Турбокомпрессор

 

Область применения: относится к турбокомпрессорам, предназначенным для наддува воздуха в двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и работающим от выхлопных газов ДВС. Сущность изобретения: турбокомпрессор содержит корпус, вал с турбинным и компрессорным с рабочими колесами, патрубок ввода засасываемой газовой смеси, узел уплотнения, при этом турбокомпрессор снабжен патрубком с каналом для подачи газовой смеси из этого патрубка в затурбинную часть турбокомпрессора. 6 ил.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для наддува воздуха в двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и работающим от выхлопных газов ДВС, и может найти применение в двигателе- строении.

Известен турбокомпрессор, содержащий корпус, установленные на валу рабочие колеса компрессора и турбины [1] Известен наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату турбокомпрессор, содержащий корпус, установленные на валу рабочие колеса турбины и компрессора [2] Недостаток известных турбокомпрессоров ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей.

Указанная цель достигается тем, что турбокомпрессор преимущественно для наддува ДВС, содержащий корпус, установленные в нем на валу рабочие колеса компрессора и турбины, согласно изобретению снабжен патрубком, закрепленным неподвижно внутри корпуса со стороны компрессора, один конец вала размещен в патрубке и уплотнен относительно него, при этом вал выполнен полым с внутренним каналом для удаления газовой смеси из области патрубка, и впускное и выпускное отверстия канала расположены соответственно в патрубке и в затурбинной части турбокомпрессора.

На фиг. 1 изображен предлагаемый турбокомпрессор, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 исполнение с сопловым направляющим аппаратом; на фиг. 4 исполнение с диффузором в виде кольцевой камеры; на фиг. 5 исполнение с кольцевой камерой ввода засасываемой среды; на фиг. 6 исполнение с тангенциальным отводом среды из кольцевой камеры и карманом для сбора механических частиц.

Турбокомпрессор содержит корпус 1, установленный в нем вал 2 с рабочим колесом 3 турбины и рабочим колесом 4 компрессора, патрубок 5 входного аппарата турбины, патрубок 6 входного аппарата компрессора, патрубок 7 выходного аппарата турбины, патрубок 8 выходного аппарата компрессора, патрубок 9 ввода засасываемой газовой среды, узел 10 уплотнения вала 2 относительно неподвижного патрубка 9, подшипниковый узел 11 установки вала 2 в корпусе 1.

Вал 2 выполнен полым с каналом 12 для удаления газовой смеси из полости патрубка 9 и подачи ее в полость камеры 13 смешения патрубка 7. Рабочее колесо 3 своей торцовой поверхностью 14 и рабочее колесо 4 своей торцовой поверхностью 15 опираются на торцовые поверхности втулки 16, которая посредством штуцера 17 подвода сжатого воздуха во втулку 16 подшипникового узла 11 закреплена в корпусе 1. Пустотелая втулка 16 посредством отверстий 18 соединена с поверхностями трения корпуса 1, рабочих колес 3 и 4, пустотелой втулки 19, жестко закрепленной на валу 2. Полость втулки 19 посредством каналов 20 в стенке этой втулки 19 и каналов 21 в теле рабочего колеса 4 соединена с полостью патрубка 6. Канал 12 вала 2 герметизирован посредством кольцевого уплотнения 22, установленного в патрубке 9, который жестко закреплен в корпусе 1. Впускное отверстие канала 12 расположено в полости патрубка 6, а выпускное отверстие в затурбинной части турбокомпрессора, в зоне торца рабочего колеса 3 турбины.

Работает турбокомпрессор следующим образом.

При работе ДВС отработавшие газы взаимодействуют с рабочим колесом 3 турбины, вращая его, вал 2 и рабочее колесо 4 компрессора. Поток газов, истекающий из рабочего колеса 3 в камеру 13, образует вихрь и разрежение с максимальной величиной разрежения в приосевой зоне камеры 13. Созданное разрежение засасывает через канал 12 и патрубок газовую смесь из объема, подвергаемого вакуумированию.

Возможно исполнение, когда в корпусе 1 установлен неподвижный сопловой направляющий аппарат 23, формирующий вихрь отработавших газов в камере 13. В этом случае турбокомпрессор работает аналогично описанному за исключением того, что значительная часть осевой составляющей скорости потока, истекающего из рабочего колеса 3, преобразуется в окружную (касательную) составляющую скорости вихря в камере 13 смешения. Уровень разрежения в приосевой зоне камеры 13 возрастает.

Возможно исполнение, когда турбокомпрессор имеет диффузор в виде кольцевой камеры 24 и тангенциального патрубка 25 с цилиндрическим каналом или осесимметричным диффузором. В этом случае турбокомпрессоров работает аналогично описанному за исключением того, что вихрь в камере 13 замыкается на дно камеры 24, обеспечивая высокий уровень разрежения в приосевой зоне камеры 13. При этом сам вихрь замедляется в камере 24, а линейный поток газовой смеси продолжает замедляться в патрубке 25, причем наиболее интенсивное замедление происходит при выполнении его в виде диффузора. Многократное отражение звуковой волны от цилиндрической стенки камеры 24 повышает степень глушения шума.

Возможно исполнение, когда патрубок 9 ввода засасываемой газовой смеси снабжен кольцевой камерой 26 и тангенциальным к этой камере 26 каналом 27, подсоединяемым к объекту, подлежащим вакуумированию. В этом случае турбокомпрессор работает аналогично описанному за исключением того, что камера 26 закручивает газовую смесь, засасываемую по каналу 27, и образует общий вихрь в камере 13, канале 12 и камере 26.

Возможно, когда кольцевая камера 24 выполнена с кольцевым карманом 28, расположенным по периферии камеры 24. Отвод среды из камеры 24 осуществляется из зоны, размещенной вблизи от камеры 13, за счет выполнения канала 29 тангенциальным, расположенным в средней по высоте части камеры 24 и вблизи от камеры 13. В этом случае работает турбокомпрессор аналогично описанному, за исключением того, что механические частицы осаждаются в кармане 28, а относительно чистая газовая смесь удаляется по каналу 29 дальше в выхлопную трубу.

Формула изобретения

ТУРБОКОМПРЕССОР преимущественно для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, установленные в нем на валу рабочие колеса компрессора и турбины, отличающийся тем, что он снабжен патрубком, закрепленным неподвижно в корпусе со стороны компрессора, один конец вала размещен в патрубке и уплотнен относительно его, при этом вал выполнен полым с внутренним каналом для удаления газовой смеси из области патрубка, и впускное и выпускное отверстия канала расположены соответственно в патрубке и в затурбинной части турбокомпрессора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6