Турбокопрессор-це...

ВВЕДЕННЯ

Даний матеріал буде корисний тим, хто в своїй практиці стикався з експлуатацією двигуна обладнаного турбокомпресором.

Для початку розберемося з тим, що ж таке турбокомпресор і з чого він складається. Не буду приділяти велику увагу визначенню "турбокомпресор". Обмежуся коротким витягом з Вікіпедії: "Основний агрегат, що складається з відцентрового компресора і газової турбіни для його приводу, встановлених на одному валу. В автомобілях турбокомпресор, використовується для нагнітання повітря або паливоповітряної суміші в двигун внутрішнього згоряння за рахунок енергії вихлопних газів". Я вважаю, що ті, кого зацікавив цей матеріал і самі прекрасно знають що таке турбокомпресор і для чого він призначений. Але не всі, хто знайомий з турбокомпресором, знає його пристрій. Тому, для початку, опишу з чого складається турбокомпресор. Для прикладу взята класична і найпростіша схема відцентрового турбокомпресора.

Його основні частини:

1. Корпус підшипників (середній корпус)

2. Корпус компресора (алюмінієва равлик)

3. Корпус турбіни (чавунна равлик)

Як видно з рисунка 2, колесо колесо турбіни і компресора знаходяться на одному валу і жорстко з'єднані між собою.

Рис. 2

В поясненнях я буду використовувати поряд з технічними назвами вузлів і деталей, і загальноприйняті (сталева, алюмінієва крильчатка і т. д.)

Колесо турбіни (сталева крильчатка) виготовляється з жароміцної нержавіючої сталі або кераміки. У турбокомпресорі колесо турбіни перебувати на чавунному корпусі, через який проходять вихлопні гази двигуна. Вихлопні гази (температура яких досягає 750 С) розкручують колесо турбіни, а разом з ним і колесо компресора. Колесо компресора (алюмінієва крильчатка) виготовляється з алюмінієвих сплавів титану і воно так само розміщено в корпусі. Корпус компресора (алюмінієва равлик) виготовляється в основному з алюмінію, іноді з полімерних матеріалів.

Далі розглянемо що ж знаходиться усередині корпусу підшипників (середнього корпусу) турбокомпресора. Основні елементи з яких складається турбокомпресор. Існують відмінності у зовнішньому вигляді комплектуючих, але завдання у них одні й ті ж. Підшипники ковзання задають положення і радіальне переміщення вала ротора по відношенню до корпусу підшипників. Упорний підшипник задає осьове переміщення вала ротора. Ущільнювальні кільця є елементами лабіринтового газодинамічного ущільнення.

Багато, хто цікавився пристроєм турбокомпресора, вважають що кільця служать для того, щоб не випускати масло з корпусу підшипників. Насправді це трохи не так. У моїй практиці ремонту турбокомпресорів був випадок коли клієнт для того що б переконатися в якості ремонту, залив у середній корпус гас, попередньо закривши зливний отвір середнього корпусу. Тобто заповнив внутрішню порожнину середнього корпусу легкотекучим речовиною. Природно, що гас виступив з під ущільнювальних кілець назовні (т. к. у замку ущільнювальних кілець повинен бути витриманий певний тепловий зазор). З чого клієнт зробив висновок, що така турбіна працювати не буде. Складно було переконати людину і пояснити йому що-небудь, коли у нього було своє уявлення про принцип роботи турбокомпресора. У підсумку, довелося укласти своєрідне парі, яке я виграв.

Але все ж, для чого служать кільця в турбіні. Що б це пояснити потрібно розібратися з тим, як проходить масло через корпус підшипників турбокомпресора.

Насамперед потрібно звернути увагу на те, що прохідне перетин зливного клапана завжди в кілька разів більше перерізу каналу подачі масла. Причому це співвідношення витримується абсолютно у всіх турбокомпресорах відцентрового типу, що працюють на проточному олії. Так само, для турбокомпресорів даного типу, існує загальне правило, що вісь зливного отвору розташовується строго вертикально вниз. Допускається відхилення від вертикальної осі не більше 15°. Зливний патрубок підєднаний до турбокомпресора не повинен мати різких вигинів і повинен перебувати в вертикальної осі. У конструкції турбіни закладено, що масло під тиском повинно потрапити в підшипники ковзання і упорний підшипник, і тут же, минувши підшипники, злитися з внутрішньої порожнини середнього корпусу турбокомпресора. Тобто внутрішній корпус не заповнений до країв маслом (як багато хто вважає), а в ньому присутні лише залишки зливається масла і його пари. І це правило відноситься абсолютно до всіх турбін такого типу.

Так для чого ж служать ущільнювальні кільця? З боку колеса турбіни (сталевий крильчатки), кільця (одне або в парі) служать для того, що б вихлопні гази не потрапляли в корпус підшипників турбокомпресора і своєю присутністю не забруднювали масло. З боку колеса компресора (алюмінієва крильчатка) кільця служать для утримання парів масла всередині корпусу підшипників. На ущільненні з боку колеса компресора, потрібно зупинитися більш детально. Якщо з боку колеса турбіни, як правило, достатньо одного газодинамічного лабіринтового ущільнення, то з боку колеса компресора ставиться мінімум два ступені лабіринтових ущільнень. Перша, попередня щабель являє собою або відбивач з жерсті або знімний саслоотражатель виконаний з сепаратором. Другою сходинкою ущільнення служить ущільнювальне кільце. До чого така складність? Справа в тому, що під час роботи під колесом компресора утворюється розряджена область.

Я не буду вдаватися в принципи аеродинаміки. Скажу лише, що наявність двох зон, тиску і розрядження в області колеса компресора накладає свій відбиток на конструкцію турбокомпресора та особливості його експлуатації, які будуть розглянуті нижче.

В подальшому буде розглянуто вплив фільтрів, масляного насоса, системи випуску відпрацьованих газів на довговічність роботи турбокомпресора.