Способ и устройство для совмещения радиальной турбины турбонагнетателя с двигателем внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению. Согласно изобретению замена деталей радиальной турбины производится исключительно на стороне выхода газа. Для этого происходит сначала укорачивание лопаток рабочего колеса и затем соответствующее сужение пропускного канала, расположенного между ступицей рабочего колеса и выпускным фланцем. Затем устанавливается другой, больший по размеру выпускной фланец. Для этого выпускной фланец, укрепленный на впускной камере, делают легко отвинчиваемым. Изобретение обеспечивает совмещение радиальной турбины турбонагнетателя с двигателем внутреннего сгорания при относительно скромных расходах материала, рабочего времени и недорогих по стоимости. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для совмещения радиальной турбины турбонагнетателя с двигателем внутреннего сгорания.

Известны подобные радиальные турбины для турбонагнетателей, которые имеют на стороне впуска газа, в основном, впускную газовую камеру, имеющую форму спирали, и сопловое кольцо, замыкающее в пространственном отношении эту камеру в сторону выхода газа. На выходе газа расположено рабочее колесо, установленное на приводном валу нагнетателя и снабженное лопатками. Между его ступицей и областью выпускной газовой камеры, расположенной напротив, проходит канал, по которому течет газ. Вместо выпускной газовой камеры известен выпускной фланец, который соединен с впускной камерой при помощи нескольких болтов, равномерно распределенных по его периметру, и это соединение является разъемным.

Для совмещения турбонагнетателя с известным двигателем внутреннего сгорания необходимо привести в соответствие поглощающую способность радиальной турбины, т. е. величину перерабатываемого ею потока транспортируемого материала при заданном диаметре устройства.

Для этой цели известен способ, при котором сначала укорачивают лопатки рабочего колеса и соплового кольца в соответствии с параметрами двигателя внутреннего сгорания путем удаления верхней части лопаток. Альтернативой тому, при необходимости, может или должно служить изменение угла установки лопаток соплового кольца, т.е. происходит установка других сопловых колец с нужным углом установки лопаток. Так как впускная газовая камера и сопловое кольцо точно подогнаны друг к другу, то затем должна быть подогнана соответственным образом и выпускная газовая камера, т.е. она также должна быть заменена.

При таком способе совмещение радиальной турбины с соответствующим новым рабочим колесом происходит на стороне впуска газа, т.е. как сопловое кольцо, так и спиралевидная впускная камера должны быть заменены. Поэтому данный способ требует больших производственных затрат и является дорогостоящим. Из-за множества возможных комбинаций требуется большое складское помещение для хранения соответствующих запасных частей и внушительные транспортные расходы для доставки к месту, где требуется осуществить согласование турбонагнетателя с соответствующим двигателем внутреннего сгорания, что влечет за собой дополнительные материальные расходы.

В особых случаях совмещение турбонагнетателя и двигателя внутреннего сгорания, например в резервных агрегатах аварийного питания, где требуется быстро приводимый в действие турбонагнетатель, уменьшают момент инерции массы рабочего колеса, устанавливая соответствующее рабочее колесо, выполненное из материала с ограниченной массой, например из керамики. Эти известные рабочие колеса, однако, очень дороги и к тому же не достаточно надежны.

С помощью данного изобретения делается попытка устранения всех указанных недостатков. В основе изобретения стоит задача создания способа и устройства для совмещения радиальных турбин турбонагнетателей с соответствующим двигателем внутреннего сгорания при относительно скромных материальных затратах и рабочего времени, а также низких денежных расходах.

Согласно изобретению это достигается благодаря тому, что детали радиальной турбины меняют только на стороне выхода газа. Наиболее выгодно это происходит, когда сначала укорачивают лопатки рабочего колеса и затем сужается пропускной канал между ступицей рабочего колеса и выпускным фланцем.

Другая форма выполнения изобретения предусматривает для совмещения радиальной турбины турбонагнетателя и двигателя внутреннего сгорания установление сначала меньшего по размеру рабочего колеса и затем сужение пропускного канала между ступицей рабочего колеса и выпускным фланцем.

Так как подгонка под измененный внешний контур рабочего колеса происходит на стороне выхода газа, преимущества изобретения заключаются, кроме всего прочего, в упразднении необходимой до сих пор замены подобранных друг к другу деталей, расположенных на стороне впуска газа, т.е. впускной газовой камеры и соплового кольца. Таким образом происходит экономия средств, затрачиваемых на демонтаж или сборку, хранение на складе и транспортировку этих деталей, а также на дополнительную механическую обработку соплового кольца.

Наиболее целесообразно, если имеющийся выпускной фланец заменяют другим, большим по размеру фланцем, соразмерно укороченным лопаткам рабочего колеса. Таким образом, согласно изобретению нужно иметь на складе, транспортировать, а также делать соразмерной лишь одну дополнительную деталь.

Для быстрого выполнения демонтажа или сборки очень выгодно, если выпускной фланец укреплен на впускной газовой камере с возможностью легкого снятия. Для этого он крепится при помощи затяжки и по меньшей мере одного болта, расположенного в направлении периметра.

Наконец, сопловое кольцо расположено с геометрическим замыканием между впускной газовой камерой и выпускным фланцем и может легко изыматься. Вследствие этого его можно, в случае необходимости, также легко заменить. Это можно сделать, ослабив болты и зажим и удалив сначала фланец. Затем уже можно вытащить сопловое кольцо из штекерного разъема в впускной газовой камере и заменить его другим. Монтаж производится в обратном порядке. Это дополнительное преимущество, заключающееся в относительно легкой и быстрой, в случае необходимости, замене соплового кольца, возможно только благодаря заявленному разъемному закреплению выпускного фланца на впускной газовой камере.

На чертеже представлен пример выполнения изобретения на основе радиальной турбины.

На чертеже представлено продольное сечение радиальной турбины, причем детали, расположенные на стороне выхода газа в нижней половине, представлены в соответствии с исходным положением, а в верхней половине согласно изобретению в измененном положении.

Здесь показаны лишь элементы, имеющие существенное значение для понимания сущности изобретения. Не показаны, например, детали турбонагнетателя и его крепление к трубе для отвода газов. Направление потока рабочего вещества обозначено стрелками.

Радиальная турбина 1 имеет на стороне впуска газа впускную камеру 2, которая имеет форму спирали и в пространственном отношении замыкается сопловым кольцом 3. На стороне выхода газа на приводном валу 4 нагнетателя расположено рабочее колесо 6, снабженное лопатками 5. Канал 7, по которому проходит поток газа, образован ступицей 8 рабочего колеса 6 и выпускным фланцем 9, который, в свою очередь, укреплен на впускной газовой камере 2 при помощи затяжки 10 и болта 11, расположенного в направлении периметра. Приводной вал 4 нагнетателя установлен в корпусе 13 на подшипниках 12.

Сопловое кольцо 3 расположено между впускной газовой камерой 2 и выпускным фланцем 9 с геометрическим замыканием и может изыматься.

Для совмещения радиальной турбины 1 и двигателя внутреннего сгорания пропускной канал 7 сужается по мере изменения длины лопаток 5 рабочего колеса 6. Это происходит благодаря установке фланца 9, подходящего по размеру для укороченных лопаток 5, т.е. большего по размеру. Такую замену можно осуществить особенно быстро по причине простого закрепления выпускного фланца 9 на впускной камере 2, выполненного с помощью затяжки 10 и болта 11.

На основании соединения соплового кольца 3 с впускной камерой 2 и выпускным фланцем 9, которое выполнено с геометрическим замыканием и является разъемным, кольцо можно, при необходимости, также относительно быстро заменить. Для этого сначала ослабляют болт 11 и затяжку 10 и снимают с впускной камеры 2 фланец 9. Затем уже можно вынуть сопловое кольцо 3 из соединения с геометрическим замыканием и заменить его другим. Сборка происходит в обратном порядке. При другом варианте выполнения изобретения для совмещения радиальной турбины 1 турбонагнетателя с двигателем внутреннего сгорания сначала вставляется меньшее по размеру рабочее колесо 6, и затем пропускной канал 7 между ступицей 8 рабочего колеса 6 и выпускным фланцем 9 соответственно сужается.

Формула изобретения

1. Способ совмещения радиальной турбины турбонагнетателя с двигателем внутреннего сгорания путем подгонки деталей радиальной турбины к условиям присоединения к двигателю внутреннего сгорания, отличающийся тем, что меняют только детали радиальной турбины 1, находящиеся на стороне выхода газа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сначала укорачивают лопатки 5 рабочего колеса 6, и затем пропускной канал 7, находящийся между ступицей 8 рабочего колеса 6 и выпускным фланцем 9, соответственно сужают.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сначала устанавливают меньшее по размеру рабочее колесо 6, и затем пропускной канала 7, сформированный между ступицей 8 рабочего колеса 6 и выпускным фланцем 9, соответственно сужают.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что для сужения пропускного канала 7 выпускной фланец 9 заменяют другим, соразмерным, т.е. большим по размеру фланцем 9.

5. Устройство для совмещения радиальной турбины турбонагнетателя с двигателем внутреннего сгорания, причем радиальная турбина на входе газа имеет впускную газовую камеру, замыкающуюся в пространственном отношении при помощи соплового кольца, а на выходе газа имеет рабочее колесо с лопатками, а также выпускной фланец, соединенный с впускной газовой камерой, отличающееся тем, что выпускной фланец 9 укреплен на впускной газовой камере 2 с возможностью разъема.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что выпускной фланец 9 укреплен с помощью затяжки 10 и, по меньшей мере, одного болта 11, расположенного в направлении периметра.

7 Устройство по пп.5 и 6, отличающееся тем, что сопловое кольцо 3 расположено с геометрическим замыканием между впускной газовой камерой 2 и выпускным фланцем 9 с возможностью разъема.

РИСУНКИ

Рисунок 1