ТУРБОКОМПРЕССОР Российский патент 2002 года по МПК F04D25/04 

Изобретение относится к агрегатам турбонаддува двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известно бесконтактное масляное уплотнительное устройство турбокомпрессора, в смазанной камере которого установлен опорный узел, поддерживающий свободно вращающийся ротор, имеющий на концах турбинное колесо и крыльчатку компрессора, на роторе между опорным узлом и крыльчаткой установлен дисковый отражатель, разделительная втулка, между последними имеется уплотнительная камера (патент Японии 4-52851 МПК F 02 B 39/14).

Недостатком данного технического решения является недостаточно надежная защита проточной полости компрессора от попадания масла из полости слива подшипникового узла.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и долговечности работы поршневого двигателя за счет сокращения износа смазочного масла в проточную полость компрессора из полости слива узла подшипников во всем диапазоне режимов работы ДВС, создание надежной защиты проточной полости компрессора от попадания масла из узла подшипников.

Данная техническая задача решается за счет конструкции турбокомпрессора, имеющего ротор, установленный в корпусе с помощью узла подшипников, колеса турбины и компрессора со втулками и уплотнительными кольцами, установленными консольно, уплотнения, маслоуплотнительную камеру, образованную торцевой поверхностью разделительной втулки и дисковым отражателем, дополнительную камеру, образованную внутренней поверхностью разделительной втулки, двумя торцевыми поверхностями уплотнительных колец и поверхностью кольцевого углубления во втулке компрессора. Дополнительная уплотнительная камера соединена с начальным участком кольцевого диффузора осевыми и радиальными каналами, а в месте пересечения осевого и радиального каналов установлен дроссель соосно радиальному каналу. Осевых и радиальных каналов может быть по одному и более.

На чертеже изображен турбокомпрессор в разрезе.

Турбокомпрессор имеет вал 1, установленный в корпусе 2 с помощью узла подшипников 3. Колесо турбины 4 соединено с валом 1 сваркой трением и имеет втулку 5, на которой установлены защитный экран 6 и уплотнительное кольцо 7. Корпус 2 соединен неподвижно с корпусом турбины 8. Колесо компрессора 9 расположено на валу 1 неподвижно. Между узлом подшипников 3 и колесом компрессора 9 расположен дисковый отражатель 10, разделительная втулка 11, между которыми расположена маслоуплотнительная камера 12. На втулке 13 колеса компрессора 9 имеется кольцевое углубление 14, по обе стороны которого установлены неподвижно два защитных кольца 15.

Дополнительная маслоуплотнительная камера образована внутренней поверхностью разделительной втулки 11, торцевыми поверхностями защитных колец 15 и поверхностью кольцевого углубления 14. Дополнительная маслоуплотнительная камера соединена с начальным участком диффузора компрессора с помощью осевого 16 и радиального 17 каналов, в месте пересечения которых расположен регулирующий дроссель 18 соосно радиальному каналу 17. Корпус компрессора 19 соединен с корпусом 2 с помощью кольца 20. В корпусе 2 установлен маслоподводящий патрубок 21, через который осуществляется подача смазывающего масла в узел подшипников 3. Слив масла происходит через отверстие 22. Между наружной поверхностью разделительной втулки 11 и корпусом 3 установлены два уплотнительных кольца 23.

При работе турбокомпрессора масло подается в подшипниковый узел 3 через маслоподводящий патрубок 21 и сливается через отверстие 22. Со стороны компрессора давление воздуха в зоне шейки ротора-ступицы колеса всегда ниже давления в полости слива масла из подшипникового узла из-за газодинамического сопротивления всасывающего тракта, причем с увеличением скорости вращения ротора эта разница возрастает, следовательно, возрастает унос масла через уплотнительный узел во всасывающий коллектор поршневого двигателя. Дроссель 18 настраивается на создание давления в дополнительной маслоуплотнительной камере, образованной внутренней поверхностью разделительной втулки 11, поверхностью кольцевого углубления 14 и торцевыми поверхностями защитных колец 15, на ~ 0,01 км/см² больше, чем давление в полости слива масла узла подшипников 3. Защитные кольца 14 и 7 изготовлены разрезными из маслотного чугуна, а уплотнительные кольца 23 на внешней поверхности разделительной втулки - из маслотной резины. Воздух, поступая из начального участка кольцевого диффузора компрессора, через осевой канал 16, дроссель 18 и радиальный канал 17 попадает в дополнительную маслоуплотнительную камеру и создает давление, превышающее давление в полости слива масла узла подшипников 3 на ~ 0,01 кгс/см², препятствуя тем самым попаданию масла во всасывающий коллектор поршневого двигателя.

Расход воздуха через уплотнительные кольца 15 и 23 не превышает 0,5% от общего расхода через компрессор, что практически не сказывается на КПД турбокомпрессора.

Таким образом турбокомпрессор данной конструкции позволяет надежно защитить проточную полость компрессора от попадания смазочного масла из узла подшипников, тем самым повышается надежность и долговечность работы поршневого двигателя.

Изобретение относится к агрегатам турбонаддува двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить надежность и долговечность работы поршневого двигателя за счет сокращения уноса смазочного масла в проточную полость компрессора из полости слива узлов подшипников. Турбокомпрессор имеет ротор, установленный в корпусе при помощи узла подшипников, колеса турбины и компрессора со втулками, установленными консольно, уплотнения, маслоуплотнительные камеры: основную и дополнительную. Дополнительная маслоуплотнительная камера образована внутренней поверхностью разделительной втулки, торцевыми поверхностями защитных колец, поверхностью кольцевого углубления втулки компрессора и соединена осевым и радиальными каналами с начальным участком кольцевого диффузора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Турбокомпрессор, имеющий ротор, установленный при помощи узла подшипников, колеса турбины и компрессора со втулками, установленными консольно, уплотнения, маслоуплотнительную камеру, образованную торцевой поверхностью разделительной втулки и дисковым отражателем, отличающийся тем, что дополнительная маслоуплотнительная камера, образованная внутренней поверхностью разделительной втулки, торцевыми поверхностями защитных колец и поверхностью кольцевого углубления втулки компрессора, соединена осевыми и радиальными каналами с начальным участком кольцевого диффузора. 2. Турбокомпрессор по п.1, отличающийся тем, что в точке пересечения осевого и радиального каналов установлен дроссель соосно радиальному каналу. 3. Турбокомпрессор по п.2, отличающийся тем, что осевых и радиальных каналов по одному и более.