Турбокомпрессор с комбинированным подшипниковым узлом (варианты)
Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к конструкции турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания автотракторного назначения. Турбокомпрессор с комбинированным подшипниковым узлом содержит корпус 1 компрессора, корпус 2 турбины, корпус 3 подшипников, вал ротора 4 с установленным на нем турбинным и компрессорным колесами. В корпусе 3 установлен упорный подшипник 5 и подшипниковая втулка 6, имеющая симметрично расположенные отверстия 7 и 8 для подвода и отвода масла соответственно. В корпусе 3 выполнено радиальное отверстие 9 для подвода масла, соединенное с наклонными каналами 10. По первому варианту подшипниковая втулка 6 зафиксирована от поворота ступенчатым фиксатором 11, расположенным в радиальном отверстии корпуса 3. Нижняя часть фиксатора 11 выполнена сплошной, с фиксирующим концом меньшего диаметра, а верхняя часть выполнена полой, при этом боковые стенки фиксатора в зоне наклонных каналов 10 выполнены с отверстиями 12. По второму варианту подшипниковая втулка зафиксирована от осевого перемещения стопорными кольцами 13, установленными в корпусе 3. Технический результат: повышены надежность и долговечность турбокомпрессора, а также обеспечена высокая технологичность его сборки. 2 ил.
Полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к конструкции турбокомпрессоров для наддува двигателей внутреннего сгорания автотракторного назначения.
Известен турбокомпрессор дизельного двигателя, содержащий средний, турбинный и компрессорный корпусы, две втулки вращения, упорный подшипник и ротор с упорными шайбами и с турбинным и компрессорным колесами, вал которого свободно входит во внутренние отверстия втулок вращения, рабочие поверхности упорного подшипника обращены к соответствующим упорным шайбам, две втулки вращения и упорный подшипник установлены в среднем корпусе, в котором выполнены отверстия подачи и слива масла, в средней части каждой втулки вращения выполнена кольцевая канавка с радиальными отверстиями, равномерно распределенными по окружности под углом 30-60° к радиальному направлению в сторону вращения вала ротора турбокомпрессора (см. патент RU №2224139, МПК7 F 04 D 25/04).
Недостатком известного технического решения является то, что в средней части подшипниковых втулок выполнена кольцевая канавка, разделяющая наружную рабочую поверхность втулки на две части, ухудшая тем самым условия для создания стабильного масляного клина в паре трения «корпус - подшипниковая втулка», в результате чего снижается несущая способность подшипниковой втулки и, как следствие, надежность конструкции.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является турбокомпрессор, содержащий ротор с установленными на его консолях колесами компрессора и турбины и размещенную в статоре, зафиксированную от проворота подшипниковую втулку, снабженную
опорными поясками для ротора, на наружном диаметре которой выполнены кольцевые канавки, соединенные маслоканалом. В кольцевых канавках выполнены отверстия для подачи смазки на опорные пояски, при этом между опорными поясками, со стороны турбины, выполнено радиальное отверстие, сообщенное с маслоканалом и смещенное от оси в сторону вращения ротора, и отверстие для стекания масла. Между корпусом турбины и статором установлены кондуктивное термосопротивление и теплоотражающий экран (см. патент RU №2216647, МПК 7 F 04 D 25/04, 29/06).
Известное техническое решение имеет следующие недостатки:
- нестабильный осевой люфт между торцовыми поверхностями втулок кольцедержателя и маслоотражателя ротора и торцовыми поверхностями подшипниковой втулки из-за большой размерной цепи находящихся в контакте деталей, в результате чего снижается надежность работы и срок службы турбокомпрессора;
- недостаточное охлаждение подшипникового корпуса, что также ведет к снижению срока службы турбокомпрессора;
- не технологичность сборки конструкции, обусловленная тем, что требуется дополнительная ориентация подшипниковой втулки, у которой отверстие для стекания масла имеет больший диаметр, чем отверстие под фиксатор.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности, долговечности и технологичности сборки конструкции турбокомпрессора.
Согласно первому варианту данная техническая задача решается за счет того, что в турбокомпрессоре с комбинированным подшипниковым узлом, содержащем корпус компрессора и турбины, корпус подшипника с расположенной в нем подшипниковой втулкой, имеющей радиальные отверстия для подачи и отвода масла и зафиксированной от поворота фиксатором, расположенным в радиальном отверстии корпуса подшипника, ротор с турбинным и компрессорным колесами, фиксатор выполнен ступенчатым, при этом его нижняя часть выполнена сплошной с
фиксирующим концом меньшего диаметра, а верхняя часть - полой, радиальное отверстие корпуса подшипника в верхней части имеет больший диаметр и соединено с наклонными каналами, выполненными в корпусе подшипников, при этом боковые стенки фиксатора в зоне наклонных каналов выполнены с отверстиями, кроме того, в подшипниковом корпусе дополнительно установлен упорный подшипник, а радиальные отверстия для подачи и отвода масла в подшипниковой втулке расположены симметрично.
Согласно второму варианту данная техническая задача решается за счет того, что в турбокомпрессоре с комбинированным подшипниковым узлом, содержащем корпус компрессора и турбины, корпус подшипника с расположенной в нем подшипниковой втулкой, имеющей радиальные отверстия для подачи и отвода масла, ротор с турбинным и компрессорным колесами, в верхней части корпуса подшипника выполнено отверстие для подачи масла, соединенное с наклонными каналами, выполненными в подшипниковом корпусе, а радиальные отверстия для подачи и отвода масла в подшипниковой втулке расположены симметрично, кроме того, в корпусе подшипника установлены стопорные кольца, обеспечивающие фиксацию подшипниковой втулки от осевого перемещения и упорный подшипник.
Отличительные признаки, заключающиеся в том, что фиксатор выполнен ступенчатым, при этом его нижняя часть выполнена сплошной с фиксирующим концом меньшего диаметра, а верхняя часть - полой, радиальное отверстие корпуса подшипника в верхней части имеет больший диаметр и соединено с наклонными каналами, выполненными в корпусе подшипников, при этом боковые стенки фиксатора в зоне наклонных каналов выполнены с отверстиями позволяют ориентировать подвод масла к подшипникам по наклонным каналам, что обеспечивает охлаждение корпуса подшипников дополнительным прокачиванием масла.
Наличие в корпусе подшипника дополнительного упорного подшипника позволяет перераспределить радиальные и осевые нагрузки от
вращающегося ротора на подшипниковую втулку и упорный подшипник, в результате чего стабилизируется осевой люфт ротора.
Таким образом, вышеуказанные признаки позволяют повысить надежность и долговечность конструкции.
Отличительный признак, заключающийся в том, что радиальные отверстия для подачи и отвода масла в подшипниковой втулке расположены симметрично, позволяет повысить технологичность сборки конструкции турбокомпрессора.
Установка в подшипниковом корпусе стопорных колец обеспечивает фиксацию подшипниковой втулки от осевого перемещения, что повышает надежность конструкции.
Анализ известных технических решений по научно-технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами:
фиг.1 - турбокомпрессор с комбинированным подшипниковым узлом, в разрезе, 1-й вариант;
фиг.2 турбокомпрессор с комбинированным подшипниковым узлом, в разрезе, 2-й вариант.
Турбокомпрессор с комбинированным подшипниковым узлом содержит корпус 1 турбины, корпус 2 компрессора, корпус 3 подшипников, вал ротора 4, с установленными на нем турбинным и компрессорным колесами.
В корпусе 3 установлены упорный подшипник 5 и подшипниковая втулка 6, в которой выполнены две группы радиальных отверстий. Отверстия 7 меньшего диаметра для подвода масла и отверстия 8 большего диаметра для отвода масла. Отверстия 7 и 8 расположены в подшипниковой втулке 6 симметрично.
В корпусе 3 выполнено радиальное отверстие 9 для подачи масла, соединенное с наклонными каналами 10, обеспечивающими подвод масла к подшипниковой втулке 6 и упорному подшипнику 5.
Согласно первому варианту радиальное отверстие 9 выполнено сквозным и в верхней части имеет больший диаметр. В отверстии 9 установлен фиксатор 11 ступенчатой формы. Нижняя часть фиксатора 11 выполнена сплошной и ее конец имеет меньший диаметр, по размеру совпадающий с диаметром отверстий для отвода масла подшипниковой втулки 6, что позволяет использовать для фиксации подшипниковой втулки 6 одно из ее отверстий для отвода масла. Верхняя часть фиксатора 11 выполнена полой и на ее боковых стенках выполнены отверстия 12, которые расположены в зоне наклонных каналов 10.
Согласно второму варианту в корпусе 3 установлены стопорные кольца 13, обеспечивающие фиксацию подшипниковой втулки 6 от осевого перемещения.
Турбокомпрессор работает следующим образом.
Масло из системы смазки двигателя внутреннего сгорания поступает в полую часть фиксатора, проходит через отверстия 12 в отверстие 9 и далее, по наклонным каналам 10, перераспределяется на рабочие поверхности: в зазоры пары трения «корпус 3 - подшипниковая втулка 6» и торцовые зазоры упорного подшипника 5, а также через отверстия 7 масло попадает в пару трения «вал ротора 4 - подшипниковая втулка 6». Отработавшее масло через отверстия 8 подшипниковой втулки 6 и по торцам упорного подшипника 5 сливается в масляную полость корпуса 3 подшипников и далее отводится в поддон двигателя.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность, долговечность и технологичность сборки конструкции турбокомпрессора.
Предлагаемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.
1. Турбокомпрессор с комбинированным подшипниковым узлом, содержащий корпус компрессора и турбины, корпус подшипника с расположенной в нем подшипниковой втулкой, имеющей радиальные отверстия для подачи и отвода масла и зафиксированной от поворота фиксатором, расположенным в радиальном отверстии корпуса подшипника, ротор с турбинным и компрессорным колесами, отличающийся тем, что фиксатор выполнен ступенчатым, при этом его нижняя часть выполнена сплошной с фиксирующим концом меньшего диаметра, а верхняя часть - полой, радиальное отверстие корпуса подшипника в верхней части имеет больший диаметр и соединено с наклонными каналами, выполненными в корпусе подшипников, при этом боковые стенки фиксатора в зоне наклонных каналов выполнены с отверстиями, кроме того, в корпусе подшипника дополнительно установлен упорный подшипник, а радиальные отверстия для подачи и отвода масла в подшипниковой втулке расположены симметрично.
2. Турбокомпрессор с комбинированным подшипниковым узлом, содержащий корпус компрессора и турбины, корпус подшипника с расположенной в нем подшипниковой втулкой, имеющей радиальные отверстия для подачи и отвода масла, ротор с турбинным и компрессорным колесами, отличающийся тем, что в верхней части корпуса подшипника выполнено отверстие для подачи масла, соединенное с наклонными каналами, выполненными в подшипниковом корпусе, а радиальные отверстия для подачи и отвода масла в подшипниковой втулке расположены симметрично, кроме того, в корпусе подшипника установлены стопорные кольца, обеспечивающие фиксацию подшипниковой втулки от осевого перемещения и упорный подшипник.
