СИСТЕМА СМАЗКИ ТУРБОКОМПРЕССОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ICE TURBOCOMPRESSOR LUBRICATION SYSTEM

Изобретение относится к системам смазки машин и двигателей, в частности к системам смазки под давлением, и предназначена для смазки подшипника турбокомпрессора дизельных двигателей внутреннего сгорания.
Известно устройство для решения этой проблемы (патент Франции №2646225, МПК F16N 7/14; F02C 7/06; F01M 1/02, 9/00; 1989), содержащее турбокомпрессор, гидроаккумулятор масла, систему маслопроводов, включающих различные клапаны (предохранительные, перепускные и т.д.), обеспечивающие нормальную работу устройства.
Недостатком этого устройства является, прежде всего, наличие отдельного масляного насоса, что вызывает определенные трудности при монтаже устройства на конструктивно отработанном и материально реализованном двигателе, а также особенностями разводки маслопроводов и расположения на них соответствующих клапанов, наличие которых снижает надежность системы в российских климатических условиях (например, в России среднегодовая температура минусовая, когда масло склонно к застыванию, в то время как в Европе, в частности во Франции - плюсовая).
По совокупности сходных существенных признаков за прототип заявляемого технического решения принята система смазки по авт.св. СССР №1312197, МПК F01M 5/00, 1/06, 1985. Известная система содержит турбокомпрессор, главную масляную магистраль, напорный трубопровод, связывающий магистраль с подшипником турбокомпрессора, воздушный гидроаккумулятор, представляющий собой герметичный бачок, подключенный через дроссель, снабженный обратным клапаном, и жиклер к главной маслораспределительной магистрали двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Недостаток известного устройства заключается в низкой надежности воздушного гидроаккумулятора и длительного времени выбега ротора турбокомпрессора при применении воздушного гидроаккумулятора, так как режим работы турбокомпрессоров автотракторных двигателей внутреннего сгорания отличается высокой напряженностью, при работе двигателя турбокомпрессор подвергается значительной тепловой нагрузке: температура деталей газовой турбины достигает 700°С и температура деталей компрессора достигает порядка 100°С, также турбокомпрессор подвергается значительной динамической нагрузке, так как ротор имеет частоту вращения до 170 тыс.об/мин. После остановки двигателя и, соответственно, прекращения работы штатного масляного насоса, давление в главной масляной магистрали, а также подключенной к нему системе смазки турбокомпрессора, падает до 0, в то же время ротор турбокомпрессора продолжает вращаться с высокой частотой, при этом емкость воздушного гидроаккумулятора ограничена и возможен режим работы турбокомпрессора без смазки и охлаждения, что вызывает его ускоренный износ в режиме сухого трения, локальный перегрев деталей турбокомпрессора, их коробление, а также закоксовывание остатков смазочного масла.
Задачей изобретения является повышение эксплуатационной надежности работы турбокомпрессора, увеличение срока его службы за счет подачи масла из гидроаккумулятора к подшипнику турбокомпрессора при остановке двигателя, сокращения времени выбега его ротора и, как следствие, исключения сухого трения подшипника турбокомпрессора.
Технический результат изобретения достигается за счет того, что система смазки турбокомпрессора ДВС, содержащая главную масляную магистраль, напорный трубопровод, связывающий магистраль с подшипником турбокомпрессора, гидроаккумулятор, соединенный через обратный клапан с главной масляной магистралью, в отличие от прототипа гидроаккумулятор выполнен с подпружиненным поршнем и соединен расположенным в нижней его части патрубком через установленный в нем тройник выходным патрубком с напорным трубопроводом, а входным патрубком через обратный клапан и тройник - с главной масляной магистралью. Между турбокомпрессором и ДВС в воздушном патрубке дополнительно установлено тормозное устройство с перекрывающим всасывающий воздушный патрубок элементом, в качестве которого использована поворотная заслонка, привод которой осуществляется от главной масляной магистрали с помощью гидроцилиндра и подпружиненного рычага. Предлагаемая система смазки турбокомпрессора повышает эксплуатационную надежность подшипника турбокомпрессора за счет использования гидроаккумулятора с подпружиненным поршнем, так как в используемом в прототипе воздушном гидроаккумуляторе возможна вероятность утечки воздуха и, как следствие, потеря работоспособности всей системы, кроме того, тормозное устройство с помощью поворотной заслонки, перекрывая всасывающий воздушный патрубок ДВС при остановке двигателя и прекращении работы штатного масляного насоса ДВС, создает противодавление в полости между компрессором турбокомпрессора и поворотной заслонкой, что приводит к уменьшению времени выбега ротора турбокомпрессора и, как следствие, к исключению сухого трения подшипника.
Использование тормозного устройства с поворотной заслонкой в технике известно, но применение его в системе смазки турбокомпрессора с расположением между турбокомпрессором и ДВС с целью уменьшения времени выбега ротора турбокомпрессора и, как следствие, исключения сухого трения, как показал результат патентного поиска, не известно, то есть не была известна причинно-следственная связь новой совокупности признаков и достигаемого технического результата, новым также является и расположение тормозного устройства, взаимосвязь элементов, что доказывает соответствие заявленного технического решения как критерию «новизна», так и критерию «изобретательский уровень».
На фигуре представлена схема заявленной системы.
Заявленная система смазки турбокомпрессора ДВС содержит главную масляную магистраль 4 ДВС, напорный трубопровод 9, гидроаккумулятор 1 с расположенным в верхней его части подпружиненным поршнем 6, соединенный расположенным в нижней его части патрубком через установленный в нем тройник 7 входным патрубком 2 через обратный клапан 3 и тройник 12 с главной масляной магистралью 4 ДВС, а выходным патрубком 8 и напорным трубопроводом 9 с подшипником 10 турбокомпрессора. Между турбокомпрессором и ДВС в воздушном патрубке, соединяющем турбокомпрессор и всасывающий патрубок ДВС, дополнительно установлено перекрывающее всасывающий воздушный патрубок ДВС тормозное устройство с поворотной заслонкой 11, гидроцилиндром 13 и подпружиненным рычагом 14. Система не содержит электрических и электронных устройств.
Система работает следующим образом. При запуске двигателя масло под давлением из главной масляной магистрали 4 поступает в тройник 12 и из него по входному патрубку 2 через обратный клапан 3 и тройник 7 в полость масляного гидроаккумулятора 1, воздействует на поршень 6 и пружину 5, сжимая ее, а также через тройник 7 масло поступает в выходной патрубок 8 и далее через напорный трубопровод 9 к подшипнику 10 турбокомпрессора для его смазки, также масло через тройник 12 поступает в гидроцилиндр 13 тормозного устройства, перемещая поршень гидроцилиндра, который, взаимодействуя через подпружиненный рычаг 14, поворачивает поворотную заслонку 11, открывая ее. Во время работы двигателя на различных режимах гидроаккумулятор 1 снижает пульсацию давления в системе смазки турбокомпрессора и осуществляет дополнительную подачу масла к подшипнику 10 турбокомпрессора при недостаточном давлении в главной масляной магистрали 4, а при остановке (аварийной) либо при внезапной (под нагрузкой) остановке ДВС, когда штатный масляный насос прекращает свою работу, давление в главной масляной магистрали резко падает до нуля, обратный клапан 3 закрывается и масло, находящееся в гидроаккумуляторе 1, под давлением под воздействием пружины 5 на поршень 6 гидроаккумулятора поступает через тройник 7, выходной патрубок 8, напорный трубопровод 9 к подшипнику 10 турбокомпрессора, продолжая его смазку и охлаждение при неработающем двигателе. Одновременно с рассмотренным выше процессом поршень гидроцилиндра 13 тормозного устройства при отсутствии давления в главной масляной магистрали под воздействием подпружиненного рычага 14 перемещается в исходное положение и поворачивает заслонку 11, которая перекрывает воздушный патрубок ДВС, соединяющий турбокомпрессор и всасывающий патрубок коллектора ДВС. Нагнетаемый воздух, отражаясь от поворотной заслонки, сжимается, возникает противодавление, воздействующее на рабочее колесо компрессора, что приводит к его торможению и сокращению времени выбега ротора турбокомпрессора. Сжатый воздух останавливает ротор турбокомпрессора и, расширяясь, двигается по впускному каналу воздушного фильтра 15 и, проходя через фильтр 15, производит его продувку (очистку). Таким образом, при каждой остановке двигателя производится дополнительно к основному эффекту очистка воздушного фильтра 15 воздухоочистителя турбокомпрессора, увеличивающая его срок службы.
Использование предлагаемой системы смазки турбокомпрессора позволяет повысить ее надежность и срок службы турбокомпрессора.