CS216817B2 - Turbine case for the runner of centrifugal turbine of the turbo-blower - Google Patents

Description

Vynález se ·týká skříně 'turbiny pro oběžné kolo dostředivé turbiny turbodmychadla na . výfukové plyny s dvouproudým tokem, na jejíž oba vstupy je připojena vždy . asi polovina výfukových potrubí válců motoru.

Skříně turbin podobného typu jsou známy z US patentových spisů číslo 3 930 747 a 3 292 346.

Úkolem 'turbin ' turbodmychadel na výfuKové plyny je převádět v co největším rozsahu energii přítomnou ve výfukových plynech ve formě tlaku, rychlosti a tepla na točivý moment hřídele turbiny a pomocí radiálního kompresoru upraveného na stejné hřídeli pak stlačovat vzduch plněný do motoru. K tomu účelu se podle citovaných patentových spisů vedou dvě výfuková potrubí do. válců motoru 'ke spirálové skříni turbiny, přičemž vždy ' jedna skupina válců je způsobem odpovídajícím sledu zapalování připojena na jedno výfukové potrubí.

K optimálnímu využití energie obsažené ve výfukovém plynu je žádoucí, aby byl každý z obou proudů výfukových plynů přiveden až ke vstupu k turbinovému kolu pokud možno bez . ovlivnění druhým proudem. Tím se . má především zabránit tomu, aby proud výfukových ' plynů pulsující v závislosti na otvíracích časech výfukových ventilů . v okamžiku, kdy přichází k turbině zpětně nenarážel do prvního, případně druhého výfukového potrubí, . když v prvním, případně v druhém výfukovém potrubí ve stejném okamžiku neprotéká žádný proud plynu. Impulsy výfukových plynů by měly dopadnout na lopatky turbiny s plnou kinetickou energií, a proto jim nelze poskytnout žádný velký objem spojeného výfukového potrubí.

Jsou známé v podstatě dva rozdílné pokusy o řešení, které používají oddělené proudy spalin až ke vstupu k turbinovému kolu:

Podle DE-OS 2 653 505 je známé těleso se zdvojeným proudem, u kterého je těleso spirálové turbiný ' uspořádáno pomocí v určité vzdálenosti . od vstupu do turbinového kola končící ' oddělovací stěnou tak, že prvé potrubí spalin je odděleno' od . druhého potrubí spalin. Střídavě z prvého nebo. druhého potrubí spalin vystupující impuls spalin se setkává ' s . celou šířkou vstupu turbinového kola a má vždy axiální ' komponentu. Axiální komponenty impulsů spalin prvého, případně ' druhého potrubí spalin mají stejnou hodnotu, ale rozdílný směr.

Podle. .DE-OS 2 230 718 je známé těleso š dvojitým proudem, . u kterého z obou výfukových potrubí vystupující proud spalin dopadá vždy na celou šířku vstupu turbinového kola, ale vždy pouze na poloviční obvod turbinového kola.

Oba způsoby řešení . .ale nemohou uspokojit, protože v případě tělesa se zdvojeným proudem nastává vlivem měnícího se dopadu na vstup turbinového kola z rozdílných směrů cyklické vychýlení v axiálním směru, které by mohlo . vést k nestabilitě olejového filmu mazadla a následně k selhání ložisek . axiálního hřídele. . Nadto komponenty výfukových plynů působící v axiálním směru . nikterak nepřispívají k pohonu oběžného kola a v energetické bilanci představují ztrátu.

Ještě nepříznivější je působení pulsujícího proudění vždy jen na polovinu obvodu oběžného kola . v případě skříně s dvojitým proudem. V tomto . případě mohou nastat škody na radiálních ' ložiscích způsobené jejich bezprostředním zásahem a . působením výkyvů ' lopatek.

Úkolem vynálezu je zlepšit stupeň účinnosti výfukových plynů na oběžné kolo turbiny tím, že se potlačí cyklické kolísání axiálních sil a zmenší se ony komponenty výfukových plynů působících ' na oběžné ' kolo, které působí v axiálním směru.

Tento úkol se podle vynálezu řeší tím, že dvouproudý vtok skříně turbiny přechází do . trojproudého úseku, který končí třemi výstupy u .oběžného kola.

Přechod k trojproudému úseku . leží výhodně mezi vstupy skříně turbiny a začátkem spirály.

U skříně turbiny, jejíž oba vstupy mají ve směru . osy turbodmychadla větší . rozměr než ve směru kolmém . k ose, tj. v radiálním směru, je výhodné provést vynález tak, že první vstup upravený na vnitřní ’ straně skříně turbiny je spojen se dvěma krajními výstupy u oběžného kola pomocí rozvětveného výfukového potrubí, které se uvnitř skříně turbiny rozvětvuje do dvou dílčích potrubí, a že druhý vstup upravený na vnější straně skříně turbiny je spojen se středním výstupem u oběžného kola pomocí nerozvětveného výfukového . potrubí, přičemž střední výstup je ve směru osy upraven mezi dvěma . krajními výstupy.

Nerozvětvené výfukové potrubí vykazuje přitom výhodně průřez, jehož axiální .rozměr .se . .směrem . od druhého . vstupu .skříně turbiny k střednímu výstupu u oběžného kola zmenšuje, kdežto jeho radiální . rozměr .se zvětšuje tak, že nerozvětvené výfukové . potrubí vykazuje posléze v . podstatě trojúhelníkový průřez, a . že .průřez rozvětveného výfukového potrubí se v oblasti zvětšujícího' se radiálního rozměru průřezu nerozvětveného výfukového potrubí . zmenšuje směrem od prvního vstupu skříně turbiny tak, že se vytvářejí dvě dílčí potrubí.

Průmyslový vzor NSR č. 19 49 484 se rovněž týká skříně turbiny turbodmychadla, která má tři výstupu ústící k oběžnému kolu. Toto známé provedení se však od předmětu vynálezu podstatně liší tím, že třem výstupům skříně odpovídají tří výfuková potrubí přicházející od válců spalovacího motoru, kdežto podle vynálezu jsou upravena pouze dvě výfuková potrubí, z nichž jedno je připojeno na oba výstupy skříně turbiny.

Při provozu turbodmychadla opatřeného skříní podle vynálezu přicházejí tedy nára216817 < 5 6 zy výfuHhvýGh^piytíů šiMčasně z obou vnějších výstupu a jednak* ze středního výstupu na obvod oběžného kola, takže nemůže docházet к žádným cyklickým výkyvům axiálních sil, čímž se odstraňují výše zmíněné problémy s mazáním.

Navíc nemají nárazy výfukových plynů přicházející ze středního výstupu na obvod oběžného kola žádné komponenty axiálního směru a takové komponenty axiálního směru obsahují pouze proudy spalin přicházející z obou vnějších výstupů skříně na obvod turbinového kola. Komponenty působící v axiálním směru působí však v tomto případě proti sobě navzájem, protože přicházejí na turbinové kolo z obou vnějších výstupů ve stejném okamžiku, což vede ke stabilizaci proudění a ke stejnému účinku proudění na oběžné kolo, jako když je v činnosti střední výstup. Celkově jsou tímto způsobem komponenty výfukových plynů působící v axiálním směru sníženy, což vede ke zlepšení stupně účinnosti turbodmychadla.

Umístit přechod к trojproudému úseku mezi vstupy skříně turbiny a začátek spirály je výhodné z důvodu techniky proudění.

Spojení prvního vstupu upraveného na vnitřní straně skříně turbiny se dvěma krajními výstupy u oběžného kola a spojení druhého vstupu upraveného na vnější straně skříně turbiny se středním výstupem oběžného kola je výhodné proto, že takto provedená skříň turbiny je vyměnitelná s konvenčními skříněmi a také z toho důvodu, že výrobce turbodmychadla na výfukové plyny může sám provést ve skříni turbodmychadla všechna opatření nutná pro rozdělení jednoho výfukového potrubí do dvou dílčích potrubí a pro přivedení třech proudů výfukových plynů ke třem výstupům skříně turbiny.

Vynález bude blíže vysvětlen za pomoci schematických obrázků, které znázorňují na:

obr. 1 — přiřazení válců spalovacího motoru oběma vstupům skříně turbiny, obr.

— skříň turbiny v axiálním pohledu, obr.

až 8 — řezy v místech III až VIII podle obr. 2.

Na obr. 1 jsou schematicky znázorněny Válce 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24

Claims (4)

1. Skříň turbiny pro oběžné kolo dostředivé turbiny turbodmychadla na výfukové plyny s dvouproudým vtokem, na jejíž oba vstupy je připojena vždy asi polovina výfukových potrubí válců motoru, vyznačující se tím, že dvouproudý vtok skříně turbiny přechází do trojproudého úseku, který končí třemi výstupy u oběžného kola.

2. Skříň turbiny podle bodu 1 vyznačující se tím, že přechod к trojproudému úseku leží mezi vstupy (30, 32) skříně turbiny a začátkem spirály.

spalovacího motoru. Nerozvětvené výfukové potrubí 26 je připojeno к válci 2, 4, 6, 8, 10, 12 a rozvětvené výfukové potrubí 28 je připojeno к válcům 14, 16, 18, 20, 22, 24.

Na obr. 2 je znázorněn částečný řez skříní turbiny z pohledu v axiálním směru.

Obr. 3 až 8 znázorňují přechod od dvouproudého vtoku skříně turbiny na obr. 3 к trojproudému úseku na obr. 6, 7, 8.

Obr. 3 ukazuje pohled na vstupní hrdlo skříně turbiny v řezu podél čáry III — III na obr. 2. Jsou zde patrny první vstup 32 a druhý vstup 30 skříně -turbiny.

Obr. 4 znázorňuje řez IV — IV vstupním hrdlem skříně turbiny znázorněné na obr. 2. Je patrné, že v tomto místě nerozvětvené výfukové potrubí 26 se v radiálním směru poněkud rozšířilo, kdežto rozvětvené výfukové potrubí 28 se odpovídajícím způsobem zmenšilo.

Další řez V —- V na obr. 5 znázorňuje další radiální rozšíření nerozvětveného výfukového potrubí 26 na úkor rozvětveného výfukového potrubí 28. Axiální rozměr nerozvětveného výfukového potrubí 26 se zmenšil -a radiální rozměr rezvětveného- výfukového potrubí 28 se na pravé i na levé straně zvětšil tak, že rozvětvené výfukové potrubí 28 obklopuje svým pravým a levým křídlem nerozvětvené výfukové potrubí 26.

Na obr. 6 je znázorněn řez VI — VI podle obr. 2. Zde má již nerozvětvené výfukové potrubí 26 úzký špičatý trojúhelníkový tvar, a naproti tomu rozvětvené výfukové potrubí 26 již přešlo do dvou dílčích potrubí 28a, 28b.

Obr. 7 znázorňuje řez VII — VII podle obr. 2 těsně před výstupem skříně turbiny u oběžného kola. Je patrné, že na tomto místě je radiální rozměr nerozvětveného výfukového potrubí 26 a dvou dílčích potrubí 28a, 28b téměř stejný.

Na obr. 8 je konečně znázorněn řez VIII— —VIII podle obr. 2, tedy výstup skříně turbiny směrem к neznázorněnému oběžnému kolu. Střední výstup 34 je přiřazen nerozvětvenému výfukovému potrubí 26, kdežto oba krajní výstupy 36, 38 jsou přiřazeny к rozvětvenému výfukovému potrubí 28 a tvoří ústí obou dílčích potrubí 28a, 28b.

VYNÁLEZU

3. Skříň turbiny podle bodů 1 nebo 2, jejíž oba vstupy mají ve směru osy turbodmychadla větší rozměr než ve směru kolmém к ose, tj. v radiálním směru, vyznačující se tím, že první vstup (32) upravený na vnitřní straně skříně turbiny je spojen se dvěma krajními výstupy (36, 38) u oběžného kola pomocí rozvětveného výfukového potrubí (28), které se uvnitř skříně turbiny rozvětvuje do dvou dílčích potrubí (28a, 28b), a že druhý vstup (30) upravený na vnější stra- ně skříně turbíny je spojen se středním výstupem (34) u oběžného kola pomocí nerozvětveného výfukového potrubí (26), přičemž střední výstup (34) je upraven ve směru osy mezi dvěma krajními výstupy (36, 38).

4. Skříň turbiny podle bodu 3 vyznačující se tím, že nerozvětvené výfukové potrubí (26) vykazuje průřez, jehož axiální rozměr se směrem od druhého vstupu (30) skříně turbiny к střednímu výstupu (34) u oběžné ho kola zmenšuje, kdežto jeho radiální rozměr se zvětšuje tak, že nerozvětvené výfukové potrubí (26) vykazuje posléze v podstatě trojúhelníkový průřez a že průřez rozvětveného výfukového potrubí (28) se v oblasti zvětšujícího se radiálního rozměru průřezu nerozvětveného výfukového potrubí (26) zmenšuje směrem od prvního vstupu (32) skříně turbiny tak, že se vytvářejí dvě dílčí potrubí (28a, 28b).