Турбокомпрессор для наддува двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1983 года по МПК F02B37/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и, в частности, к устройствам, уменьшающим потери масла и повышающим надежность двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом. Известны турбокомпрессоры для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащие средний корнус, диск и щиток, прикрепленные к корпусу со стороны компрессора и снабженные центральными отверстиями, в которых установлены но меньщей мере два уплотнительных кольца равной ширины и ротор, причем кольцевая полость, ограниченная диском, щитком и ротором, подсоединена к масляному картеру 1. Однако в таких турбокомпрессорах увеличены потери масла из-за того, что оно скапливается в кольцевой щели и проникает в полость компрессора и в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Это приводит к снижению надежности работы двигателя и турбокомпрессора и к увеличению потерь масла. Цель изобретения - повышение надежности работы турбокомпрессора и двигателя в целом и снижение потерь масла. Поставленная цель достигается тем, что в турбокомпрессоре для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащем средний корпус, диск и щиток, прикрепленные к корпусу со стороны компрессора и снабженные центральными отверстиями, в которых установлены по меньшей мере два уплотнительных пружинных кольца одинаковой ширины и ротор, причем кольцевая полость, ограниченная диском, щитком и ротором, подсоединена к масляному картеру, в кольцевой полости в зоне центральных отверстий диска и щитка выполнены по менъшей мере три перемычки, причем диаметр внутренней поверхности перемычек со стороны ротора выполнен равным внутреннему диаметру цен тральных отверстий диска и щитка. Перемычки снабжены кромками, заостренными в направлении, противоположном вращению ротора, причем угол заострения кромок выполнен равным 30-60°, а отношение ширины кольцевой полости между диском и щитком к ширине уплотнительных колец выполнено равным 1,2-5. На фиг. 1 изображен предлагаемый турбокомпрессор, продольный разрез; на фиг. 2 средняя часть диска со щитком в сборе; па фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2. Турбокомпрессор содержит средний корпус 1, диск 2, щиток 3, компрессор 4, ротор 5 и масляный картер 6. Диск 2 и щиток 3 прикреплены к корпусу 1 со стороны компрессора 4 и снабжены центральнЕ ши отверстиями 7 и 8 соответственно. В отверстиях 7 и 8 установлены по меньшей мере два уплотнительных пружинных кольца 9 и 10 и ротор 5. Кольцевая полость 11, ограниченная диском 2, щитком 3 и роторо.м 5, подсоединена через отверстие 12 к картеру 6 турбокомпрессора и через трубопроводы к картеру двигателя (не показаны). Турбокомпрессор снабжен также по меньщей мере тремя перемычками 13, расположенными в кольцевой полости 11 в зоне центральных отверстий 7 и 8 диска 2 и щитка 3 отверстий 7 и 8. Диаметр внутренней поверхности 14 перемычек 13 со стороны ротора 5 выполнен равным внутреннему диаметру центральных отверстий 7 и 8. Конструктивно перемычки могут быть выполнены в виде выступов на торцовых поверхностях диска 2 или щитка 3 или в виде единой отливки с диском 2 и щитком 3. Перемычки 13 снабжены острыми кромками 15, направленными против вращения ротора 5. Угол 16 заострения кромок выполнен равным 30-60°. Отношение щирины 17 проходного сечения кольцевой полости 11 между диском 2 и щитком 3 к щирине уплотнительного кольца 9 и 10 равно 1,2-5. Между ротором 5 и центральными отверстиями 7 и 8 может быть выполнено переходное кольцо 18, в кольцевых выточках которого установлены кольца 9 и 10. Ротор 5 установлен в подщипнике 19, а между диском 2 и компрессором 4 выполнен зазор 20. Турбокомпрессор работает следующим образом. При работе двигателя с турбокомпрессором масло под давлением подается к подшипнику 19, продавливается через зазор между ним и ротором 5 и выходит к уплотнительным кольцам 9 и 10 и в кольцевую полость 11, откуда частично сливается в картер 6 и далее в картер двигателя. Часть масла, прошедщая через уплотнительное кольцо 10 в пространство между ним и кольцом 9, отбрасывается последним назад, а образовавшийся масляный слой снимается при вращении ротора 5 кромками 15 перемычек 13, отбрасывается в полость 11 и по стенкам диска 2 и щитка 3 через отверстие 12 сливается в картер 6. При углах заострения кромок 15 в пределах 30- 60°утечки масла в зазор 20 и в полость компрессора 4 могут быть снижены в 2,5-3 раза по сравнению с применением перемычек переменного сечения. Экспериментально установлено, что при щирине уплотнительного кольца 1,8 мм утечка масла в полость компрессора 4 при изменении щирины 17 проходного сечения кольцевой полости 11 с 1 до 2 мм уменьшается с 32 до 10 г/ч, т.е. в 3,2 раза. Увеличение ширины 17 полости 11 с 2 до 4 мм дает уменьшение утечки на 20%, т.е. эффект снижения утечки масла становится менее ощутимым по мере увеличения щирины полости более 2 мм, хотя и не исчезает совсем.

Отсюда следует, че больше ширина. 17 полости 11, тем меньше утечка. Однако максимальная ширина 17 полости 11 должна быть ограничена по соображениям компоновочного характера. В рамках традиционной компоновки она в данном случае не должна быть более 9 мм, т.е. превышать ширину уплотнительного кольца 9 и 10 более чем в 5 раз. Для турбокомпрессоров иной размерности эти ограничения тоже будут справедливы. Физическая сторона такого соотношения размеров заключается в том, что

с увеличением ширины полости скорость засасываемого в зазор 20 газа падает и становится недостаточной для прососа масла через уплотнительное кольцо 9 в скольконибудь значительном количестве.

Таким образом, применение в турбокомпрессоре указанных перемычек с оптимальными углами заострения и рациональной шириной кольцевой полости позволяет уменьшить потери масла, улучшить смазку и повысить надежность трубокомпрессора и двигателя в целом.

/1-/4

fO

Фаг.З

1. ТУРБОКОМПРЕССОР ДЛЯ НАДДУВА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий средний корпус, диск и щиток, прикрепленные к корпусу со стороны компрессора и снабженные центральными отверстиями, в которых установлены по меньщей мере два уплотнительных // S // пружинных кольца одинаковой ширины и ротор, причем кольцевая полость, ограниченная диском, щитком и ротором, подсоединена к масляному картеру, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения потерь масла, в кольцевой полости в зоне центральных отверстий диска и щитка выполнены по меньшей мере три перемычки, причем диаметр внутренней поверхности перемычек со стороны ротора выполнен равным внутреннему диаметру центральных отверстий диска и щитка. 2. Турбокомпрессор по п. 1, отличающийся тем, что перемычки снабжены кромками, заостренными в направлении, противоположном вращению ротора, причем угол заострения кромок выполнен равным 30-60°, а ш (Л отношение щирины кольцевой полости между диском и щитком к ширине уплотнительных колец выполнено равным 1,2-5. ел ю 05 (Х to