турбокомпрессор с регулируемым наддувом

Формула изобретения

Турбокомпрессор, работающий на отработавших газах, для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, где размещены рабочее колесо турбины, соединенное неподвижно с валом рабочего колеса первой ступени компрессора, вращающегося на подшипниках, отличающийся тем, что в нем дополнительно установлено рабочее колесо второй ступени компрессора с дугообразными лопатками, вал которого через первую обгонную муфту соединен с валом рабочего колеса первой ступени компрессора, с другой стороны через вторую обгонную муфту соединен с валом электродвигателя с регулируемым управлением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к агрегатам турбонаддува двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известен турбокомпрессор, содержащий корпус турбины и компрессора, ось, вал, установленный в корпусе на подшипниках, рабочие колеса центробежного компрессора и турбины, установленные на валу, соединенные друг с другом в центральной части, корпус турбины и компрессора, соединенные скобой в виде полуколец с трапецеидальной канавкой на внутренней поверхности, охватывающей ответные выступы корпусов, причем полукольца стянуты винтами (а.с. 1776885, F04D 25/041).

Недостатком данной конструкции является близкое расположение рабочих колес турбины и компрессора, недостаточная теплоизоляция их.

Известен турбокомпрессор, содержащий рабочие колеса турбины и компрессора, размещенные по двухконсольной схеме с расположением подшипников между ними: корпус подшипников, с уплотнительными кольцами. Последние снабжены радиальными каналами. (Пат. 2202052 России. F04D 25/04, F02B 37/00. Опубл. 10.04.2013)

Недостатком данной конструкции является инерционность, в результате которой появляется "турбояма" ("турбозадержка"), снижающая мощность двигателя при пуске.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка конструкции турбокомпрессора, позволяющей повысить эффективность наддува и устранить "турбозадержку" при пуске.

Данная техническая задача решается следующим образом. В турбокомпрессор, имеющий двухконсольную схему расположения рабочих колес турбины и центробежного компрессора с подшипниками между ними, устанавливается второе колесо компрессора, вал которого через первую обгонную муфту соединен с валом компрессора, с другой стороны через вторую обгонную муфту соединен с электродвигателем, который обеспечивает наддув при раскручивании первой ступени компрессора при пуске.

Такая конструкция турбокомпрессора надежна, проста, технологична, позволяет легко разгонять вторую ступень компрессора с помощью электродвигателя при разгоне турбины, обеспечивая необходимую мощность двигателю.

На фиг.1 изображена схема турбокомпрессора, которая состоит из: корпуса 1, где размещены рабочее колесо турбины 2, соединенное неподвижно с валом 3 рабочего колеса первой ступени компрессора 5, вращающегося на подшипниках 4, рабочего колеса второй ступени компрессора 6 с дугообразными лопатками 1 (фиг.2), вал которого 9 через первую обгонную муфту 11 соединен с валом рабочего колеса первой ступени компрессора 3, с другой стороны через вторую обгонную муфту 8 соединен с валом электродвигателя 10 с регулируемым управлением.

Работает устройство следующим образом. При пуске двигателя внутреннего сгорания включается электродвигатель 10, который через вторую обгонную муфту 8 вращает рабочее колесо второй ступени компрессора 6, обеспечивая наддув. При вращении первая обгонная муфта 11 отсоединяет вал 9 рабочего колеса второй ступени от вала 3 рабочего колеса первой ступени компрессора и он набирает обороты от турбины 2. По мере разгона рабочего колеса первой ступени компрессора скорость вращения вала 3 превышает скорость вращения вала 9 рабочего колеса второй ступени. При этом срабатывает обгонная муфта 11, соединяя вал 9 и вал 3, обеспечивая скорость вращения рабочего колеса второй ступени 6 одинаковой с колесом первой ступени 5. Скорость вращения вала 9 становится выше скорости вала электродвигателя. Это обеспечивает срабатывание второй обгонной муфты 8, которая выключает электродвигатель 10. Наддув осуществляется рабочими колесами первой и второй ступени компрессора.

Дугообразные лопатки рабочего колесо второй ступени 1 (фиг.2) обеспечивают центробежную подачу воздуха в рабочее колесо первой ступени, увеличивая его давление на входе в первую ступень. Возможность управления электродвигателем позволяет при необходимости увеличивать или уменьшать наддув воздуха как при пуске, так и в рабочем режиме. Все это обеспечивает повышение мощности наддува компрессора.

Таким образом конструкция турбокомпрессора с регулируемым наддувом позволяет увеличить производительность компрессора в 1,5 раза, устранить "турбозадержку" при пуске, обеспечить необходимую мощность ДВС при разгоне.