(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Transkrypt

1 RZECZPO SPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) N um er zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl6: F02C 6/12 F02C 7/28 (54) Turbosprężarka doładowująca napędzana gazami spalinowymi (30) Pierwszeństwo: (73) Uprawniony z patentu: ,DE,P Asea Brown Boveri AG, Baden, CH (43) Zgłoszenie ogłoszono: (72) Twórca wynalazku: BUP 03/94 Rudolf Ricanek, Wellheim, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: (74) Pełnomocnik: WUP 05/97 Tylińska Irena, POLSERVICE PL B1 1. Turbosprężarka doładow ująca napę- (5 7 ) dzana gazami spalinowymi, składająca się z, umieszczonych na w spólnym wałku, sprężarki i turbiny, przy czym między sprężarką i turbiną znajduje się przegroda, oddzielona pokrywą od strefy spalin turbiny, między sprężarką i przegrodą um ieszczone jest uszczelnienie labiryntowe w postaci pasemek uszczelniających, poniżej których, między sprężarką i przegrodą znajduje się komora, przy czym na wałku umieszczona jest tuleja prowadząca z elementem zabezpieczającym do podparcia przegrody oraz tuleja ochronna wałka, znamienna tym, że przegroda (4) ma w obszarze komory (8) dodatkow ą, zwróconą w stronę sprężarki (2), wewnętrzną ściankę (13), która wraz z przegrodą (4) ogranicza komorę pośrednią (11), w której umieszczone są promieniowe zebra (12), oraz ze w wewnętrznej ściance (13) są umieszczone obwodowe szczeliny (15). F i g. 1

2 Turbosprężarka doładowująca napędzana gazami spalinowymi Zastrzeżenia patentowe 1. Turbosprężarka doładow ująca napędzana gazami spalinowym i, składająca się z, um ieszczonych na wspólnym wałku, sprężarki i turbiny, przy czym między sprężarką i turbiną znajduje się przegroda, oddzielona pokrywą od strefy spalin turbiny, między sprężarką i przegrodą umieszczone jest uszczelnienie labiryntowe w postaci pasemek uszczelniających, poniżej których, między sprężarką i przegrodą znajduje się komora, przy czym na wałku umieszczona jest tuleja prowadząca z elementem zabezpieczającym do podparcia przegrody oraz tuleja ochronna wałka, znamienna tym, że przegroda (4) ma w obszarze komory (8) dodatkową, zwróconą w stronę sprężarki (2), wewnętrzną ściankę (13), która wraz z przegrodą (4) ogranicza komorę pośrednią (11), w której umieszczone są promieniowe żebra (12), oraz że w wewnętrznej ściance (13) są umieszczone obw odowe szczeliny (15). 2. Turbosprężarka według zastrz. 1, znamienna tym, że wewnętrzna ścianka (11) jest połączona z przegrodą (4) za pom ocą mostków (14). ** * Przedmiotem wynalazku je st turbosprężarka doładowująca napędzana gazami spalinow y- mi, składająca się z, umieszczonych na wspólnym wałku, sprężarki i turbiny, przy czym między sprężarką i turbiną znajduje się przegroda, oddzielona pokrywą od strefy spalin turbiny, między sprężarką i przegrodą um ieszczone je st uszczelnienie labiryntowe w postaci pasemek uszczelniających, poniżej których, między sprężarką i przegrodą znajduje się komora, przy czym na wałku umieszczona jest tuleja prow adząca z elementem zabezpieczającym do podparcia przegrody oraz tuleja ochronna wałka. Tego typu turbosprężarki napędzane gazami spalinowym i są pow szechnie znane. D otychczas między sprężarką i turbiną, osadzonymi na wspólnym wałku, znajdowała się pojedyncza przegroda, służąca do osłaniania sprężarki przed gorącymi spalinami z turbiny. Za pomocą płaskiej pokrywy tworzono komorę pośrednią, która wzmacniała ten efekt, ponieważ w komorze tej zachodziła jedynie nieznaczna w ym iana spalin, a zatem służyła ona jako warstwa izolacyjna. Tuleję prowadzącą w ykorzystyw ano podczas montażu do prow adzenia (podparcia) przegrody, by zapobiec uszkodzeniu pasemek uszczelniających między sprężarką i przegrodą (uszczelnienie labiryntowe). W razie zniszczenia ułożyskow ania (pow iększenia luzu prom ieniowego) wałek mógłby ocierać się o przegrodę, w następstwie czego mógłby ulec silnemu uszkodzeniu. Aby ograniczyć lub wyeliminować to zagrożenie, tuleja prow adząca jest wykonyw ana z aluminium. Ponadto przegroda i tuleja ochronna wałka kierują powietrze, uchodzące przez szparę w uszczelnieniu labiryntowym, obok sprężarki, wałka i tarczy turbiny do korpusu gazów odlotowych. Pod uszczelnieniem labiryntowym, między sprężarką i przegrodą, znajduje się wolna komora. Uchodzące powietrze chłodzi sprężarkę, wałek i tarczę turbiny. Nie dopuszcza ono spalin do sprężarki i dlatego określa się je jako pow ietrze zaporowe. Powietrze zaporowe między sprężyną i przegrodą ma tendencję do wirowania wraz ze sprężarką, co powoduje w zrost ciśnienia pod pasemkami uszczelniającym i. Podw yższone ciśnienie zwiększa nacisk poosiowy na łożysko, czemu zapobiega się, umieszczając żebra na przegrodzie we wspomnianej wolnej komorze. Żebra powodują powstawanie zawirowań, które wprawdzie redukują nacisk poosiowy na łożysko, ale mają tę wadę, że zwiększa się oddawanie ciepła na wirnik sprężarki, co przyczynia się do obniżenia żywotności konstrukcji. Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad tego typu znanych turbosprężarek, a zadaniem wiodącym do tego celu uzyskanie, bez stosowania dodatkowych części, małego nacisku poosiowego, a jednocześnie niskiej temperatury na wirniku sprężarki, co pozwoli osiągnąć większą żywotność urządzenia w porów naniu do stanu techniki.

3 Turbosprężarka doładowująca napędzana gazami spalinowymi, według wynalazku, charakteryzuje się tym, że przegroda ma w obszarze komory dodatkową, zwróconą w stronę sprężarki, wewnętrzną ściankę, która wraz z przegrodą ogranicza komorę pośrednią w której um ieszczone są promieniowe żebra, zaś w wewnętrznej ściance są umieszczone obwodowe szczeliny. K orzystnie wewnętrzna ścianka je st połączona z przegrodą za pom ocą żeber. Zalety wynalazku polegają na tym, że w porównaniu do stanu techniki, bez dodatkowych skom plikow anych części, można uzyskać w turbospręż arce mały nacisk poosiow y, co przyczynia się do zw iększenia trwałości konstrukcji. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje turbosprężarkę częściowo w przekroju wzdłużnym, fig. 2 - część przegrody w widoku z boku. fig. 3 - część przegrody w widoku z boku i fig. 4 - dwuścienną przegrodę (mostek i żebro) w przekroju wzdłużnym. Na rysunku pokazane są tylko te elementy, które są istotne dla zrozumienia wynalazku. Z instalacji nie przedstawiono na przykład korpusu gazów odlotowych z rurą wylotową i kominem, a także członów wejściowych sprężarki. Kierunek przepływu czynnika roboczego zaznaczono strzałkami. Zgodnie z fig. 1 turbosprężarka według wynalazku składa się z, osadzonych na wspólnym wałku 1, sprężarki 2 1 turbiny 3, przy czym między sprężarką 2 i turbiną 3 znajduje się dwuścienną przegroda 4. Przegroda ta służy w zasadzie do ekranowania sprężarki 2 względem gorących spalin z turbiny 3. Pokrywa 5, która jest przykręcona do przegrody 4 (fig. 3) i zmniejsza w ten sposób strefę spalin 6, wzmacnia funkcję ekranującą, tworząc komorę pośrednią, w której następuje jedynie nieznaczna w ym iana spalin, a więc działa ona jako warstwa izolacyjna. Tuleja prowadząca 9 służy jako prowadnica przy montażu turbosprężarki (podparcie przegrody 4), zapobiegając uszkodzeniom pasem ek uszczelniających 7 uszczelnienia labiryntowego między sprężarką 2 1 przegrodą 4. W razie zniszczenia ułożyskowania (powiększenia luzu promieniowego) wałek 1 mógłby ocierać się o przegrodę 4, w następstwie czego mógłby ulec silnemu uszkodzeniu. Obszar wolnej komory 8 między sprężarką 2 1 przegrodą 4 jest w stosunku do stanu techniki pow iększony w przekrój żeber, obecnie niewystępujących. Zapobiega się w ten sposób zaw irowaniom i utrudnia oddawanie ciepła na wirnik sprężarki. Przy takim ukształtowaniu w przypadku pojedynczej przegrody według dotychczasowego stanu techniki okrężny przepływ powietrza w komorze 8 pod pasemkami uszczelniającymi powodowałby wzrost nacisku poosiowego w wyniku w zrostu ciśnienia. W turbosprężarce według wynalazku powietrze to dostaje się przez obwodowe szczeliny 15 (fig. 2) w wewnętrznej ściance 13 do komory pośredniej 11, gdzie następuje rozprężenie. Zapobiega to narastaniu ciśnienia, w ywołującego wzrost nacisku poosiowego Powietrze zaporowe przepływa między sprężarką 2 przez pasemka uszczelniające 7 i komorę 8, a także w zwielokrotnionej ilości przez komorę pośrednią 11 do wałka 1 i następnie między tuleją ochronną 10 wałka i tarczą 16 turbiny do strefy spalin 6 turbiny 3. Zapewnione jest chłodzenie wałka 1 i blokowanie spalin względem sprężarki 2. Na wewnętrznej ściance 13 komory pośredniej 11 umieszczone są żebra promieniowe 12 (fig. 4). Dzięki temu wzmacnia się ściankę 13 i utrudnia przepływ okrężny w komorze 11. W ew nętrzna ścianka 13 łączy się poprzez mostki 14 z przegrodą 4. Tuleja prowadząca 9 jest utrzymywana za pomocą elementu zabezpieczającego 17 i obok wspomnianej ju ż funkcji pełni dodatkową rolę uszczelnienia między dwiema komorami 8 i 11, tak, że z komory pośredniej 11 do komory 8 może dostać się tylko bardzo mała ilość powietrza zaporowego. W porównaniu do stanu techniki obie komory 8 i 11 znacznie utrudniają przechodzenie ciepła do sprężarki 2. Osiągane dzięki temu obniżenie temperatury przyczynia się do wydłużenia żywotności wirników sprężarek. Jednocześnie dzięki obwodowym szczelinom 15, które redukują narastające ciśnienie pod pasemkami uszczelniającymi 7, następuje zmniejszenie nacisku poosiowego.

4 Fig. 4 Fig. 2 Fig. 3

5 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł