ТУРБОКОМПРЕССОР

ТУРБОКОМПРЕССОР


RU (11) 2290543 (13) C2

(51) МПК
F04D 17/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 27.05.2008 - может прекратить свое действие 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003134301/06 
(22) Дата подачи заявки: 2003.11.27 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.11.27 
(43) Дата публикации заявки: 2005.05.20 
(45) Опубликовано: 2006.12.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Турбокомпрессор 6ТК. ТУ 24.06.374-88. ОАО «Коломенский завод», г.Коломна. RU 2034175 С1, 27.04.1995. RU 2121082 C1, 27.10.1998. SU 1746078 A1, 07.07.1992. US 5403150 А, 04.04.1995. DE 2606891 А1, 23.09.1976. FR 2323042 А1, 01.04.1977. 
(72) Автор(ы): Чепыжов Виктор Александрович (RU); Чекашов Александр Анатольевич (RU); Гнездилов Сергей Михайлович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро турбонагнетателей" (ОАО "СКБТ") (RU) 
Адрес для переписки: 440600, г.Пенза, ул. Кирова, 67-46, пат.пов. В.Н. Королеву, рег. № 564 

(54) ТУРБОКОМПРЕССОР

Изобретение относится к области компрессоростроения, в частности к производству турбокомпрессоров. Новым является то, что корпус компрессора выполнен в виде одной детали с закругленными на нем фасонной вставкой и диффузором, выхлопной корпус выполнен в виде отдельной детали, причем узел опорно-упорного подшипника расположен в корпусе компрессора, а узел опорного подшипника расположен в выхлопном корпусе. Изобретение повышает удобство обслуживания, улучшает условия эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Предлагаемое изобретение относится к области компрессоростроения, в частности к производству турбокомпрессоров.

Известно устройство, содержащее корпус и последовательно расположенные в нем рабочее колесо и лопаточный диффузор со щитком, размещенным в зоне покрывного диска и снабженным радиальными ребрами, контактирующими с торцовой стенкой корпуса (см. а.с. СССР №1342126). Указанное устройство повышает КПД компрессора.

Известно также устройство для совмещения радиальной турбины турбонагнетателя с двигателем внутреннего сгорания, причем радиальная турбина на входе газа имеет впускную газовую камеру, замыкающуюся в пространственном отношении при помощи соплового кольца, а на выходе газа имеет рабочее колесо с лопатками, а также выпускной фланец, соединенный с впускной газовой камерой, укрепленный на ней с возможностью разъема с помощью затяжки и по меньшей мере одного болта, расположенного в направлении периметра. Это устройство помогает уменьшить затраты и время на изготовление.

Из всех устройств аналогичного назначения наиболее близким по технической сущности является устройство, реализованное в турбокомпрессоре 6ТК производства ОАО "Холдинговая компания Коломенский завод имени Куйбышева", г.Коломна. Ввиду того, что это устройство обладает совокупностью существенных признаков, наиболее близких к предлагаемому изобретению, оно принято в качестве прототипа. Оно представляет собой турбокомпрессор, содержащий рабочее колесо с лопатками, лопаточный сопловой аппарат с кожухом, газоприемный корпус, выхлопной корпус, компрессор с воздухоприемным патрубком, причем рабочие колеса турбины и компрессора насажены на один вал и установлены с возможностью вращения на подшипниковых опорах.

Данное устройство позволяет обеспечить нормальную работу турбокомпрессора, автоматически выходящего на режим, соответствующий заданному режиму дизеля. Однако отличительной особенностью прототипа является сложность его сборки и разборки, что особенно сказывается в процессе выполнения ремонтных работ и работ по техническому обслуживанию. Это определяется конструктивными особенностями прототипа, приводящими к тому, что при упомянутых операциях приходится выполнять снятие турбокомпрессора с дизеля и полную разборку. Кроме того, имеет место сильный нагрев подшипников и большая нагрузка на них, что неблагоприятно сказывается на условиях эксплуатации.

Таким образом, в прототипе не достигается технический результат, выраженный в повышении удобства обслуживания и улучшении условий эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном турбокомпрессоре, содержащем рабочее колесо с лопатками, лопаточный сопловой аппарат с кожухом, газоприемный корпус, выхлопной корпус, компрессор с воздухоприемным патрубком, причем рабочие колеса турбины и компрессора насажены на один вал и установлены с возможностью вращения на подшипниковых опорах, корпус компрессора выполнен в виде одной детали с закрепленными на нем фасонной вставкой и диффузором, выхлопной корпус выполнен в виде отдельной детали, причем узел опорно-упорного подшипника расположен в корпусе компрессора, а узел опорного подшипника расположен в выхлопном корпусе. Лопаточный сопловой аппарат выполнен в виде одной детали. Газоприемный корпус выполнен в виде отдельной детали.

В результате проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не было выявлено устройства с такой совокупностью существенных признаков и обеспечивающего заявленный технический результат. Таким образом, можно предположить, что предлагаемое изобретение представляет собой техническое решение задачи, обладающее новизной и промышленной применимостью и имеющее изобретательский уровень.

На чертеже представлен продольный разрез турбокомпрессора.

Основными частями его являются остов, ротор, подшипники, уплотнения, сопловой аппарат, диффузор. Турбокомпрессор выполняется по бесконсольной схеме. Воздухоприемный патрубок 1 закреплен на корпусе 2 компрессора. Остов турбокомпрессора состоит из трех изготовленных из чугуна корпусных деталей: корпуса 2 компрессора, выхлопного корпуса 8 и газоприемного корпуса 11. Корпус 2 компрессора может изготавливаться из алюминиевого сплава. Газоприемный 11 и выхлопной 8 корпусы изготавливаются сварно-литыми из стали или литыми из серого чугуна. Они центрируются между собой посадочными буртами и соединены фланцами. Корпус 2 компрессора имеет входное отверстие для воздуха и спиральный канал, по которому воздух, сжатый в колесе 3 компрессора и диффузоре 4, направляется в систему воздухоснабжения дизеля. В центральной части корпуса 2 компрессора имеется полость, в которой монтируется опорно-упорный подшипник и уплотнение компрессора. Корпус 2 компрессора имеет фланец для подсоединения трубопровода отсоса газов из картера двигателя. На корпусе 2 компрессора установлена аварийная захлопка для защиты дизеля от разноса. Газоприемный корпус 11 имеет два канала, по которым газы из выхлопного коллектора дизеля направляются в турбину. В центральной части газоприемного корпуса 11 расположены уплотнения компрессора, препятствующие утечкам сжатого воздуха из компрессора в газовую полость выхлопного корпуса 8. Отработавшие в турбине газы через выхлопной корпус 8 удаляются в атмосферу. В центральной части выхлопного корпуса 8 находится полость, в которой монтируется опорный подшипник 9 и уплотнение турбины. Газоприемный 11 и выхлопной 8 корпусы охлаждаются водой из системы охлаждения дизеля. Ротор состоит из рабочих колес турбины 7 и компрессора 3, имеющих общий вал 5. Лопатки колеса 7 турбины соединены с диском с помощью "елочных замков", что позволяет заменять отдельные лопатки в случае их повреждения. Диск и лопатки колеса 7 турбины изготовлены из специальных жаропрочных сталей. На валу ротора 5 установлены колесо 3 компрессора и спаренный с ним вращающийся направляющий аппарат (ВНА), изготовленные фрезерованием из деформируемого алюминиевого сплава. Колесо 3 компрессора установлено на валу 5 с зазором и вместе с ВНА фиксируются от проворачивания, колесо 3 - штифтами, а ВНА - шлицами, а от осевого смещения - гайкой. Вал 5 ротора по концам имеет закаленные цапфы, работающие в подшипниках 9 и 12 скольжения. На конце вала 5 со стороны компрессора установлена пята (не показана). Она имеет закаленную рабочую поверхность, через которую осевые усилия, действующие на ротор в направлении от турбины к компрессору, передаются на подпятник. На наружной цилиндрической поверхности пяты выполнена левая резьба, которая используется для навертывания съемника при снятии и установке пяты. Шайба, закрепленная гайкой, ограничивает осевое перемещение (люфт ротора) в подшипнике. Подшипники 9 и 12 служат опорами ротора. Подшипник 9, расположенный со стороны компрессора, является опорно-упорным, то есть он воспринимает как радиальные, так и осевые усилия. Он состоит из стального корпуса, втулки из высокооловянистой бронзы, упругой опоры и подпятника. Подшипник 9, расположенный со стороны турбины, является опорным и состоит из стального корпуса и втулки из высокооловянистой бронзы. Радиальный зазор между втулкой и корпусом в упомянутых подшипниках 9 и 12 при работе заполняется маслом и служит для демпфирования колебаний ротора. Масло к подшипникам подается из системы смазки двигателя. Снаружи полости подшипников 9 и 12 закрыты крышками. Уплотнения отделяют полости этих подшипников от внутренних полостей компрессора и турбины (не показано). Уплотнение компрессора препятствует уносу масла из полости опорно-упорного подшипника 9 в компрессор. Уплотнение турбины препятствует прорыву горячих газов из турбины в полость подшипника и предотвращает попадание масла из полости подшипника в турбину. Сопловой аппарат является элементом проточной части турбины. Горячие газы, проходя неподвижные направляющие лопатки соплового аппарата и приобретая высокую скорость и нужное направление, попадают на лопатки колеса 7 турбины. Сопловой аппарат состоит из соплового венца 10, несущего неподвижные лопатки, и охватывающего его кожуха 6. Диффузор 4 представляет собой диск с лопатками, образующими решетку. Уплотнительная набивка компенсирует зазоры между диффузором 4 и газоприемным корпусом 11, а также выполняет роль уплотнительной прокладки.

Устройство по предлагаемому изобретению работает следующим образом. Турбокомпрессор устанавливают на двигателе. Выхлопные газы с выхлопного коллектора дизеля (не показано) попадают в газоприемный корпус 11 турбокомпрессора. Они проходят через лопаточный сопловый аппарат 10, где им неподвижными лопатками соплового аппарата задается угол, под которым они попадают на лопатки колеса 7 турбины, поворачивая колесо. Потенциальная энергия давления выхлопных газов в сопловом аппарате турбокомпрессора преобразуется в кинетическую энергию направленного потока газов, которая преобразуется в механическую энергию вращения колеса турбины. Крутящий момент от колеса 7 турбины через вал 5 ротора передается на колесо 3 компрессора, которое при вращении обеспечивает всасывание воздуха из окружающей среды через воздухоприемный патрубок 1 в корпус 2 компрессора (улитку). Затем воздух подается в холодильник дизеля (не показано). На корпусе 2 компрессора установлена воздушная захлопка, предназначенная для автоматического перекрывания воздуха в случае разноса дизеля (при повышении давления масла в масляной магистрали дизеля на это реагирует мембрана, связанная с воздушной захлопкой).

В результате конструктивного исполнения предлагаемого изобретения по бесконсольной схеме обеспечивается разборка и замена подшипников без снятия турбокомпрессора с дизеля и полной разборки (в отличие от прототипа). При ремонте и обслуживании турбокомпрессора не требуется дополнительных устройств и принадлежностей. Кроме того, это обеспечивает уменьшение потерь на трение в подшипниках за счет уменьшения диаметра шеек вала ротора и втулок подшипников. Осевое исполнение узлов турбокомпрессора обеспечивает меньшую трудоемкость при изготовлении, повышает удобство при ремонте турбокомпрессора за счет облегчения доступа к подшипниковым узлам. Вынесение подшипников из наиболее нагреваемой зоны турбокомпрессора (в прототипе они располагались в газоприемном корпусе) в выхлопной корпус и корпус компрессора улучшает условия работы подшипников и увеличивает срок их службы. Корпус компрессора выполняется в виде одной детали, что упрощает технологию и снижает трудоемкость при ремонте.

В качестве примеров конкретного исполнения можно указать следующее. Выполнение корпуса компрессора, газоприемного и выхлопного корпуса обеспечивают литьем из чугуна марки СЧ20. Воздухоприемный патрубок выполняют литьем из алюминиевого сплава АК9Ч. Лопатки турбины и сопловые лопатки изготовляют литьем из жаропрочной стали ЖС6К, колесо компрессора - из алюминиевого сплава АК6. Остальные детали получают путем механической обработки, поковки, термообработки и сварки в условиях обычного машиностроительного предприятия.

Таким образом, как видно из вышеописанного, именно совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения позволяет обеспечить технический результат, выраженный в повышении удобства обслуживания и улучшении условий эксплуатации.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Турбокомпрессор, содержащий рабочее колесо с лопатками, лопаточный сопловой аппарат с кожухом, газоприемный корпус, выхлопной корпус, компрессор с воздухоприемным патрубком, причем рабочие колеса турбины и компрессора насажены на один вал и установлены с возможностью вращения на подшипниковых опорах, отличающийся тем, что корпус компрессора выполнен в виде одной детали с закрепленными на нем фасонной вставкой и диффузором, выхлопной корпус выполнен в виде отдельной детали, причем узел опорно-упорного подшипника расположен в корпусе компрессора, а узел опорного подшипника расположен в выхлопном корпусе.

2. Турбокомпрессор по п.1, отличающийся тем, что лопаточный сопловой аппарат выполнен в виде одной детали.

3. Турбокомпрессор по п.1, отличающийся тем, что газоприемный корпус выполнен в виде отдельной детали





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