КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ УГАРА МАСЛА В ТУРБОКОМПРЕССОРЕ

Конструкция для предотвращения угара масла в турбокомпрессоре
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к конструкции валов роторов и уплотнений подшипниковых узлов, используемых в турбокомпрессорах автомобильных двигателей внутреннего сгорания.
Известны конструкции уплотнений подшипниковых узлов турбокомпрессоров (патент РФ № 146235 от 10.10.2014 г.) представляющие собой как минимум одно разъемное пружинное уплотнительное кольцо, установленное в специальной канавке на цилиндрической части увеличенного диаметра ротора турбокомпрессора (Фиг.1).
Недостатки этих уплотнений: значительная часть смазывающего масла, пройдя подшипниковый узел, распространяется далее в направлении посадочных мест для уплотнительных колец лабиринтного уплотнения, что возможно благодаря адгезии с валом ротора и вязкости масла. Это приводит к попаданию масла в области с температурой, выше температуры начала его термического разложения. Данное явление особенно заметно при небольших скоростях вращения ротора.  Термическое разложение масла с дальнейшим образованием твердых отложений в районе уплотнения вызывает рост механических нагрузок на ротор и подшипниковый узел, повышенный износ уплотнительных колец, что, в конечном итоге,  уменьшает ресурс турбокомпрессора, срок службы масла, либо становится причиной отказа турбокомпрессора в результате заклинивания ротора. Часть масла проходит лабиринтное уплотнение, попадая далее в выпускной тракт ДВС, значительно повышая дымность и содержание токсичных веществ в выхлопных газах, снижая ресурс устройств, расположенных в выпускной системе, повышается расход масла.
Задачей полезной модели является устранение названных недостатков, а именно создание элементов конструкции уплотнения подшипникового узла, которые сводят к минимуму попадание масла в зону лабиринтного уплотнения.
Тезнический результат - снижение расхода масла.
Технический результат достигается тем, посредством конструкции ротора, предполагающей наличие маслосбрасывающего кольца на валу ротора, выполненного между посадочным местом для подшипника ротора и частью вала увеличенного диаметра для канавок под уплотнительные пружинные кольца. При этом максимальный диаметр кольца в общем случае не превышает номинального диаметра вала в районе лабиринтного уплотнения для обеспечения возможности сборки. Таким образом, на пути распространения масла имеет место кольцо большего диаметра, что в сочетании с быстрым вращением ротора приводит к невозможности распространения масла по направлению к лабиринтному уплотнению и отрыву капель масла с периферийного края кольца. Это позволяет практически полностью исключить попадание масла в зону лабиринтного уплотнения подшипникового узла ротора.
В результате поиска по патентам и другим источникам научно-технической информации аналога, совпадающего с заявляемым техническим решением по всей совокупности существенных признаков, не обнаружено. Следовательно, предложение соответствует условию патентоспособности «новизна».
На рисунке 2 изображена предлагаемая конструкция ротора турбокомпрессора с маслосбрасывающим кольцом (Фиг.2).
Вал ротора турбокомпрессора состоит из стального стержня 1, который жестко соединен с колесом турбины 2; вал вращается во втулке подшипника 3 имеет канавки 4 для колец лабиринтного уплотнения 5, устанавливаемых в корпусе подшипникового узла 6, и маслосбрасывающее кольцо 7, выполненное одним целым с валом. В некоторых конструкциях турбокомпрессоров (без отдельного осевого подшипника) кольцо может выполнять роль рабочей поверхности осевого подшипника.
Вал ротора турбокомпрессора с маслосбрасывающим кольцом работает следующим образом: после прохождения смазывающего масла в зазоре вал-втулка оно попадает на торцевую поверхность маслосбрасывающего кольца и движется далее в радиальном направлении к его периферийному краю. Достигнув максимального диаметра, масло под  действием центростремительного ускорения масло отрывается от кольца и выбрасывается на маслоприемную поверхность корпуса подшипникового узла, по которой стекает в нижнюю его часть и далее отводится в картер ДВС по специальному каналу. Центростремительное ускорение от вращения ротора также препятствует распространению по валу масляной пленки к лабиринтному уплотнению. Таким образом, масло не попадает к кольцам лабиринтного уплотнения и на поверхности с высокой температурой, что предотвращает утечку и термическое разложение масла. Это увеличивает ресурс турбокомпрессора, срок службы масла, снижает вероятность его отказа и вредные выбросы в атмосферу.
Предложенная конструкция вала турбокомпрессора соответствует требованию промышленной применимости и может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением стандартных технологий.