RU2247870C1 - Vane machine thrust bearing unit - Google Patents
Vane machine thrust bearing unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2247870C1 RU2247870C1 RU2003125888/06A RU2003125888A RU2247870C1 RU 2247870 C1 RU2247870 C1 RU 2247870C1 RU 2003125888/06 A RU2003125888/06 A RU 2003125888/06A RU 2003125888 A RU2003125888 A RU 2003125888A RU 2247870 C1 RU2247870 C1 RU 2247870C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thrust bearing
- bearing unit
- machine
- thrust
- oil
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к узлу упорного подшипника лопаточной машины, преимущественно турбокомпрессора для наддува двигателей внутреннего сгорания (ДВС) или силовым турбинам, а также может быть использовано в других лопаточных машинах.The invention relates to mechanical engineering, namely to the thrust bearing assembly of a vane machine, mainly a turbocompressor for boosting internal combustion engines (ICE) or power turbines, and can also be used in other vane machines.
Известный узел подшипника турбокомпрессора для наддува ДВС [1], содержащий собственно качающийся радиально-упорный подшипник, установленный в статоре - среднем корпусе турбокомпрессора. Упорными поверхностями подшипника на роторе служат боковые поверхности втулки уплотнения турбины, выполненной заодно с валом (со стороны турбины), и маслоотражателя, посаженного на вал с зазором (со стороны компрессора). Для фиксации подшипника от вращения используется штифт, закрепленный одним концом в среднем корпусе, а другим концом вставленным с зазором в отверстие на боковой поверхности подшипника. Часто в качестве штифта используется фиксатор, служащий одновременно каналом подвода масла к подшипнику. Для уменьшения притока масла к уплотнительным кольцам между маслоотражателем и радиально-упорным подшипником установлен маслоотбойный щиток.Known assembly of a turbocharger bearing for pressurization of an internal combustion engine [1], comprising an actual swinging angular contact bearing mounted in a stator, a middle turbocharger housing. The thrust surfaces of the bearing on the rotor are the lateral surfaces of the turbine seal sleeve, made integral with the shaft (from the turbine side), and the oil deflector, mounted on the shaft with a clearance (from the compressor side). To fix the bearing against rotation, a pin is used, fixed at one end in the middle housing and the other end inserted with a gap into the hole on the side of the bearing. Often, a latch is used as a pin, which simultaneously serves as a channel for supplying oil to the bearing. To reduce the influx of oil to the sealing rings, an oil break shield is installed between the oil scraper and the angular contact bearing.
Общими признаками конструкции аналога и заявляемого устройства является наличие подшипника и маслоотбойного щитка.Common features of the design of the analogue and the claimed device is the presence of a bearing and an oil shield.
К недостаткам известного устройства следует отнести отсутствие собственно упорного подшипника. Хотя используемый подшипник является радиально-упорным, при больших осевых силах, действующих на ротор и имеющих место, в особенности на пониженных частотах вращения коленчатого вала ДВС торцы подшипника быстро изнашиваются, что приводит к нештатной работе турбокомпрессора и выхода его из строя. По той же причине ротор имеет относительно большое осевое перемещение, что приводит к повышенному износу уплотнительных колец и, следовательно, к большому уносу масла в проточные части компрессора при эксплуатации турбокомпрессора.The disadvantages of the known device include the absence of the thrust bearing itself. Although the bearing used is angularly resistant, with large axial forces acting on the rotor and occurring, especially at reduced engine speeds, the ends of the bearing wear out quickly, which leads to abnormal operation of the turbocharger and its failure. For the same reason, the rotor has a relatively large axial movement, which leads to increased wear of the sealing rings and, consequently, to a large entrainment of oil in the flow parts of the compressor during operation of the turbocompressor.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является известный узел упорного подшипника турбокомпрессора, описанный в [2]. Упорный подшипник жестко закреплен к статору машины (среднему корпусу турбокомпрессора) крепежом. Рабочие поверхности упорного подшипника установлены в распорной втулке, посаженной на вал с зазором. Между упорным подшипником и маслоотражателем установлен маслоотбойный щиток.Closest to the technical nature of the present invention is a known assembly of a thrust bearing of a turbocompressor described in [2]. The thrust bearing is rigidly fixed to the stator of the machine (the middle casing of the turbocharger) with fasteners. The working surfaces of the thrust bearing are installed in the spacer sleeve, mounted on the shaft with a clearance. An oil flap is installed between the thrust bearing and the oil deflector.
Общими признаками прототипа и заявляемого узла упорного подшипника лопаточной машины являются наличие собственно упорного подшипника, его распорной втулки и маслоотбойного щитка.Common features of the prototype and the claimed site of the thrust bearing of a vane machine are the presence of the thrust bearing itself, its spacer sleeve and the oil splash shield.
Недостатком известного устройства является жесткое крепление диска упорного подшипника к среднему корпусу турбокомпрессора, что не позволяет демпфировать продольные колебания ротора и приводит к увеличению амплитуды прецессионного движения ротора. В результате нагрузки на подшипники, в том числе и упорный увеличиваются, что даже при высокой точности изготовления деталей узла осевого подшипника приводит к контактированию поверхностей трения и как следствие появлению натиров и рисок на этих поверхностях. Вследствие этого несущая способность упорного подшипника резко снижается, турбокомпрессор теряет свою эффективность из-за увеличения механических потерь, появляется недопустимая вибрация ротора, шум и, в конечном итоге, турбокомпрессор выходит из строя. Таким образом, жесткое крепление упорного подшипника снижает долговечность, надежность и эффективность работы подшипников турбокомпрессора, что в целом снижает его эксплуатационные возможности и повышает энергозатраты.A disadvantage of the known device is the rigid fastening of the thrust bearing disk to the middle case of the turbocompressor, which does not allow damping the longitudinal vibrations of the rotor and leads to an increase in the amplitude of the precessional motion of the rotor. As a result, the load on the bearings, including the thrust, increases, which even with high precision manufacturing of parts of the axial bearing assembly leads to contact of the friction surfaces and, as a result, the appearance of nods and scratches on these surfaces. As a result, the bearing capacity of the thrust bearing is sharply reduced, the turbocharger loses its effectiveness due to increased mechanical losses, unacceptable rotor vibration, noise appear and, ultimately, the turbocharger fails. Thus, the rigid mounting of the thrust bearing reduces the durability, reliability and efficiency of the bearings of the turbocharger, which generally reduces its operational capabilities and increases energy costs.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования узла упорного подшипника лопаточной машины, преимущественно турбокомпрессора для наддува двигателя внутреннего сгорания, в котором за счет иного крепления упорного подшипника к статору (среднему корпусу и другим корпусным деталям машины), а также иной формы выполнения маслоотбойного щитка и его крепления исключается контакт рабочих поверхностей трения в узле упорного подшипника, что приводит к снижению нагрузки и уменьшению его износа. Как следствие повышается долговечность, надежность и эксплуатационные возможности работы узла упорного подшипника и лопаточной машины, а в целом именно турбокомпрессора.The basis of the invention is the task of improving the thrust bearing assembly of a vane machine, mainly a turbocompressor for boosting an internal combustion engine, in which due to the other fastening of the thrust bearing to the stator (the middle casing and other casing parts of the machine), as well as a different form of execution of the oil break shield and its fastening contact of the friction working surfaces in the thrust bearing assembly is eliminated, which leads to a decrease in load and a decrease in its wear. As a result, the durability, reliability and operational capabilities of the thrust bearing assembly and the blade machine, and in general the turbocompressor, increase.
Поставленная задача достигается тем, что в узле упорного подшипника лопаточной машины, преимущественно турбокомпрессора для наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащем собственно упорный подшипник, его распорную втулку и маслоотбойный щиток, согласно изобретению, упорный подшипник, являющийся самоустанавливающимся в процессе вращения ротора машины, с одной стороны своей верхней торцовой поверхностью плотно прилегает к ее статору, а с противоположной стороны упирается на плоскую упорную площадку верхней части маслоотбойного щитка, выполненной ступенчатой формы, а сам маслоотбойный щиток, выполненный в виде тонкостенного экрана, жестко закреплен к статорным деталям машины.The task is achieved by the fact that in the thrust bearing assembly of a vane machine, mainly a turbocharger for boosting an internal combustion engine, containing the thrust bearing itself, its spacer sleeve and the oil shield, according to the invention, a thrust bearing, which is self-aligning during rotation of the machine rotor, on one side its upper end surface fits snugly to its stator, and from the opposite side abuts against a flat thrust pad of the upper part of the oil breaker a flap made in a stepped form, and the oil flap shield, made in the form of a thin-walled screen, is rigidly fixed to the stator parts of the machine.
В результате использования заявляемого изобретения обеспечивается получение технического результата, заключающегося в исключении контакта рабочих поверхностей трения в узле упорного подшипника, что приводит к снижению нагрузки и уменьшению его износа.As a result of the use of the claimed invention, a technical result is obtained consisting in the exclusion of contact of the friction working surfaces in the thrust bearing assembly, which leads to a reduction in load and a decrease in its wear.
Между существенными признаками заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.Between the essential features of the claimed invention and the achieved technical result, there is the following causal relationship.
Предлагаемое нежесткое крепление упорного подшипника лопаточной машины, при котором он с одной стороны своей верхней торцовой поверхностью плотно прилегает к ее статору, а с противоположной стороны упирается на плоскую упорную площадку верхней части маслоотбойного щитка, выполненной ступенчатой формы, дает возможность выполнить его самоустанавливающимся в процессе вращения ротора машины, что предотвращает контакт поверхностей трения даже при незначительном нарушении конструкторских допусков на параллельность торцовых рабочих поверхностей упорного подшипника и стенок распорной втулки.The proposed non-rigid fastening of the thrust bearing of a vane machine, in which it on one side fits snugly against its stator, and on the opposite side rests on a flat thrust pad of the upper part of the oil flap, made in a stepped form, makes it possible to perform self-aligning during rotation the rotor of the machine, which prevents contact of the friction surfaces even with a slight violation of the design tolerances for parallel parallel mechanical work surfaces of the thrust bearing and the walls of the spacer sleeve.
Выполнение маслоотбойного щитка в виде тонкостенного экрана, который имеет ступенчатую форму в верхней части и расположен между статорными деталями машины, и жесткое его закрепление (защемление) деталями по периферийному диаметру позволяет сделать его относительно гибким. Это приводит к тому, что в процессе работы турбокомпрессора возникающие продольные колебания его ротора передаются на относительно гибкий маслоотбойний щиток, который в данном случае является демпфером этих колебаний. Поэтому при таком креплении упорного подшипника, за счет демпфирования продольных колебаний ротора маслоотбойным щитком амплитуда прецессионного движения ротора уменьшается, снижая тем самым нагрузки на подшипники, в том числе и на упорный.The execution of the oil flap in the form of a thin-walled screen, which has a stepped shape in the upper part and is located between the stator parts of the machine, and its rigid fixing (pinching) with parts along the peripheral diameter allows it to be made relatively flexible. This leads to the fact that in the process of operation of the turbocharger, the resulting longitudinal vibrations of its rotor are transmitted to a relatively flexible oil shield, which in this case is a damper of these vibrations. Therefore, with such a mounting of the thrust bearing, due to the damping of the longitudinal vibrations of the rotor with an oil flap, the amplitude of the precession motion of the rotor decreases, thereby reducing the load on the bearings, including the thrust.
В целом отличительные признаки заявляемого узла упорного подшипника лопаточной машины являются существенными и необходимыми для достижения нового технического результата - исключение контакта рабочих поверхностей трения в узле упорного подшипника, что приводит к снижению нагрузки и уменьшению его износа.In general, the distinguishing features of the inventive thrust bearing assembly of a vane machine are essential and necessary to achieve a new technical result - the exclusion of contact of the friction working surfaces in the thrust bearing assembly, which reduces the load and reduces its wear.
По имеющимся у заявителя сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".According to the information available to the applicant, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention is not known from the prior art, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "novelty."
По мнению заявителя, для специалиста в области конструирования лопаточных машин сущность заявляемого изобретения не следует явным образом из уровня техники, т.к. из него не выявляется совокупность существенных признаков и ее влияние на достигаемый технический результат, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию ″изобретательский уровень″.According to the applicant, for a specialist in the field of design of blade machines, the essence of the claimed invention does not follow explicitly from the prior art, because from it does not reveal a set of essential features and its impact on the achieved technical result, which allows us to conclude that the claimed device meets the criterion of "inventive step".
Заявляемый узел упорного подшипника лопаточной машины может быть реализован и многократно использован в машиностроении с получением ожидаемого технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".The inventive thrust bearing assembly of a vane machine can be implemented and reused in mechanical engineering with the expected technical result, which allows us to conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".
Использование существенных отличительных признаков заявляемого узла упорного подшипника лопаточной машины в совокупности с известными позволяет значительно снизить нагрузки на подшипники, увеличив тем самым надежность и долговечность работы подшипников, повысить механический коэффициент полезного действия (КПД) лопаточной машины. В целом повышается ее надежность и эффективность.The use of significant distinguishing features of the inventive thrust bearing assembly of a vane machine in combination with the known ones can significantly reduce the load on the bearings, thereby increasing the reliability and durability of the bearings, increase the mechanical coefficient of performance (COP) of the vane machine. In general, its reliability and efficiency increase.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен предлагаемый узел упорного подшипника лопаточной машины, преимущественно турбокомпрессора для наддува ДВС, где обозначено: 1 - упорный подшипник, 2 - маслоотбойный щиток, 3 - плоская площадка маслоотбойного щитка, 4 - распорная втулка упорного подшипника, 5 - средний корпус турбокомпрессора, 6 - задняя стенка диффузора, 7 - вал ротора.The invention is illustrated in the drawing, which shows the proposed site of the thrust bearing of a vane machine, mainly a turbocharger for pressurization of the internal combustion engine, where it is indicated: 1 - thrust bearing, 2 - oil break shield, 3 - flat platform of the oil break shield, 4 - spacer sleeve of the thrust bearing, 5 - the middle body of the turbocharger, 6 - the rear wall of the diffuser, 7 - the rotor shaft.
Предлагаемое изобретение на примере турбокомпрессора для наддува ДВС содержит узел упорного подшипника, включающий собственно упорный подшипник 1, маслоотбойный щиток 2, выполненный в виде тонкостенного экрана. Верхняя часть маслоотбойного щитка 2 выполнена ступенчатой формы и имеет плоскую упорную площадку 3. Рабочие поверхности упорного подшипника 1 установлены в распорной втулке 4, посаженной на вал ротора 7. Маслоотбойный щиток 2 расположен между статорными деталями машины, а именно средним корпусом 5 и задней стенкой диффузора 6, и жестко защемлен ими по периферийному диаметру. Упорный подшипник 1 с одной стороны своей верхней торцовой поверхностью плотно прилегает к статору, а именно к среднему корпусу 5, а с противоположной стороны упирается на плоскую упорную площадку 3 верхней части маслоотбойного щитка 2.The invention according to the example of a turbocharger for ICE pressurization comprises a thrust bearing assembly, including a thrust bearing 1 itself, an oil break shield 2, made in the form of a thin-walled screen. The upper part of the oil flap guard 2 is made in a stepped form and has a flat thrust pad 3. The working surfaces of the thrust bearing 1 are installed in the spacer sleeve 4, mounted on the rotor shaft 7. The oil flap 2 is located between the stator parts of the machine, namely the middle case 5 and the rear wall of the diffuser 6, and is rigidly pinched by them along the peripheral diameter. The thrust bearing 1 on one side with its upper end surface fits snugly against the stator, namely the middle housing 5, and from the opposite side abuts against a flat thrust pad 3 of the upper part of the oil breaker 2.
Заявляемый узел упорного подшипника на примере турбокомпрессора для наддува ДВС работает следующим образом.The inventive thrust bearing assembly as an example of a turbocompressor for ICE pressurization works as follows.
При работе ДВС на переходных режимах результирующая осевая сила, действующая на ротор турбокомпрессора, изменяет как свое направление, так и величину, то есть ротор претерпевает колебания в осевом направлении. Поскольку упорный подшипник 1 крепится не жестко к среднему корпусу 5, а опирается на него лишь одной стороной, а другой противоположной стороной упирается на плоскую упорную площадку 3 верхней части относительно гибкого маслоотбойного щитка 2, защемленного между задней стенкой диффузора 6 и средним корпусом 5, то осевые составляющие колебаний ротора передаются через упорный подшипник на маслоотбойный щиток, который является демпфером колебаний. В результате демпфирования колебаний маслоотбойным щитком 2 амплитуда прецессионного движения ротора уменьшается и нагрузки на подшипники, в том числе и упорный 1 уменьшаются, предотвращая контакт рабочих поверхностей трения. Кроме того, при таком креплении упорный подшипник является самоустанавливающимся, что предотвращает контакт поверхностей трения упорного подшипника 1 и стенок распорной втулки 4, посаженной на вал 7 ротора, при определенном нарушении конструкторских допусков на параллельность торцовых рабочих поверхностей упорного подшипника 1 и стенок распорной втулки 4.When the internal combustion engine operates in transient conditions, the resulting axial force acting on the rotor of the turbocharger changes both its direction and value, that is, the rotor undergoes oscillations in the axial direction. Since the thrust bearing 1 is not fixed rigidly to the middle casing 5, but rests on it only on one side, and the other opposite side rests on a flat thrust pad 3 of the upper part of the relatively flexible oil flap 2, pinched between the back wall of the diffuser 6 and the middle casing 5, then the axial components of the rotor vibrations are transmitted through the thrust bearing to the oil break shield, which is the vibration damper. As a result of vibration damping by the oil flap plate 2, the amplitude of the precession motion of the rotor decreases and the load on the bearings, including the thrust 1, is reduced, preventing contact of the friction working surfaces. In addition, with such a mount, the thrust bearing is self-aligning, which prevents contact of the friction surfaces of the thrust bearing 1 and the walls of the spacer sleeve 4, mounted on the rotor shaft 7, with a certain violation of the design tolerances for parallel mechanical end surfaces of the thrust bearing 1 and the walls of the spacer sleeve 4.
Таким образом, заявленное изобретение при использовании гарантирует надежную работу узла упорного подшипника лопаточной машины в эксплуатации вследствие исключения контакта рабочих поверхностей трения в этом узле. В результате повышаются эффективность и надежность лопаточной машины в эксплуатации.Thus, the claimed invention, when used, guarantees reliable operation of the thrust bearing assembly of a vane machine in operation due to the exclusion of contact of the friction working surfaces in this assembly. As a result, the efficiency and reliability of the blade machine in operation are increased.
По данному изобретению изготовлен опытный образец, который прошел испытания, подтвердившие его работоспособность и получение ожидаемого технического результата и положительного эффекта.According to this invention, a prototype is made, which has been tested to confirm its operability and obtain the expected technical result and positive effect.
Предложенный узел упорного подшипника лопаточной машины может найти широкое применение при конструировании любых лопаточных машин, используемых в других областях техники.The proposed site of the thrust bearing of a vane machine can be widely used in the design of any vane machines used in other areas of technology.
Источники информации:Sources of information:
1. Автомобильные двигатели с турбонаддувом Н.С.Ханин, Э.В., Аболтин, Б.Ф.Лямцев и др. - М: Машиностроение, 1991.- С.147.1. Automobile engines with a turbocharger N.S. Khanin, E.V., Aboltin, B.F. Lyamtsev and others. - M: Mechanical Engineering, 1991.- P.147.
2. Патент US 5207566, Exhaust gas turbocharger bearing, М.кл. F 04 B 17/00, опубл. 04.05.1993 г. (прототип).2. Patent US 5207566, Exhaust gas turbocharger bearing, M.C. F 04 B 17/00, publ. 05/04/1993 g. (Prototype).
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2003054672A UA62781A (en) | 2003-05-23 | 2003-05-23 | Support bearing node of a blade machine |
| UA2003054672 | 2003-05-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003125888A RU2003125888A (en) | 2005-02-27 |
| RU2247870C1 true RU2247870C1 (en) | 2005-03-10 |
Family
ID=34392593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003125888/06A RU2247870C1 (en) | 2003-05-23 | 2003-08-21 | Vane machine thrust bearing unit |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2247870C1 (en) |
| UA (1) | UA62781A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2557143C2 (en) * | 2009-12-22 | 2015-07-20 | Нуово Пиньоне С.п.А. | Dynamic balancing of axial force for centrifugal compressors |
| RU2667530C2 (en) * | 2013-05-30 | 2018-09-21 | Нуово Пиньоне СРЛ | Rotating machine with at least one active magnetic bearing and auxiliary rolling bearings |
-
2003
- 2003-05-23 UA UA2003054672A patent/UA62781A/en unknown
- 2003-08-21 RU RU2003125888/06A patent/RU2247870C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2557143C2 (en) * | 2009-12-22 | 2015-07-20 | Нуово Пиньоне С.п.А. | Dynamic balancing of axial force for centrifugal compressors |
| RU2667530C2 (en) * | 2013-05-30 | 2018-09-21 | Нуово Пиньоне СРЛ | Rotating machine with at least one active magnetic bearing and auxiliary rolling bearings |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA62781A (en) | 2003-12-15 |
| RU2003125888A (en) | 2005-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1522691B1 (en) | Exhaust gas sealing system for turbocharger | |
| US6418722B1 (en) | Turbocharger bearing system | |
| KR100453467B1 (en) | Supercharger for internal combustion engine | |
| RU2317421C2 (en) | Turbosupercharger and device for axial fixing of shaft | |
| US8857180B2 (en) | Turbocharger bearing anti-rotation plate | |
| JP4661598B2 (en) | Variable capacity turbocharger | |
| US10677148B2 (en) | Variable displacement exhaust turbocharger equipped with variable nozzle mechanism | |
| KR100814169B1 (en) | Torque tube bearing assembly | |
| EP0732503A1 (en) | Scroll type compressor | |
| US10669882B2 (en) | Variable stator blade operating device | |
| WO2001049975A1 (en) | Turbine engine damper | |
| WO2016006477A1 (en) | Bearing structure and supercharger | |
| EP3163103B1 (en) | Bearing device and rotary machine | |
| RU2247870C1 (en) | Vane machine thrust bearing unit | |
| JP6597780B2 (en) | Seal structure and turbocharger | |
| KR890000937B1 (en) | Make airtight pattern for compressor | |
| CN110785549B (en) | Pressure booster | |
| RU2247871C1 (en) | High-speed rotor of blower (versions) | |
| KR20200115803A (en) | Device for assembling turbo charger and engine with the turbo charger | |
| JPH07109902A (en) | Rotary fluid machine | |
| JP2013002312A (en) | Turbocharger | |
| KR200400250Y1 (en) | Elimination of intermediate shaft for assembly of gear for engine driven pump for Diesel | |
| JPS61135941A (en) | Turbo charger lubricating oil leakage prevention device | |
| JPH11117753A (en) | Seal air supplying device for exhaust gas turbine supercharger | |
| KR20210000820A (en) | Elasticity Structure for Waste Gate Valve |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060822 |