Турбокомпрессор

Полезная модель относится к области компрессоростроения, в частности к производству турбокомпрессоров объемного вытеснения, и может быть использована только для газов и паров.
Известен турбокомпрессор, содержащий снабженный упорным уступом корпус, вставляемый в него пакет, состоящий из роторных и статорных частей, закрывающую корпус с одной стороны крышку, а также несущий роторные части вал, опирающийся на радиальный и радиально-упорный подшипники, причем центрирование пакета в радиальном направлении осуществляется за счет отверстия, выполненного в зоне упорного уступа корпуса, и отверстия, выполненного в крышке, а в осевом направлении в эксплуатационных условиях - за счет упорного уступа в корпусе и радиально-упорного подшипника, отличающийся тем, что подшипники установлены в расположенных вне корпуса подшипниковых кронштейнах, и выполненные в виде цапф концы выступающего из корпуса вала размещены в подшипниковых кронштейнах, каждый из которых закреплен на соответствующем выступающем из корпуса торцевом конце статорной части пакета, при этом между соответствующим выступающим из корпуса торцевым концом статорной части пакета и соответствующим подшипниковым кронштейном установлено переходное устройство для соединения конца статорной частя, имеющей меньший диаметр, и подшипникового кронштейна, имеющего больший диаметр [патент РФ № 2140578, МПК F04D 29/60, опубл. 27.10.1999 г., автор Маннесманн А.Г. Турбокомпрессор].
Недостатком является недостаточный контроль за техническим состоянием турбокомпрессора.
Известен также турбокомпрессор, содержащий рабочее колесо с лопатками, лопаточный сопловой аппарат с кожухом, газоприемный корпус, выхлопной корпус, компрессор с воздухоприемным патрубком, причем рабочие колеса турбины и компрессора насажены на один вал и установлены с возможностью вращения на подшипниковых опорах, отличающийся тем, что корпус компрессора выполнен в виде одной детали с закрепленными на нем фасонной вставкой и диффузором, выхлопной корпус выполнен в виде отдельной детали, причем узел опорно-упорного подшипника расположен в корпусе компрессора, а узел опорного подшипника расположен в выхлопном корпусе [патент РФ № 2290543, МПК F04D 17/00, опубл. 27.12.2006 г., авторы Чепыжов В.А. и др. Турбокомпрессор].
Недостатком является недостаточный контроль за техническим состоянием турбокомпрессора.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение технического контроля турбокомпрессора в эксплуатации за счет контроля параметров компрессора и турбины.
Технический результат достигается тем, что в турбокомпрессор, содержащий рабочее колесо с лопатками, лопаточный сопловой аппарат с кожухом, газоприемный корпус, выхлопной корпус, компрессор с воздухоприемным патрубком, причем рабочие колеса турбины и компрессора насажены на один вал и установлены с возможностью вращения на подшипниковых опорах, корпус компрессора выполнен в виде одной детали с закрепленными на нем фасонной вставкой и диффузором, выхлопной корпус выполнен в виде отдельной детали, причем узел опорно-упорного подшипника расположен в корпусе компрессора, а узел опорного подшипника расположен в выхлопном корпусе, отличающийся тем, что на входе и выходе турбины и на входе и выходе компрессора дополнительно установлены съемные кольцевые проставки, в которых размещены датчики температуры и давления, а на крышке подшипникового узла турбокомпрессора выполнено сквозное резьбовое отверстие, в котором установлен датчик частоты вращения вала турбокомпрессора.
На фигуре показан турбокомпрессор.
Турбокомпрессор содержит воздухоприемный патрубок 1, корпус 2, колесо 3, диффузор 4, вал 5, кожух 6, лопатки колеса 7, выхлопной корпус 8, подшипник 9, сопловой венец 10, газоприемный корпус с улиточным распределением газа 11, подшипник 12, съемную кольцевую проставку 13, установленную на входе в компрессор, съемную кольцевую проставку 14, установленную на выходе турбины, съемную кольцевую проставку 15, установленную на входе в турбину, съемную кольцевую проставку 16, установленную на выходе компрессора (условно не показана), датчик частоты вращения вала турбокомпрессора 17, установленный на крышке подшипникового узла турбокомпрессора, датчик давления воздуха 18, установленный в проставке 13 на входе компрессора, датчик температуры воздуха 19, установленный в проставке 13 на входе в компрессор, датчик температуры выхлопных газов 20, установленный в проставке 14 на выходе в турбину, датчик давления выхлопных газов 21, установленный в проставке 14 на выходе турбины, датчик температуры выхлопных газов 22, установленный в проставке 15 на входе в турбину, датчик давления выхлопных газов 23, установленный в проставке 16 (условно не показана) на входе в турбину, датчик давления воздуха 24, установленный в проставке 16 (условно не показана) на выходе из компрессора, датчик температуры воздуха 25, установленный в проставке 16 (условно не показана) на выходе из компрессора.
Турбокомпрессор работает следующим образом.
Воздухоприемный патрубок 1 закреплен на корпусе 2 компрессора. Остов турбокомпрессора состоит из трех изготовленных из чугуна корпусных деталей: корпуса 2 компрессора, выхлопного корпуса 8 и газоприемного корпуса 11. Корпус 2 компрессора может изготавливаться из алюминиевого сплава. Газоприемный 11 и выхлопной 8 корпусы изготавливаются сварно-литыми из стали или литыми из серого чугуна. Они центрируются между собой посадочными буртами и соединены фланцами. Корпус 2 компрессора имеет входное отверстие для воздуха и спиральный канал, по которому воздух, сжатый в колесе 3 компрессора и диффузоре 4, направляется в систему воздухоснабжения дизеля. В центральной части корпуса 2 компрессора имеется полость, в которой монтируется опорно-упорный подшипник 12 и уплотнение компрессора (условно не показ.). Корпус 2 компрессора имеет фланец для подсоединения трубопровода отсоса газов из картера двигателя. На корпусе 2 компрессора установлена аварийная захлопка для защиты дизеля от разноса (условно не показ.). Газоприемный корпус 11 имеет два канала, по которым газы из выхлопного коллектора дизеля направляются в турбину. В центральной части газоприемного корпуса 11 расположены уплотнения компрессора, препятствующие утечкам сжатого воздуха из компрессора в газовую полость выхлопного корпуса 8. Отработавшие в турбине газы через выхлопной корпус 8 удаляются в атмосферу. В центральной части выхлопного корпуса 8 находится полость, в которой монтируется опорный подшипник 9 и уплотнение турбины. Газоприемный 11 и выхлопной 8 корпусы охлаждаются водой из системы охлаждения дизеля. Ротор состоит из рабочих колес турбины 7 и компрессора 3, имеющих общий вал 5. Лопатки колеса 7 турбины соединены с диском с помощью "елочных замков", что позволяет заменять отдельные лопатки в случае их повреждения. Диск и лопатки колеса 7 турбины изготовлены из специальных жаропрочных сталей. На валу ротора 5 установлены колесо 3 компрессора и спаренный с ним вращающийся направляющий аппарат (ВНА), изготовленные фрезерованием из деформируемого алюминиевого сплава. Колесо 3 компрессора установлено на валу 5 с зазором и вместе с ВНА фиксируются от проворачивания, колесо 3 - штифтами, а ВНА - шлицами, а от осевого смещения - гайкой. Вал 5 ротора по концам имеет закаленные цапфы, работающие в подшипниках 9 и 12 скольжения. На конце вала 5 со стороны компрессора установлена пята (условно не показана). Она имеет закаленную рабочую поверхность, через которую осевые усилия, действующие на ротор в направлении от турбины к компрессору, передаются на подпятник. На наружной цилиндрической поверхности пяты выполнена левая резьба, которая используется для навертывания съемника при снятии и установки пяты. Шайба, закрепленная гайкой, ограничивает осевое перемещение (люфт ротора) в подшипнике. Подшипники 9 и 12 служат опорами ротора. Подшипник 12, расположенный со стороны компрессора, является опорно-упорным, то есть он воспринимает как радиальные, так и осевые усилия. Он состоит из стального корпуса, втулки из высокооловянистой бронзы, упругой опоры и подпятника. Подшипник 9, расположенный со стороны турбины, является опорным и состоит из стального корпуса и втулки из высокооловянистой бронзы. Радиальный зазор между втулкой и корпусом в упомянутых подшипниках 9 и 12 при работе заполняется маслом и служит для демпфирования колебаний ротора. Масло к подшипникам подается из системы смазки двигателя. Снаружи полости подшипников 9 и 12 закрыты крышками. Уплотнения отделяют полости этих подшипников от внутренних полостей компрессора и турбины (условно не показано). Уплотнение компрессора препятствует уносу масла из полости опорно-упорного подшипника 12 в компрессор. Уплотнение турбины препятствует прорыву горячих газов из турбины в полость подшипника и предотвращает попадание масла из полости подшипника в турбину. Сопловой аппарат является элементом проточной части турбины. Горячие газы, проходя неподвижные направляющие лопатки соплового аппарата и приобретая высокую скорость и нужное направление, попадают на лопатки колеса 7 турбины. Сопловой аппарат состоит из соплового венца 10, несущего неподвижные лопатки и охватывающего его кожуха 6. Диффузор 4 представляет собой диск с лопатками, образующими решетку. Уплотнительная набивка компенсирует зазоры между диффузором 4 и газоприемным корпусом 11, а также выполняет роль уплотнительной прокладки. На входе компрессора установлена съемная кольцевая проставка 13 с размещенными в ней датчиками давления 18 и температуры 19. На выходе компрессора установлена съемная кольцевая проставка 16 (условно не показана) с размещенными в ней датчиками давления 24 и температуры 25 (условно не показаны). На входе турбины установлена съемная кольцевая проставка 15, в которой размещены датчики давления 23 и температуры 22. На выходе турбины установлена съемная кольцевая проставка 14 с размещенными в ней датчиками давления 21 и температуры 20. На крышке подшипникового узла турбокомпрессора выполнено сквозное резьбовое отверстие, в котором установлен датчик частоты вращения вала турбокомпрессора 17.
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить контроль технического состояния при эксплуатации турбокомпрессора, за счет дополнительного контроля параметров компрессора и турбины.