Есть еще 5 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Система (10) в некоторых вариантах осуществления включает в себя компрессор (26), турбину (28), вал (30) стандартного диаметра, соединяющий компрессор (26) с турбиной (28) и первый закрепленный подшипник (56) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, и расположенный на валу (30) на торце вала (30) со стороны (52) компрессора. Система (10) также включает в себя второй закрепленный подшипник (54) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, и расположенный на валу (30) на торце вала (30) со стороны (50) турбины; в которой первый и второй закрепленные подшипники (56, 54) с вкладками, имеющие текучий слой смазки, имеют разные, относительно друг друга, соотношения зазоров, эффективные длины, или и то, и другое. Система (10) в некоторых вариантах осуществления включает в себя закрепленный со стороны компрессора подшипник (56) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, и закрепленный со стороны турбины подшипник (54) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, в которой закрепленные со стороны компрессора и со стороны турбины подшипники (56, 54) с вкладками, имеющие текучий слой смазки, имеют разные, относительно друг друга, соотношения зазоров и эффективные длины.

Текст

Смотреть все

(51) 04 29/05 (2010.01) 04 25/02 (2010.01) 02 37/04 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Система (10) в некоторых вариантах осуществления включает в себя компрессор (26),турбину (28), вал (30) стандартного диаметра,соединяющий компрессор (26) с турбиной (28) и первый закрепленный подшипник (56) с вкладкой,имеющий текучий слой смазки, и расположенный на валу (30) на торце вала (30) со стороны (52) компрессора. Система (10) также включает в себя второй закрепленный подшипник (54) с вкладкой,имеющий текучий слой смазки, и расположенный на валу (30) на торце вала (30) со стороны (50) турбины в которой первый и второй закрепленные подшипники (56, 54) с вкладками, имеющие текучий слой смазки, имеют разные, относительно друг друга, соотношения зазоров, эффективные длины,или и то, и другое. Система (10) в некоторых вариантах осуществления включает в себя закрепленный со стороны компрессора подшипник(56) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, и закрепленный со стороны турбины подшипник (54) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, в которой закрепленные со стороны компрессора и со стороны турбины подшипники (56, 54) с вкладками,имеющие текучий слой смазки, имеют разные,относительно друг друга, соотношения зазоров и эффективные длины.(Филиал научноисследовательского и конструкторскоготехнологического института тракторных и комбайновых двигателей), 23.03.19882317421 2 (АББ ТУРБО СИСТЕМС АГ 25378 Изобретение относится, в целом, к системе и способу улучшения производительности турбокомпрессора для двигателя с воспламенением от сжатия, а более конкретно, к системе и способу настройки параметров элементов внутри турбокомпрессора. Турбокомпрессоры включают в себя турбину и компрессор, которые могут быть соединены посредством вала. Турбокомпрессор, раскрытый в 5308169,содержит узел ротора турбокомпрессора, который может вращаться в ряде подшипников с вкладкой,которые могут испытывать неравномерно распределенную нагрузку и субсинхронные вибрации, зависимые от рабочей скорости, температуры масла и от других условий. Неравномерное распределение нагрузки и субсинхронные вибрации, которые появляются в узле ротора, могут быть переданы другим элементам турбокомпрессора, приводя к износу, а также к снижению производительности. Кроме того,чрезмерно неравномерно распределенные нагрузки могут повлечь за собой чрезмерный износ подшипников и возможную поломку подшипника. Система турбокомпрессора в определенном варианте осуществления, включает в себя компрессор, турбину, вал стандартного диаметра,соединяющий компрессор и турбину, и первый закрепленный подшипник с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, расположенный на торце вала со стороны компрессора. Эта система также включает в себя второй закрепленный подшипник с вкладкой, имеющий текучий слой смазки,расположенный на валу с торца у вала со стороны турбины, где первый и второй закрепленные подшипники с вкладкой, имеющие текучий слой смазки, имеют разные относительно друг друга соотношения зазора, эффективные длины или и то и другое. Система в некоторых вариантах осуществления включает в себя закрепленный со стороны компрессора подшипник с вкладкой,имеющий текучий слой смазки, и закрепленный со стороны турбины подшипник с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, где закрепленные со стороны компрессора и турбины подшипники с вкладками,имеющие текучий слой смазки, имеют разные относительно друг друга коэффициенты зазора и эффективные длины. Эти и другие признаки, аспекты и преимущества настоящего раскрытия станут лучше понятны при прочтении следующего подробного описания с ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых одинаковые позиции обозначают одинаковые части на всех чертежах, и на которых Фиг. 1 - блок-схема варианта осуществления системы, имеющей двигатель, соединенный с турбокомпрессором, имеющим уникальную систему подшипников Фиг. 2 - вид в разрезе варианта осуществления турбокомпрессора, имеющего уникальную систему подшипников Фиг. 3 - вид в разрезе варианта осуществления ротора с подшипником со стороны компрессора, 2 валом и подшипником со стороны турбины турбокомпрессора, показанного на фиг. 2 Фиг. 4 - вид в разрезе сбоку варианта осуществления подшипника со стороны турбины турбокомпрессора Фиг. 5 - вид в разрезе сбоку варианта осуществления подшипника со стороны турбины турбокомпрессора, показанного на фиг. 4 Фиг. 6 - график зависимости отношения демпфирования от соотношения рабочей скорости к максимальной скорости, таким образом, график показывает улучшения, достигнутые посредством вариантов осуществления уникальной системы подшипников Фиг. 7 - график неравномерно распределенной нагрузки на подшипник со стороны турбины,включающий в себя зависимость отношения нагрузки на единицу длины и соотношения рабочей скорости к максимальной скорости, таким образом показывая улучшения, достигнутые посредством вариантов осуществления уникальной системы подшипников Фиг. 8 - график неравномерно распределенной нагрузки на подшипник со стороны компрессора,включающий в себя зависимость отношения нагрузки на единицу длины и соотношения рабочей скорости к максимальной скорости, таким образом,показывающий улучшения,достигнутые посредством вариантов осуществления уникальной системы подшипника Фиг. 9 - график чрезмерно неравномерно распределенной нагрузки на подшипник со стороны турбины, включающий в себя зависимость отношения нагрузки на единицу длины и соотношения рабочей скорости к максимальной скорости,таким образом,показывающий улучшения, достигнутые посредством вариантов осуществления уникальной системы подшипника и Фиг. 10 - график чрезмерно неравномерно распределенной нагрузки на подшипник со стороны компрессора, включающий в себя зависимость отношения нагрузки на единицу длины и соотношения рабочей скорости к максимальной скорости,таким образом,показывающий улучшения, достигнутые посредством вариантов осуществления уникальной системы подшипника. Ниже будет описан один или несколько особенных вариантов осуществления настоящего раскрытия. Пытаясь обеспечить лаконичное описание этих вариантов осуществления, возможно,не будут описаны детально все признаки фактического осуществления. Должно быть понятно, что развитие любого такого фактического осуществления в инженерных или конструкторских разработках,многочисленные решения фактического осуществления должны быть выполнены для достижения особых целей разработчиков,например,ограничительных условий, относящихся к системе или бизнесу,которые могут изменяться от одного осуществления к другому. Кроме того, должно быть понятно, что такие попытки развития могут быть комплексными и емкими по времени, но тем не менее, будут 25378 однообразными и шаблонами, относительно задумки, конструирования и изготовления, для специалистов,понимающих выгоду этого раскрытия. При введении в описание элементов различных вариантов осуществления настоящего раскрытия,слова этот или упомянутый, или отсутствия этих слов перед названием элемента служат для того, чтобы объяснить, что существует несколько или только один элемент. Термины содержащий,включающий в себя и имеющий предназначены для обозначения того, что, возможно, существуют добавочные элементы помимо перечисленных элементов. Любые примеры рабочих параметров и/или условий окружающей среды не являются ограничивающими для других параметров/условий раскрытых вариантов осуществления. Как описано подробно ниже, различные конструкции подшипников турбокомпрессора и параметры подшипников могут быть использованы для снижения неравномерно распределенных нагрузок в подшипниках, для снижения субсинхронной вибрации, для снижения износа элементов турбокомпрессора и/или для улучшения производительности системы турбокомпрессора. В особенности определенные параметры производительности, такие как неравномерно распределенная нагрузка и субсинхронная вибрация, отличаются (или обратно пропорциональны) друг от друга в зависимости от изменений в определенных параметрах конструкции. Например, некоторые параметры подшипников, такие как эффективная длина, зазор и перепад приводят к обратно пропорциональным изменениям неравномерного распределения нагрузки и субсинхронной вибрации. Например,низкий зазор подшипника и более длинная эффективная длина подшипника приведут к чрезмерно неравномерно распределенной нагрузке на подшипниках при заданном балансе в роторе,хотя при высокой скорости это приведет к желаемому снижению субсинхронной вибрации. Такое снижение происходит из-за улучшенных характеристик стабильности, что увеличивает пороговую неустойчивую скорость выше предела рабочих скоростей. Высокий зазор подшипника и меньшая эффективная длина подшипника могут привести к субсинхронной вибрации, хотя неравномерно распределенная нагрузка,испытываемая подшипником, будет ниже. Варианты осуществления, описанные ниже, решают эту проблему получением уникальных параметров зазора подшипника, перепада и эффективной длины для подшипника компрессора и подшипника турбины турбокомпрессора. Фиг. 1 - блок-схема системы 10, имеющей турбокомпрессор 12, соединенный с двигателем 14,согласно с некоторыми вариантами осуществления настоящего способа. Система 10 может включать в себя транспортное средство, такое как, локомотив,автомобиль, автобус или лодку. В качестве альтернативы, система 10 может включать в себя неподвижную систему,например, электрогенерирующую установку,имеющую двигатель 14, соединенный с генератором. Изображенный двигатель 14 является двигателем с воспламенением от сжатия, например, дизельный двигатель. Однако, другие варианты осуществления двигателя 14 включают в себя двигатель с искровым зажиганием, например, бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Как показано, система 10 включает в себя систему 16,использующую рециркуляцию выхлопных газов,промежуточный охладитель 18, систему 20 впрыска топлива,впускной патрубок 22 и выпускной патрубок 24. Показанный турбокомпрессор 12 включает в себя компрессор 26, соединенный с турбиной 28 посредством ведущего вала 30. Система 16,использующая рециркуляцию выхлопных газов может включать в себя клапан 32 системы рециркуляции выхлопных газов,расположенный перед выпускным патрубком 24 и за компрессором 26. В добавок к этому, система 10 включает в себя контроллер 34, например,электронный управляющий блок,соединенный с различными датчиками и устройствами всей системы 10. Например,показанный контроллер 34 соединен к клапану 32 системы рециркуляции выхлопного газаи к системе 20 впрыска топлива. Однако, контроллер 34 среди всего прочего может быть соединен к датчикам и контролировать признаки каждого изображенного элемента системы 10. Как показано на фиг. 1, система 10 вбирает воздух в компрессор 26, это показано стрелкой 36. В добавок к этому, как будет обсуждаться дополнительно ниже, компрессор 26 может вбирать часть выхлопа из выпускного патрубка 24 посредством управления клапаном 32 системы рециркуляции выхлопных газов , это показано стрелкой 38. В свою очередь, компрессор 26 сжимает вобранный воздух и часть выхлопа двигателя и передает сжатый газ в промежуточный охладитель 18 по трубопроводу 40. Промежуточный охладитель 18 функционирует как теплообменник для того, чтобы избавиться от нагрева сжатого газа,то есть от результата процесса сжатия. Понятно, что процесс сжатия, как правило, нагревает вобранный воздух, и следовательно, воздух охлаждается до момента попадания во впускной патрубок 22. Как дополнительно показано, сжатый и охлажденный воздух проходит от промежуточного охладителя 18 к впускному патрубку 22 через трубопровод 42. Затем впускной патрубок 22 отводит сжатый газ в двигатель 14. Затем двигатель 14 сжимает этот газ в различных узлах поршневых цилиндров,например, в узлах поршневых цилиндров 4, 6, 8, 10,12 или 16. Топливо от системы 20 впрыска топлива впрыскивается непосредственно в цилиндры двигателя. Контроллер 34 может управлять временем впрыска топлива системы 20 впрыска топлива так, что топливо впрыскивается в двигатель 14 в соответствующее время. Тепло сжатого воздуха воспламеняет топливо, так как каждый поршень 25378 сжимает объем воздуха внутри соответствующего цилиндра этого поршня. В свою очередь, двигатель 14 выпускает продукты сгорания из различных узлов поршневых цилиндров через выпускной патрубок 24. Затем выхлоп от двигателя 14 проходит через трубопровод 44 от выпускного патрубка 24 к турбине 28. В добавок к этому, часть выхлопа может быть направлена из трубопровода 44 в клапан 32 системы рециркуляции выхлопных газов , как это показано стрелкой 46. На этой стадии, часть выхлопа,как это было упомянуто выше,добавляется к вобранному воздуху компрессора 26,это показано стрелкой 38. Контроллер 34 управляет клапаном 32 системы рециркуляции выхлопных газовтак, что подходящая часть выхлопа подается в компрессор 26, в зависимости от различных рабочих параметров системы 10 и/или условий окружающей среды. Как показано,выхлопной газ приводит в движение турбину 28 так, что турбина вращает вал 30 и приводит в движение компрессор 26, это обозначено стрелкой 48. Когда компрессор 26 запущен, появляется дополнительный приток воздуха, таким образом улучшая производительность, удельную мощность и эффективность двигателя посредством обеспечения дополнительного воздуха для процессов сгорания. Как будет подробно обсуждаться ниже,оптимизация некоторых параметров закрепленных подшипников с вкладкой со стороны турбокомпрессора может снизить износ и улучшить производительность системы турбокомпрессора. Например, посредством изменения параметров двух подшипников, в которые установлен вал 30,неравномерно распределенная нагрузка на подшипниках может быть снижена одновременно с улучшением стабильности этих подшипников. Эти улучшения приводят к снижению потребления энергии,снижению температуры масла при высоких скоростях вращения, и к снижению износа на внутренней поверхности подшипника. В особенности,при некоторых условиях неравномерно распределенная нагрузка на подшипниках и валу 30 может стать много выше изза осаждений на лопатках турбины 28 от выхлопа. Как будет описано ниже,эти осаждения на лопатках турбины может привести к весьма неравномерно распределенной нагрузки на подшипниках, которая увеличивается с ростом скорости вращения турбины 28 и присоединенного вала 30. В особенности, осаждения могут привести к отламыванию одной части лопаток, оставляя не поврежденными другие участки лопаток, что приводит к дисбалансу вовремя вращения лопаток турбины. В другом случае, например, отложения могут быть удалены с одного участка лопаток турбины, но оставаясь на другом участке лопаток турбины. Такая ситуация приведет к возросшей неравномерно распределенной нагрузке на подшипниках во время вращения лопаток турбины. Раскрытые варианты осуществления снижают влияние этих факторов на работу турбокомпрессора 12. На фиг. 2 изображен вид в разрезе сбоку варианта осуществления турбокомпрессора 12. Показанный вариант осуществления турбокомпрессора 12 включает в себя сторону 50 турбины и сторону 52 компрессора. Как показано,турбина 28 расположена со стороны 50 турбины, а компрессор 26 расположен со стороны 52 компрессора. Компрессор 26 и турбина 28 соединены друг с другом посредством вращающегося вала 30. И турбина 28, и компрессор 26 включают в себя ряд радиальных лопаток и лопастей, выступающих от вала 30. Вал 30 может быть установлен в сконструированную уникальным образом систему подшипников,которая включает в себя подшипник 54 со стороны турбины и подшипник 56 со стороны компрессора. Система подшипников может быть сконфигурирована так, чтобы обеспечить и радиальную опору и осевую опору вала 30. В показанном варианте и осуществления подшипник 54 со стороны турбины, и подшипник 56 со стороны компрессора являются закрепленными подшипниками с вкладками, имеющими текучий слой смазки (также упоминающимися здесь как закрепленные подшипники с вкладкой). Как раскрывается здесь, закрепленные подшипники с вкладкой,имеющие текучий слой смазки(закрепленные подшипники с вкладкой) - это подшипники, в которых вал или шейка вала может вращаться в подшипниках посредством слоя масла,смазочного жира или смазки, создавая разделение двух деталей (между валом и подшипником) посредством гидродинамического эффекта. В действии вал 30 может быть установлен посредством текучего смазывающего слоя, такого как, масло, в закрепленных подшипниках 54 и 56 с вкладками. Подшипник 54 со стороны турбины соединен с корпусом 58 турбины и расположен внутри него. Как показано, переходная часть 60 затягивает выхлопные газы в турбокомпрессор через каналы, включающие в себя сквозной бандаж 62, в выхлопном выходном отверстии 64. Выхлопной газ приводит во вращение роторный диск 66, так как выхлопной газ проходит через сопловое кольцо 68 и лопасти 70(например, ряд радиальных лопаток), которые присоединены к роторному диску 66. Например, лопасти или лопатки 70 расположены под углом так, чтобы привести во вращение роторный диск 66, вал 30 и компрессор 26, когда выхлопной газ протекает от переходной части 60 к выхлопному выходному отверстию 65. В свою очередь, лопасти 72 компрессора 26 наклонены так, чтобы сжимать и с силой подавать воздух в впускной патрубок 22 двигателя 14 в ответ на вращение турбины 28. Возросший приток воздуха в двигатель 14 может улучшить эффективность и производительность двигателя. Как показано, во время функционирования элементы, соединенные с валом 30, вращаются вокруг оси 24. Закрепленные подшипники 54 и 56 с вкладкой сконфигурированы так, чтобы обеспечить и радиальную поддержку и 25378 осевую поддержку вала 30 вдоль оси 74. В этом варианте осуществления, вал 30 включает в себя шпильку 76, расположенную внутри вала 30,которая может обеспечить поддержку валу 30 и присоединенных к нему элементов. Как показано,смазочная жидкость может подаваться при немного увеличенном давлении от резервуара через маслоподающий контур 78 к подшипнику 54 со стороны турбины и подшипнику 56 со стороны компрессора. Таким образом,образованная масленая пленка между вращающимся валом и закрепленными площадками скольжения подшипников обеспечивает эффективное содействие в избежание осуществления контакта между валом и подшипником. Как здесь раскрыто,улучшения в конструкции подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 со стороны компрессора могут привести к улучшенной производительности и пониженному износу в турбокомпрессоре 12. На фиг. 3 показан подробный вид в разрезе варианта осуществления, включая в себя диск 66 турбины, подшипник 54 со стороны турбины, вал 30, подшипник 56 со стороны компрессора и компрессор 26. В этом варианте осуществления во время работы турбокомпрессора диск 66 турбины,вал 30, шпилька 76 и компрессор 26 вращаются вокруг оси 74. Понятно, что вышеуказанные элементы могут вращаться, так как вал 30 вращается в неподвижном подшипнике 54 со стороны турбины и в подшипнике 56 со стороны компрессора,которые могут быть смазаны маслом или другой подходящей смазкой. Диаметр 80 шейки вала сконфигурирован так, чтобы вращаться внутри внутреннего диаметра подшипников 54 и 56. Как будет обсуждаться ниже, параметры подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 со стороны компрессора могут быть оптимизированы для того,чтобы минимизировать износ и вибрацию в подшипниках и элементов турбокомпрессора,которые вытекают из высоких в значительной степени уровней неравномерно распределенной нагрузки из-за отложений на лопастях турбины и крыльчатке турбокомпрессора, образовывающихся во время срока эксплуатации. На фиг. 4 показан вид в разрезе варианта осуществления примерного закрепленного подшипника с кладкой. В показанном варианте осуществления изображен подшипник 54 со стороны турбины. Параметры и элементы примерного подшипника 54 со стороны турбины могут быть модифицированы и отличаться от параметров и элементов подшипника 56 со стороны компрессора для того, чтобы оптимизировать производительность подшипника и турбокомпрессора. Например,параметры подшипника, такие как, эффективная длина, зазор и перепад могут быть различными у подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 стороны компрессора. Параметр зазора может также быть рассмотрен, как отношение зазора к диаметру вала. Этот параметр указан, как соотношение зазора. Подшипник 54 со стороны турбины может иметь(17,78-24,13 мм) и соотношение зазора от 1,33 до 2,93 мил/дюйм. В варианте осуществления подшипник 54 со стороны турбины может иметь перепад в 8 мил (0,2 мм), эффективную длину 0,84 дюймов (21,33 мм) и соотношение зазора 2,06 мил/дюйм. Подшипник 56 со стороны компрессора может иметь перепад 6-10 мил (0,15-0,25 мм),эффективную длину 1,0-1,2 дюймов (25,4-30,48 мм) и соотношение зазора 1 от 1,33 до 2,93 мил/дюйм. В варианте осуществления, подшипник 56 со стороны компрессора может иметь перепад 8 мил(0,2 мм), эффективную длину 1,1 дюйм (27,94 мм) и соотношение зазора 1,9 мил/дюйм. В некоторых вариантах осуществления,подшипник 54 со стороны турбины может иметь меньшую эффективную длину, чем у подшипника 56 со стороны компрессора, но, как правило, иметь одинаковый перепад. Например, подшипник 56 со стороны компрессора может иметь эффективную длину, большую, по меньшей мере, на 30 по сравнению с эффективной длиной подшипника 54 со стороны турбины. В дополнение к этому,подшипник 54 со стороны турбины может иметь меньшее соотношение зазора, по сравнению с подшипником 56 со стороны компрессора. Например, подшипник 56 со стороны компрессора может иметь первое соотношение зазора, меньшее,по меньшей мере, на 10 по сравнению со вторым соотношением зазора подшипника 54 со стороны турбины. Перепады подшипников 54 и 56 могут также быть увеличенными в варианте осуществления, таким образом, снижая рост температуры масла, смазывающего подшипника,что в свою очередь, приводит к снижению паразитных потерь энергии в турбокомпрессоре. Вышеуказанные изменения могут снизить неравномерно распределенную нагрузку на подшипники 56 со стороны компрессора,вызванную синхронной неравномерно распределенной нагрузкой в узле ротора. Кроме того, увеличение эффективной длины подшипника 56 со стороны компрессора увеличивает стабильность с учетом снижения стабильности роторной системы при высоких скоростях,вызванное увеличением соотношения зазора подшипника 56 со стороны компрессора и увеличением соотношения зазора в подшипнике 54 со стороны турбины. Как показано, подшипник 54 со стороны турбины включает в себя фланец 82. Фланец 82 может быть использован для жесткого соединения этого подшипника на месте его расположения,внутри корпуса 58 турбины. Внутренняя поверхность 84 может быть достаточным образом отшлифована для того, чтобы позволить валу свободно вращаться внутри подшипника. Вращение вала в подшипнике 54 со стороны турбины может быть улучшено посредством масла, которое может подаваться к подшипнику через маслоподающую канавку 86 и входное отверстие 88 для масла. В варианте осуществления входное отверстие 88 для 5 25378 масла может быть соединено к маслоподающему контуру 78. Например, три маслоподающие канавки 86 и входных отверстий 88 для масла могут быть размещены на равном расстоянии друг от друга вокруг внутренней поверхности 84. Как будет описано ниже, внутренняя поверхность 84 может сходиться внутрь или иметь наклон от маслоподающих канавок 86 в направлении вращения вала. Эффективная длина 90 изображена,как осевое расстояние на внутренней поверхности 84. Эффективная длина 90 - это длина, на которой действует текучий слой смазки в закрепленных подшипниках с вкладкой. В добавок к этому,эффективная длина 90 внутренней поверхности 84 может оказывать прямое влияние на допускаемую величину нагрузки подшипника. Диаметр до внутренней поверхности подшипника 54, в общем,обозначен на фигуре позицией 92. На фиг. 5 показан подробный вид в разрезе по линии 5-5 с фиг. 4 варианта осуществления подшипника 54 со стороны турбины. Как показано,диметр 80 вала меньше, чем диаметр 92 по внутренней поверхности подшипника, таким образом, это позволяет валу 30 свободно вращаться внутри смазанного подшипника 54 со стороны турбины. Также подшипник 54 со стороны турбины включает в себя три маслоподающие канавки 86,равномерно размещенные относительно друг друга по всей внутренней поверхности 84 подшипника. Зазор 96 - это расстояние между диаметром 80 (то есть,наружной периферии вала 30) и концентрической окружностью 98. Как показано,концентрическая окружность использована для того,чтобы показать окружность с постоянным диаметром, равным минимальному значению диаметра 92 по внутренней поверхности подшипника. В этом варианте осуществления расстояние между концентрической окружностью 98 и диаметром 92 по внутренней поверхности подшипника больше около маслоподающих канавок 86 для того, чтобы осуществлялось распределение смазывающего масла при вращении вала в направлении 102 против часовой стрелки. Внутренняя поверхность 84 подшипника сходится по направлению к концентрической окружности 98,по существу, до конца сходящейся поверхности,которая обозначена позицией 100. Другими словами, в точке 100 внутренняя поверхность 84 и концентрическая окружность 98, по существу,сходятся друг с другом. Внутренняя поверхность 84 сходится в направлении 102 вращения вала. Зазор 96 может быть определен, как функция от соотношения зазора, например, зазор 96, поделенный на диаметр 80. Распределение и поток масла из маслоподающих канавок 86 и от сходящегося участка внутренней поверхности 84 подшипника приводят к улучшенным динамическим свойствам между наружной поверхностью вала 30 и внутренней поверхностью 84 подшипника. В этом варианте осуществления перепад 94 - это параметр, который используется для обозначения расстояния между концентрической окружностью 98 и началом сходящегося участка маслопадающей канавки 86. 6 Фиг. 6 - график 110, показывающий стабильность системы 10 подшипников варианта осуществления, включая в себя подшипник 54 со стороны турбины и подшипник 56 со стороны компрессора, на промежутке рабочих скоростей 112. Ось 112 - это отношение рабочей скорости к максимальной скорости, которое обеспечивает обозначение скорости вращения шейка вала 30 внутри подшипников. Ось 114 показывает отношение демпфирования системы подшипников на промежутке скоростей. Когда отношение демпфирования достигает нуля или становится меньше нуля, система становится потенциально нестабильной. Линия 116 отображает производительность системы 10 подшипников до внесения описанных выше модификаций, то есть,где параметры системы 10 подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 со стороны компрессора одинаковы. Линия 118 отображает влияние модификаций параметров перепада и/или зазора подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 со стороны компрессора, которые улучшают нечувствительность к дисбалансу системы. Линия 120 отражает улучшенную стабильность системы при изменениях, показанных на линии 118, вместе с увеличением эффективной длины подшипника 56 со стороны компрессора. Как показано на графике, стабильность системы подшипников поддерживается при применении изменений в параметрах подшипников,одновременно с этим значительно снижается влияние неравномерно распределенной нагрузки на подшипниках. Фиг. 7 - график 124, показывающий типичную неравномерно распределенную нагрузку на подшипнике 54 со стороны турбины на промежутке рабочих скоростей 126. Ось 126 отображает отношение рабочей скорости к максимальной скорости вращения шейки вала 30 внутри подшипника 54 со стороны турбины. Ось 128 отображает отношение неравномерно распределенной нагрузки на подшипнике к эффективной длине подшипника 54 со стороны турбины на промежутке скоростей. Линией 130 показана работоспособность системы подшипников до внесения модификаций, описанных выше, то есть, где параметры системы 10 подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 со стороны компрессора являются соответственно одинаковыми. Линией 132 показано влияние модификаций параметров перепада и/или зазора подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 со стороны компрессора. Линией 134 показано влияние неравномерного распределения нагрузки на подшипнике при изменениях, показанных на линии 132, вместе с увеличением эффективной длины подшипника 56 со стороны компрессора. Как показано на графике, описанное снижение неравномерно распределенной нагрузки на подшипнике 54 со стороны турбины получается при модификации параметров подшипников. Фиг. 8 - это график 136 неравномерно распределенной нагрузки на подшипнике со 25378 стороны компрессора, включающий в себя зависимость отношения 138 рабочей скорости к максимальной скорости от нагрузки на единицы длины 140. Линией 145 показана производительность системы подшипников до внесения описанных выше модификаций, то есть,где параметры системы 10 подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 со стороны компрессора являются соответственно одинаковыми. Линией 144 показано влияние модификаций параметров перепада и/или зазора подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 стороны компрессора. Линия 146 показывает влияние неравномерного распределения нагрузки на подшипнике при изменениях, показанных на линии 132, вместе с увеличением эффективной длины подшипника 56 со стороны компрессора. Фиг. 9 - это график 148 неравномерно распределенной нагрузки подшипника со стороны турбины, в следствие сильного дисбаланса ротора,включающий в себя зависимость отношения 150 рабочей скорости к максимальной скорости от нагрузки на единицы длины 152, таким образом иллюстрирующий улучшения,достигнутые посредством вариантов осуществления уникальной системы подшипников. График 148 показывает, как предельное значение дисбаланса ротора влияет на нагрузки на подшипниках. На графике 148,линией 154 показана производительность системы подшипников до выполнения описанных выше модификаций, то есть,где параметры системы 10 подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 со стороны компрессора являютсясоответственно одинаковыми. Линией 156 показан эффект от модификаций параметров перепада и/или зазора подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 со стороны компрессора, наряду с увеличением эффективной длины подшипника 56 со стороны компрессора. Фиг. 10 - это график 158 неравномерно распределенной нагрузки на подшипнике со стороны компрессора,вследствие сильного дисбаланса ротора, причем этот график включает в себя зависимость отношения 160 рабочей скорости к максимальной скорости от нагрузки на единицы длины 162, таким образом иллюстрирующий улучшения, достигнутые посредством вариантов осуществления уникальной системы подшипников. Линией 164 показана производительность системы подшипников до осуществления описанных выше модификаций, то есть, где параметры системы 10 подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 со стороны компрессора являются соответственно одинаковыми. Линией 166 показан эффект от модификаций параметров перепада и/или зазора подшипника 54 со стороны турбины и подшипника 56 со стороны компрессора, наряду с увеличением эффективной длины подшипника 56 со стороны компрессора. Технический эффект примерных вариантов осуществления настоящего раскрытия изобретения должен обеспечить для системы способ, улучшающий работоспособность и надежность турбокомпрессора и оптимизирующий параметры элементов подшипника с целью достижения этих улучшений, как было описано выше с ссылкой на фиг. 1-10. Следовательно, описанные выше варианты осуществления могут быть выполнены на подходящей компьютерной системе, контроллере,памяти или, как правило, на машиночитаемом носителе информации. Например, каждая стадия зависимых уравнений и техника моделирования могут соответствовать командам компьютера или программному коду,записанным на машиночитаемом носителе информации. Кроме того, выполняемые компьютером способы и/или машинный код для моделирования, такой как параметры, могут быть использованы для имитирования работы турбокомпрессора до момента производства прототипов и выполнения изменений параметров. Здесь были проиллюстрированы и описаны только некоторые признаки раскрытия изобретения,многие модификации и изменения могут быть выполнены специалистами в данной области техники. Таким образом, должно быть понятно, что прилагаемая формула изобретения предназначена для покрытия всех этих модификаций и изменений,находящихся в объеме раскрытия изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Турбокомпрессор (12), содержащий компрессор (26) турбину (28) вал (30), соединяющий компрессор (26) с турбиной(28),отличающийся тем,что дополнительно содержит первый закрепленный подшипник (56) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, и расположенный на валу (30) на торце вала (30) со стороны (52) компрессора и второй закрепленный подшипник (54) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, и расположенный на валу (30) на торце вала (30) со стороны (50) турбины в котором первый и второй закрепленные подшипники (56, 54) с вкладками,имеющие текучий слой смазки, имеют разные,относительно друг друга, соотношения зазоров,эффективные длины, или и то, и другое. 2. Турбокомпрессор (12) по п. 1, отличающийся тем, что первый закрепленный подшипник (56) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, имеет первое соотношение зазора, меньшее, по меньшей мере, на 10, по сравнению со вторым соотношением зазора второго закрепленного подшипника (54) с вкладкой, имеющего текучий слой смазки. 3. Турбокомпрессор (12) по п. 2, отличающийся тем, что первый закрепленный подшипник (56) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, имеет первую эффективную длину, большую, по меньшей мере, на 30, по сравнению со второй эффективной длиной второго закрепленного подшипника (54) с вкладкой, имеющего текучий слой смазки. 7 25378 4. Турбокомпрессор (12) по п. 3, отличающийся тем, что различия между первым и вторым соотношениями зазоров, и между первой и второй эффективными длинами сконфигурированы так,чтобы снизить неравномерно распределенную нагрузку на первом и втором закрепленном подшипнике (56, 54) с вкладкой, имеющими текучие слои смазки, вследствие дисбаланса ротора,вызванное образованием со временем отложений на лопастях турбины. 5. Турбокомпрессор (12) по п. 4, отличающийся тем, что различия между первым и вторым соотношениями зазоров, и между первой и второй эффективными длинами сконфигурированы так,чтобы снизить субсинхронную вибрацию на первом и втором закрепленных подшипниках (56, 54) с вкладкой, имеющих текучие слои смазки. 6. Турбокомпрессор (12) по п. 3, отличающийся тем, что различия между первым и вторым соотношениями зазоров, и между первой и второй эффективными длинами сконфигурированы так,чтобы снизить неравномерно распределенную нагрузку на подшипниках в турбокомпрессоре (12),вызванную отложениями от выхлопа на лопатках турбинного колеса. 7. Турбокомпрессор (12) по п. 3, отличающийся тем, что первый закрепленный подшипник (56) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, содержит увеличенное значение первого перепада, а второй закрепленный подшипник (54) с вкладкой,имеющий текучий слой смазки, содержит увеличенное второе значение перепада, и в котором увеличенные значения первого и второго перепада снижают рост температуры масла в подшипниках,что приводит к пониженным паразитным потерям энергии в турбокомпрессоре (12). 8. Система(10) турбокомпрессора,отличающаяся тем, что содержит закрепленный со стороны компрессора подшипник (56) с вкладкой,имеющий текучий слой смазки и закрепленный со стороны турбины подшипник(54) с вкладкой, имеющий текучий слой смазки, в которой закрепленные со стороны компрессора и со стороны турбины подшипники (56, 54) с вкладками,имеющие текучий слой смазки, имеют разные,относительно друг друга, соотношения зазоров и эффективные длины. 9. Система (10) турбокомпрессора по п.8,отличающаяся тем, что содержит двигатель (14),соединенный с системой (10) турбокомпрессора. 10. Система (10) турбокомпрессора по п.8,отличающаяся тем, что содержит транспортное средство, которое включает в себя систему (10) турбокомпрессора.

МПК / Метки

МПК: F04D 25/02, F04D 29/05, F02B 37/04

Метки: турбокомпрессор, система, турбокомпрессора

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/13-25378-turbokompressor-i-sistema-turbokompressora.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Турбокомпрессор и система турбокомпрессора</a>

Похожие патенты