UA80088C2

UA80088C2 - Drag turbo-compressor block

Info

Publication number: UA80088C2
Application number: UA2003065241A
Authority: UA
Inventors: Yurii Serhiiovych Bukholdin; Serhii Mykhailovych Vaneiev; Volodymyr Ivanovych Danyleiko; Volodymyr Mykolaiovy Dovzhenko; Volodymyr Petrovych Parafiinyk
Original assignee: Public Corp Sumy M Frunze Mach
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2007-08-27

Abstract

A drag turbo-compressor block consists of body in which working channels (flow through parts) of compressor and turbine are placed, shaft installed in bearings with working wheels of compressor and turbine placed on shaft. Turbine wheel is made turbulent, bearings are installed at edges of the shaft, and axis of outlet branch pipe of turbine does not coincide with axis of turbo-compressor block. The implementation of turbine wheel of turbo-compressor block as turbulent one increases reliability of its operation.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Даний винахід відноситься до турбокомпресорних машин і призначений для використання в технологічних 2 системах, де є необхідність зміни початкового тиску середовища.This invention relates to turbocharger machines and is intended for use in technological 2 systems where there is a need to change the initial pressure of the medium.

Більш конкретно, даний винахід відноситься до маловитратних вихрових турбокомпресорних блоків, що включають вихрові компресори з турбінним приводом, зокрема, для стиснення і подачі паливного газу в газотурбінний двигун.More specifically, the present invention relates to low-cost vortex turbocompressor units, which include vortex compressors with a turbine drive, in particular, for compression and supply of fuel gas to a gas turbine engine.

Найближчим до передбачуваного винаходу по конструктивних ознаках і призначенню с вихровий 710 турбокомпресорний блок (1) для наддуву двигуна внутрішнього згоряння, що включає вихровий компресор з турбінним приводом. Даний вихровий турбокомпресорний блок складається з корпуса з робочими каналами, вхідними і вихідним патрубками, встановленого в підшипниках валу, на якому розташовані робоче колесо вихрового компресора і робоче колесо радіальної турбіни.Closest to the intended invention in terms of design features and purpose is the vortex 710 turbocharger block (1) for supercharging an internal combustion engine, which includes a vortex compressor with a turbine drive. This vortex turbocompressor unit consists of a housing with working channels, inlet and outlet nozzles, installed in shaft bearings, on which the impeller of the vortex compressor and the impeller of the radial turbine are located.

Колесо турбіни виконане радіальним, що передбачає його консольне розміщення на валу вихрового 12 турбокомпресорного блоку і наявність осьового вихідного патрубка для відведення робочого середовища.The turbine wheel is made radial, which provides for its cantilever placement on the shaft of the vortex 12 turbocompressor unit and the presence of an axial outlet pipe for the removal of the working medium.

Результатом такого компонування є необхідність наявності в конструкції блоку хоча б одного підшипника між колесами турбіни і компресора в зоні перетікання нагрітого робочого середовища. Слідством подібного конструктивного рішення є зниження надійності роботи підшипникового вузла, а значить, і вихрового турбокомпресорного блоку в цілому.The result of such a layout is the need to have at least one bearing in the block design between the turbine and compressor wheels in the flow zone of the heated working medium. A consequence of such a constructive solution is a decrease in the reliability of the bearing assembly, and therefore, of the vortex turbocharger unit as a whole.

Окрім того, використання досить складної конструкції робочого колеса радіальної турбіни ускладнює конструкцію всього блоку і робить її досить дорогою.In addition, the use of a rather complex design of the impeller of a radial turbine complicates the design of the entire unit and makes it quite expensive.

Технічна задача, яку вирішує передбачуваний винахід, полягає в створенні вихрового турбокомпресорного блоку, який, порівняно з прототипом, характеризується більш високою надійністю роботи при зниженні вартості виробництва. сThe technical problem solved by the proposed invention is to create a vortex turbocharger unit, which, compared to the prototype, is characterized by higher reliability of operation while reducing the cost of production. with

Для вирішення поставленої задачі створений вихровий турбокомпресорний блок, який, як і відомий, включає (39 корпус з робочими каналами, вхідними і вихідним патрубками, встановлений в підшипниках вал, на якому розміщено робоче колесо вихрового компресора і робоче колесо турбіни. Проте, на відміну від відомого технічного рішення, в пропонованому вихровому турбокомпресорному блоці колесо турбіни виконане вихровим, підшипники розташовані по краях валу, а вісь вихідного патрубка турбіни не співпадає з віссю со турбокомпресорного блоку. сTo solve the problem, a vortex turbocharger block was created, which, as is known, includes (39) a body with working channels, inlet and outlet nozzles, a shaft mounted in bearings, on which the impeller of the vortex compressor and the impeller of the turbine are placed. However, unlike known technical solution, in the proposed vortex turbocharger unit, the turbine wheel is made of a vortex, the bearings are located on the edges of the shaft, and the axis of the turbine outlet does not coincide with the axis of the turbocharger unit.

Таким чином, суттєвими ознаками, які відрізняють передбачуваний винахід від прототипу, є такі: - колесо турбіни вихрового турбокомпресорного блоку виконане вихровим; о - вісь вихідного патрубка турбіни не співпадас з віссю турбокомпресорного блоку; Га») - підшипники розташовані по краях валу. 3о Дані суттєві ознаки забезпечують рішення поставленої технічної задачі. соThus, the essential features that distinguish the proposed invention from the prototype are as follows: - the turbine wheel of the vortex turbocompressor unit is made of a vortex; o - the axis of the outlet nozzle of the turbine does not coincide with the axis of the turbocharger unit; Ha") - the bearings are located on the edges of the shaft. 3o These essential features provide a solution to the technical problem. co

Виконання колеса турбіни турбокомпресорного блоку вихровим має переваги, обумовлені використовуванням вихрової турбіни. Основними перевагами вихрової турбіни в порівнянні з радіальною є: - простота конструкції, технологічність і відносно низька собівартість; « - порівняльна низькообертовість; Це означає, що за інших рівних умов оптимальна частота обертання З 50 вихрової турбіни менша за оптимальну частоту обертання радіальної турбіни, тому при використанні вихрової с турбіни можливе безредукторне виконання конструкції блоку, що різко знижує його вартість;Making the turbine wheel of the turbocompressor unit vortex has advantages due to the use of a vortex turbine. The main advantages of a vortex turbine compared to a radial one are: - simplicity of design, manufacturability and relatively low cost; « - comparative low speed; This means that, other things being equal, the optimal rotation frequency of the Z 50 vortex turbine is lower than the optimal rotation frequency of the radial turbine, therefore, when using the vortex turbine, gearless design of the unit is possible, which sharply reduces its cost;

Із» - розміщення підшипників по краях валу і неспівпадання вісі вихідного патрубка турбіни з віссю турбокомпресорного блоку підвищує надійність роботи підшипникового вузла, завдяки виключенню перетікання через підшипниковий вузол, зокрема, гарячого робочого середовища.From" - the placement of bearings on the edges of the shaft and the mismatch of the axis of the turbine outlet nozzle with the axis of the turbocharger unit increases the reliability of the bearing assembly, due to the exclusion of flow through the bearing assembly, in particular, of hot working medium.

Таким чином, ознаки, що відрізняють передбачуваний винахід від існуючого рівня техніки, з необхідними іThus, the features that distinguish the intended invention from the existing state of the art, with the necessary and

Со достатніми для вирішення поставленої технічної задачі, а саме підвищення надійності і зниження вартості ав! вихрового турбокомпресорного блоку.With sufficient to solve the given technical problem, namely increasing reliability and reducing the cost of av! vortex turbocharger unit.

Далі суть винаходу пояснюється, але не обмежується, описом прикладу конкретного здійснення винаходу, о виконаного в межах об'єму захисту, охарактеризованого ознаками, наведеними у формулі винаходу. о 20 На Фіг. представлене схематичне зображення загального виду турбокомпресорного блоку.Next, the essence of the invention is explained, but not limited, by the description of an example of a specific implementation of the invention, performed within the scope of protection, characterized by the features given in the claims. at 20 In Fig. a schematic representation of the general appearance of the turbocharger block is presented.

Вихровий турбокомпресорний блок складається з корпусу 1, в якому розташовані робочі (проточні) канали со компресора 2 і турбіни З, вхідний 4 і вихідний 5 патрубки компресора, вхідний б і вихідний 7 патрубки турбіни; валу 8, встановленого в підшипниках 9 з розташованими на валу робочими колесами 10, 11 компресора і турбіни, відповідно. Робочі колеса компресора і турбіни - вихрового типу. Між колесами розташоване 29 ущільнення 12.The vortex turbocompressor unit consists of housing 1, which houses the working (flow) channels of compressor 2 and turbine Z, inlet 4 and outlet 5 of the compressor, inlet b and outlet 7 of the turbine; shaft 8 installed in bearings 9 with compressor and turbine impellers 10, 11 located on the shaft, respectively. The working wheels of the compressor and the turbine are of the vortex type. 29 seals 12 are located between the wheels.

ГФ) Робоче середовище поступає в компресор через патрубок 4 в зону всмоктування робочого колеса 2, а потім в міжлопаткові канали робочого колеса 10, де відбувається перетворення механічної енергії приводної турбіни в о енергію газового потоку. Під дією віддентрових сил частинки газу викидаються в канал вихрового компресора, в якому відбувається перетворення кінетичної енергії потоку в потенційну енергію тиску. Переміщаючись в 60 окружному напрямі, газ з робочого каналу поступає у вихідний патрубок 5, відокремлений по робочому каналу від вхідного патрубка розділовою перегородкою. Робоче середовище поступає у вихрову турбіну через патрубок 6, далі воно потрапляє через сопло на лопатки робочого колеса 11, де завдяки перетворенню енергії потоку У вихровому ступені, виникає крутильний момент, що передається компресорному ступеню. Відпрацьований газ через вихідний патрубок 7 відводиться в систему з більш низькими параметрами газу, причому вихідний бо патрубок в окружному напрямі відокремлений від вхідного патрубка розділовою перегородкою.GF) The working medium enters the compressor through nozzle 4 into the suction zone of the impeller 2, and then into the interblade channels of the impeller 10, where the mechanical energy of the drive turbine is converted into the energy of the gas flow. Gas particles are ejected into the channel of the vortex compressor under the action of external forces, where the kinetic energy of the flow is converted into potential pressure energy. Moving in the 60 circumferential direction, the gas from the working channel enters the outlet nozzle 5, which is separated along the working channel from the inlet nozzle by a dividing wall. The working medium enters the vortex turbine through the nozzle 6, then it enters through the nozzle onto the blades of the impeller 11, where due to the transformation of the energy of the flow in the vortex stage, a torque is generated, which is transmitted to the compressor stage. The exhaust gas through the outlet pipe 7 is diverted to the system with lower gas parameters, and the outlet pipe is separated in the circumferential direction from the inlet pipe by a dividing wall.

Claims

Formula of the invention - - - - . A vortex turbocompressor unit, which includes a vortex compressor with a turbine drive, consisting of a housing equipped with working channels and inlet and outlet nozzles, installed in shaft bearings, on which the impeller of the vortex compressor and the impeller of the turbine are placed, which is distinguished by the fact that the impeller the turbine is made with a vortex, the bearings are located on the edges of the shaft, and the 70 axis of the outlet nozzle of the turbine does not coincide with the axis of the turbocharger unit. c schi 6) (ee) (ee) "c) "c) d) -

with . and? (ee) («c) («c) ге» ШИ ИЧ e) име) 60 b5