ВАЛ РОТОРА ТУРБОКОМПРЕССОРА

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к конструкции валов роторов, используемых в турбокомпрессорах автомобильных двигателей внутреннего сгорания.
Известны конструкции роторов турбокомпрессоров (RU №141424, 10.06.2014 г.) представляющие собой неразъемное соединение турбинного колеса с валом при большой площади сечения вблизи места сопряжения. Недостатки этих роторов: значительная площадь сечения в совокупности с высокой теплопроводностью материала вала ротора обеспечивает высокую величину теплового потока от турбинного колеса к валу, что приводит к росту температуры в районе лабиринтного газодинамического уплотнения ротора турбокомпрессора со стороны турбинной части, вызывая термическое разложение масла с дальнейшим образованием твердых отложений в районе уплотнения, повышенный износ уплотнительных колец, что, в конечном итоге, уменьшает ресурс турбокомпрессора, срок службы масла, либо становится причиной отказа турбокомпрессора в результате заклинивания ротора. Кроме того, в конструкции данных элементов недостаточна защита от распространения тепловой энергии от турбинного колеса по валу ротора турбокомпрессора.
Задачей полезной модели является устранение названных недостатков, а именно создание конструкции ротора, которая сводит к минимуму тепловые потоки от отработавших газов и крыльчатого колеса турбины к валу турбокомпрессора, защищает уплотнение и подшипниковый узел от повышенных температур, а также обладает достаточной прочностью и жесткостью для устойчивой работы ротора.
Технический результат - снижение теплового потока через вал турбокомпрессора для снижения температуры лабиринтного уплотнения турбокомпрессора, подшипникового узла, а также смазочного масла.
Технический результат достигается посредством конструкции ротора, предполагающей наличие проточки на валу ротора, выполненной между колесом турбокомпрессора и широкой частью вала для канавок под уплотнительные пружинные кольца. При этом минимальный диаметр вала в месте проточки не меньше номинального посадочного диаметра вала в подшипнике. Таким образом, на пути распространения тепла имеет место уменьшение сечения металла как среды распространения тепла, при этом теплоотвод смазочным маслом сохраняется, что приводит к снижению температуры в районе лабиринтного уплотнения и подшипникового узла турбокомпрессора. Это позволяет защитить вал турбокомпрессора от повышенных температурных нагрузок, обусловленных теплопроводностью материала, значительно снижает вероятность температурного разложения смазывающего масла.
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 фигуре изображена предлагаемая конструкция вала турбокомпрессора с колесом турбины.
Вал ротора турбокомпрессора состоит из стального стержня 1, который жестко соединен с колесом турбины 2; вал имеет проточку 3, затем широкую часть 4, выполненную с канавками 5 для установки уплотнительных колец, часть 6 для подшипников ротора, посадочную часть 7 с резьбовой частью 8 для установки колеса компрессора.
Вал ротора турбокомпрессора работает следующим образом: при прохождении по корпусу турбины горячих отработавших газов интенсивно нагревается турбинное колесо, соединенное с валом. При этом в теле вала возникает тепловой поток, приводящий к повышению температуры вала в месте установки уплотнительных колец и подшипников. Теплопередача уменьшается за счет уменьшения площади сечения на пути распространения тепла в месте сопряжения турбинного колеса и вала. Таким образом, достигается снижение температуры в месте установки уплотнительных колец и подшипниковом узле, т.к. сохраняется отвод тепла от вала смазывающим маслом. Это увеличивает ресурс турбокомпрессора, снижает вероятность его отказа, продлевает срок службы масла.
Предложенная конструкция вала турбокомпрессора соответствует требованию промышленной применимости и может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением стандартных технологий.