и статора через кондуктивное термосопротивление и установка в зазоре между статором и горячими элементами турбины теплоотражающего экрана.

В результате проведенного анализа уровня техники, включающего поиск по патентам и другим источникам научно-технической информации, аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения, обнаружен не был. Следовательно, предложение соответствует условиям патентоспособности.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен (схематично) турбокомпрессор в разрезе;

на фиг.2 изображена схема сборки корпуса турбины и статора;

на фиг.3, 4 - результаты сравнительных испытаний серийного (известного) и предлагаемого турбокомпрессоров.

Турбокомпрессор содержит: статор 1, в котором размещен ротор 2, на консолях которого установлены: колесо 3 турбины и колесо 4 компрессора. В статоре 1 размещена подшипниковая втулка 5 с опорными поясками и радиальным отверстием 6, в котором помещен фиксатор 7, сообщенный с общей магистралью смазки двигателя (система смазки двигателя не показана) и связанный через маслоканал 8 с кольцевыми канавками 9, выполненными на наружном диаметре подшипниковой втулки 5. Кольцевые канавки 9 снабжены отверстиями 10 для подачи масла на опорные пояски подшипниковой втулки 5, углубления 11 (кармашки - грязесборники) для сбора грязи. Между опорными поясками выполнено радиальное отверстие 12, сообщенное с маслоканалом 8 и смещенное от оси в сторону вращения ротора и отверстие 13 для стекания масла. На фланцах посадочных поверхностей, между корпусом турбины 14 и статором 1 установлено в канавку соответствующего размера кондуктивное термосопротивление (кольцо из материала с меньшей теплопроводностью, чем теплопроводность материала статора 1). Между торцевой поверхностью статора 1 и элементами 16 корпуса турбины 14 установлен теплоотражающий экран 17.

Турбокомпрессор работает следующим образом: выхлопные газы из двигателя поступают в корпус турбины и приводят во вращение колесо 3 турбины и через ротор 2 - колесо 4 компрессора. Ротор вращается в опорных поясках. Масло из системы смазки двигателя через фиксатор 7 и маслоканал 8 подается в кольцевые канавки 9 и далее по отверстиям 10 на опорные пояски для охлаждения и смазки. Оказавшиеся в масле твердые частицы собираются в углублениях 11 кольцевых канавок 9. Через радиальное отверстие 12 масло подается со смещением от оси в сторону вращения ротора 2. При этом происходит компенсация скоростей струи масла и вращения ротора 2 и повышается теплоотдача. Принудительное охлаждение ротора позволяет снизить температуру на опорных поясках, в результате снижается отрицательное влияние высокой температуры на свойства моторного масла. При этом зафиксировано снижение температуры наддувочного воздуха.

Предлагаемая конструкция турбокомпрессора соответствует условию промышленной применимости и может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением освоенных ранее технологий. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Турбокомпрессор, например, для двигателя внутреннего сгорания, содержащий ротор с установленными на его консолях колесами компрессора и турбины и размещенную в статоре зафиксированную от проворота подшипниковую втулку, снабженную опорными поясками для ротора, отличающийся тем, что на наружном диаметре подшипниковой втулки выполнены кольцевые канавки, соединенные маслоканалом, а в кольцевых канавках выполнены отверстия для подачи смазки на опорные пояски, при этом между опорными поясками, со стороны турбины, выполнено радиальное отверстие, сообщенное с маслоканалом и смещенное от оси в сторону вращения ротора, и отверстие для стекания масла, а между корпусом турбины и статором установлены кондуктивное термосопротивление и теплоотражающий экран.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru