Турбокомпрессор Советский патент 1975 года по МПК F02B37/00 F16C17/16 

1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, а именно к устройствам для наддува двигателей внутреннего сгорания.

Известны применяемые в качестве наг етателей турбокомпрессоры, содержащие ротор и 1азостатический подшипниковый узел с канала.ми нодвода сжатого воздуха к его рабочим цилиндрической и торцовым поверхностям, расположенный с осевыми зазорами между колесами компрессора и турбины, снабженной выхлопным патрубком.

Иедостатком известных турбокомпрессоров с газостатическим подшипником является сложность конструкции узла подшипника, обусловленная необходимостью иснользования специальных отводящих :каналов для выброса воздуха, отработавшего в узле подшипника, в атмосферу.

Целью изобретения является упрощение констр кции турбокомпрессора.

Это достигается благодаря тому, что ротор выполнен с кольцевой полостью, сообщепной при помощи радиальных каналов с зазорами .между торцовыми поверхностями узла подшипника и ротора, а при помощи отверстий в .чолесе турбины - с выхлопным патрубком.

На фиг. 1 изображен турбокомпрессор с предлагаемой конструкцией .узла нодшипиика

и ротора, продольный разрез; на фиг. 2 - ротор без стенки.

Гурбокомпрессор содержит корпус 1 турбины и корпус 2. компрессора, установленные на корпусе 3 подшипника. Ь корпусе 3 закреплена втулка 4, и.меющая взаимно перпендикулярные цилиндрические и торцовые поверхности, обработанные с высокой точностью и чистотой.

Внутри втулки 4 с радиальньш и осевы.ми зазорами раз.мещен ротор 5 с консольно расположенными колесом 6 турбины и колесом

7компрессора, закрепленным гайкой 8. Ротор соединен тонкой стенкой 9 с опорной частью 10, образующей кольцевые полости 11 и 12.

8стенке 9 выполнены отверстия 13, соединяющие кольцевые полости.

Онорная часть 10 ротора имеет достаточно больщой диаметр (от 0,3-0,5 до диаметра колеса турбины) с целью обеспечения необходимой несупд,ей способности и жесткости газового нодшипника.

Торцовые поверхности колеса 7 компрессора и колеса 6 турбины взаимно параллельны и строго перпендикулярны наружной цилиндрической поверхности опорной части 10 ротора.

Втулка 4 снабжена несколькими рядами отверстий 14 .малого диаметра, через которые в радиальный и осевые зазоры поступает очищенный от пыли и примесей воздух под давлением.

Втулка 4 зафиксирована в корпусе 3 подшипника с помощью специального болта 15. Свободный от резьбы колец болта 15 с полукруглой или конической головкой, попадая в отверстие, выполненное во втулке 4, обеспечивает фиксацию втулки в осевом и окружном направлениях. Между концом болта 15 и отверстием предусмотрен зазор, обеспечивающий возможность свободного неремещения втулки 4.

Корпус 3 нодшиниика образует со втулкой 4 полость 16, уплотнение которой обеспечивается со стороны турбины с помощью кольца из тонкой пружинной стали, а со стороны комнрессора - с помощью резинового кольца. Кольца установлены в зазоре между корпусом 3 и цилиндрической поверхностью фланцев втулки 4. Размеры колец и зазоров подобраны таким образом, что они обеснечивают возможность температурного расщирения втулки при работе турбокомпрессора на горячем газе.

Турбокомпрессор работает следующим образом. Перед тем, как ротор турбокомпрессора начнет вращаться, в полость 16 подается сжатый воздух, который через отверстия 14 попадает в радиальный и осевые зазоры между втулкой 4 и ротором. Для нодачи воздуха опорная часть 10 ротора соприкасается со втулкой 4 в нижней части нодшппнИКа.

В верхней части нодщипника радиальный зазор в этот момент имеет максимальную величину. Вследствие неравномерности зазора в окружном нанравлении давление в этом направлении также распределяется неравномерно. Величина давления в нижней части превыщает давление в верхней, и ротор начинает «всилывать до тех пор, пока разность давлений, действующих на опорную часть 10 ротора, но окажется равной весу ротора. Величина осевых зазоров с обеих сторон поддерживается автоматически нриблизительно одинаковой, так как при уменьщении зазора с какой-либо одной стороны давление воздуха в этом зазоре увеличивается и ротор под давлением газовых сил перемещается до тех пор, нока зазоры не станут равны.

Таким образом, нри вращении ротор «.плавает на воздушной подушке и сухое трение между опорной частью ротора и втулкой полностью исключено. Воздух, вытекающий через р адиальные каналы 17 из радиального зазора в кольцевые полости 11 и 12, выбрасывается в межлопаточные каналы турбины через отверстия 18 в диске колеса 6 турбины.

Описываемое выполнение каналов упрощает конструкцию турбокомпрессора.

Предмет изобретения

Турбокомпрессор преимущественно для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащий ротор и подщипниковый узел с каналами подвода сжатого воздуха к его рабочим цилиндрической и торцовым поверхностям, расположенный с осевыми зазорами между колесами компрессора и турбины, снабженной выхлопным патрубком, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, ротор вынолнен с кольцевой полостью, сообщенной нри помощи радиальных каналов с осевыми зазорами и при .помощи отверстий в колесе турбины - с выхлопным патрубком.

Риг.1

Фиг г