CZ67394A3 - Radial-flow turbine of a blower for exhaust gases - Google Patents

Description

Radiálně protékaná turbina dmýchadla na výfukové plyny

Oblá §t_ ί® £hn iky

Vynález se týká radiálně protékané turbiny dmýchadla na výfukové plyny 3 radou jednotlivě přestavitelných rozváděčích lopatek, které jsou natáčitelné prostřednictvím vždy jednoho ve skříni uloženého přestavovacího hřídele, přičemž každý přestavovací hřídel je ovladatelný prostřednictvím výkyvné páky.

dosavadní_stav_techniky

Takové turbiny jsou známé například u dmýchadel na výfukové plyny. Jedno z možných opatření pro regulaci směřující ke zdokonalení zrychlení a průběhu kroutícího momentu je přestavení rozváděčích lopatek na turbině. Taková řešení jsou uvedena například v £P 226 444 Bl nebo v EP 227 475 Bl. Prostřednictvím přestavitelných rozváděčích lopatek turbiny se má vytvářet při daném průchodu větší spád. Tím se zvýší výkon turbiny, počet otáček turbiny a v návaznosti také plnicí tlak. Aby nedošlo k zadření rozváděčích lopatek v průběhu horkého provozu, musejí být tyto lopatky zpravidla zamontovány s přiměřenou vůlí. Zejména v zakrouceném stavu může působit proudění v mezeře na hlavě a na patě lopatky velmi rušivě na hlavní proudění v kanálu. U stroje podle EP 226 444 Bl je tato nevýhoda odstraněna tak, že stěna kanálu skříně je kromě otočných lopatek vytvořena axiálně posuvně a v průběhu provozu je přitlftčována proti přestavitelným lopatkám.

Výkyvné páky jsou zpravidla poháněny, jak je to patrno •9 z £P 226 444 Bl nebo z ΣΡ 227 475 Bl, prostřednictvím společného prstence s drážkou. Tento prstenec s drážkou je otoč ný a musí být příslušným způsobem uložen.

Vynález si klade za úkol zjednodušit přestavovací mechanismus u radiálně protékaných turbin v úvodu popsaného typu.

Vytčený úkol se podle vynálezu řeší tím, že vždy dvě sousedící výkyvné páky jsou spojeny prostřednictvím spojovacího elementu, přičemž tyto spojovací elementy mají v místě svého upevnění s výkyvnou pákou osu otáčení, a přičemž vzdálenost os mezi osami otáčení spojovacího elementu odpovídá vzdálenosti os mezi dvěma sousedícími přestavovacími hřídeli.

Výhoda řešení podle vynálezu spočívá zejména v tom, že podle něj lze nejjednoduššími prostředky zabezpečit synchronní výkyvný pohyb a shodný úhlový pohyb všech pák. Přitom není třeba provádět velmi nákladné opracovávání a ukládání až dosud obvyklého prstence s drážkou.

Účelné je, pokud jsou spojovací elementy vytvořeny jako dvoudílné a pokud jsou opatřeny třetím otočným kloubem. Takové spojovací elementy mohou totiž velmi dobře vyrovnávat různou tepelnou průtažnost v průběhu provozu a případné nepřesnosti výroby nebo montáže.

Pře hled_ 25 šech

Vynález je v dalším podrobněji vysvětlen na příkladech provedení jednostupňové turbiny dmýchadla na výfukové plyny s radiálním turbinovým vstupem, a to ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je schematicky znázorněn čtyřválcový spalovací motor, plněný prostřednictvím dmýchadla na výfukové plyny. Na obr. 2 je schematicky znázorněn dílčí podélný řez turbinou. ^va obr. 3 je znázorněn čelní pohled na otočný mechanismus. Na obr. 4 je znázorněn detailní pohled na výkyvnou páku se spojovacími lamelami.

Na obr. 5 je znázorněn dílčí pohled na otočný mechanismus se zcela otevřenou rozváděči mříží. Na obr. 6 je znázorněn dílčí pohled na otočný mechanismus se zcela uzavřenou rozváděči mříží. Na obr. 7 je znázorněn dílčí řez uložením přestavovacího hřídele.

Na obr. 8 je znázorněn dílčí pohled na další variantu provedení přestavného mechanismu.

Na obrázcích jsou znázorněny jen ty podstatné elementy, které jsou nezbytné pro porozumění vynálezu. Tak například na obr. 1 není znázorněna skříň s přívodními a odváděcími potrubími, rotor včetně uložení atd. Směr proudění pracovního prostředí je označen šipkami.

Pří^íady_groyedení„vynálezu

Na obr. 1 znázorněný spalovací motor je vznětový motor j. Spaliny z jednotlivých válců proudí do sběrné nádrže 2 spalin, ve které se vyrovnávají tlakové rázy. Se zhruba konstant ním tlakem procházejí spaliny výfukovým potrubím 3 do turbi4 ny 4, která pracuje dynamickým způsobem· Kompresor 5, který j® poháněn turbinou 4, dopravuje z okolního ovzduší nasátý a stlačený vzduch potrubím Q plnicího vzduchu do sběrné nádrže 7 plnicího vzduchu, ze které se dostává plnicí vzduch do jednotlivých válců. Turbina 4 má variabilní náhradní průřez v podobě přestavitelných rozváděčích lopatek 18, jak je to patrno z obr. 2.

Na obr. 2 částečně znázorněná plynová turbina má radiální, ze spirály se vytvářející přívod k olopatkování a axiální odtok z olopatkování. Průtokový kanál 11 omezující stěny ve směru proudění před rozváděcírai lopatkami 15 jsou vnitřní levá a pravá átěna skříně 14. V oblasti rozváděčích lopatek 15 je kanál 11 uvnitř omezen hlavou 12 rozváděcími lopatkami 15 opatřeného rotoru 16 a na vnější straně zhruba axiálně upravenou stěnou skříně 14.

Přestavitelné rozváděči lopatky 18 jsou s výhodou vytvořeny s jejich odpovídajícími přestavovacími hřídeli £9 z jednoho kusu. Přestavovací hřídel 19 je ve skříni 14 uložen v úložném otvoru 13, který prochází skříní 14. Na svém z úložného otvoru 13 vyčnívajícím konci je přestavovací hří del 19 opatřen výkyvnou pákou 21. Tato výkyvná páka 21 je společně s prestavovacím hřídelem 19 a s přestavitelnou roz váděcí lopatkou 18 vytvořena z jednoho kusu, například jako odlitek.

Pro chlazení přestavovacích hřídelů 19 je upraveno jejich obtékání stlačeným vzduchem. Pro dopravu potřebného vzduchu může být například podle obr, 1 ve směru proudění za kompresorem 5 upraveno obtokové potrubí 8, na kterém je uspořádán regulační orgán 9. Toto obtokové potrubí 8'vyústuje do skříně plynové turbiny 4. Každý přestavovací hřídel 19 je opatřen dvěma axiálně sousedícími úložnými místy, iíezi těmito úložnými místy je v úložných otvorech 13 skříně 14 uspořádán prstencový prostor 17, do kterého se přivádí stlačený vzduch. Při vykonávání své chladicí a uzavírací funkce proudí tlakový vzduch kolem úložných míst přestavovacího hřídele 19 a dostává se přes úložnou štěrbinu jednak do proudu plynu a jednak do okolního ovzduší.

Jak je patrno z obr. 2 a zejména z obr. 4, je tětiva 3 každé přestavitelné rozváděči lopatky 18 menší než největší průměr odpovídajícího přestavovacího hřídele 19. Při pohledu v axiálním směru je profil přestavitelné rozváděči lopatky 18 zcela uvnitř radiálního vnějšího obrysu odpovídajícího přestavovacího hřídele 19. Tak lze jednotku, která je tvořena přestavíte lnou rozváděči lopatkou 18 a přestavovacím hřídelem 19, demontovat jako celek z úložného otvoru 13·

Aby se zabránilo vůli na volném čelním konci přestavitelných rozváděčích lopatek 18, je každá prestavná jednotka vytvořena uvnitř úložného otvoru 13 axiálně posuvně» Jak je patrno z obr. 7, jsou přestavovací hřídele 19 vytvořeny jako duté hřídele. Uvnitř jejich dutiny jsou upraveny pružné prostředky, zde například šroubovitá pružina 2 2. Tyto pružné prostředky se opírají o prstenec 20, který je vhodným způsobem upevněn na skříni 14. Špička rozváděči lopat15 je prostřednictvím tohoto pružného prostředku přitlačována ná protilehlou stěnu 23 kanálu skříně 14.

Vlastní přestavování přestavitelných rozváděčích lopatek 18 v mříži se uskutečňuje prostřednictvím výkyvných pák 21. Vždy dvě sousedící výkyvné páky 21 jsou navzájem spojeny prostřednictvím spojovacího elementu, aby se zajistil synchronní výkyvný pohyb těchto výkyvných pák 21. U provedení, které je znázorněno na obr, 2 až 6 se přitom jedná o ploché lamely 2i s kolíky. Kolíky zasahují do odpovídajících vybrání ve výkyvných pákách 21. V místech jejich upevnění vytvářejí společně s výkyvnou pákou 21 osu 25 otáčení. Aby všechny výkyvné páky 21 vykonávaly shodný úhlový pohyb, musí být vzdálenost A os mezi osami 25 otáčení spojovacího elementu stejná, případně musí odpovídat vzdálenosti B os mezi dvěma sousedícími přestavovacími hřídeli 19.

U příkladu provedení jsou lamely vytvořeny dvoudílné. Obě části 24* a 24** jsou v místě svého spojení opatřeny třetím otočným kloubem 26. Takové spojovací elementy mohou dobře kompenzovat výrobní a montážní nepřesnosti a rozdílnou tepelnou průtažnost, jak je to zdůrazněno na obr. 4.

Úhlové přestavování výkyvných pák 21 se uskutečňuje neznázorněnými ovládacími prostředky, které jsou známé například z konstrukce kompresorů. Jak je patrno z obr. 3, může být k tomuto účelu například upraven v záběru s prodlouženou výkyvnou pákou 21a píst. Fřěstavování se potom uskutečňuje s výhodou automaticky v závislostech na provozních parametrech, jako například v závislosti na plnicím tlaku, počtu otáček atd.

Na obr. 5 je znázorněn dílčí pohled, ve kterém je vyobrazena mříž ve zcela otevřeném stavu. Nikoli radiální poloha vstupních hran lopatek zde nemá žádný význam, protože mříž je ovlivňována stejně spirálou se správným úhlem přitékání.

Na obr. 6 je znázorněn dílčí pohled, ve kterém je mříž vyobrazena ve zcela uzavřené poloze, která odpovídá nejtnonsímu provoznímu dílčímu zatížení.

Na obr. 8 je znázorněna varianta provedení, u které jsou spojovací elementy vytvořeny jako řetězové články 24b válečkového řetězu. Řetězové klouby vytvářející čepy jsou osy 25 otáčení spojovacího elementu a výkyvné páky 21b jsou vytvořeny jako řetězová kola.

Claims (23)

1. PATENTOVÉ

   ROKY

   W-9t

   O o

   czx

   4C in n«

   1. Radiálně protékaná turbina dmýchadla na výfukové plyny s radou jednotlivě přestavitelných rozváděčích lopatek, které jsou natáčitelné prostřednictvím vždy jednoho ve skříni uloženého přestavovacího hřídele, přičemž každý přestavovací hřídel je ovladatelný prostřednictvím výkyvné páky, vyznačující se tím, že vždy dvě sousedící výkyvné páky (21, 21b) jsou spojeny prostřednictvím spojovacího elementu (24, 24b), přičemž tyto spojovací elementy mají v místě svého upevnění s výkyvnou pákou (21, 21b) osu (25) otáčení, a přičemž vzdálenost (A) mezi osami (25) otáčení spojovacího elementu odpovídá vzdálenosti (B) os mezi dvěma sousedícími přestavovacími hřídeli (19).
2. 2. Radiálně protékaná turbina dmýchadla na výfukové plyny podle nároku 1, vyznačující se tím, že spojovací elementy jsou ploché lamely (24) s kolíky, přičemž kolíky zabírají do odpovídajících otvorů ve výkyvných pákách (21, 21a, 21b).
3. 3. Radiálně protékaná turbina dmýchadla na výfukové plyny podle nároku 2, vyznačující se tím, že lamely (24*, 24**) jsou vytvořeny dvoudílné a jsou opatřeny třetím otočným kloubem (26).
4. 4. Radiálně protékaná turbina dmýchadla na výfukové plyny podle nároku 1, vyznačující se tím, že spojovací elementy jsou řetězové články (24b) válečkového řetězu, přičemž čepy vytvářející řetězové klouby tvoří osy (25) otáčení spojovacího elementu a výkyvné páky (21b) jsou vytvořeny jako řetězová kola.

   3. Radiálně protékaná turbina dmýchadla na výfukové plyny podle nároku 1, vyznačující se tím, že tětiva (3) každé přestavitelně rozváděči lopatky (13) je menší než největší průměr příslušného přestavovacího hřídele (19) a při pohledu v osovém směru je lopatkový profil každé přestavitelně rozváděči lopatky (18) zcela uvnitř radiálního vnějšího obrysu odpovídajícího přestavovacího hřídele (19).

   6. Radiálně protékaná turbina dmýchadla na výfukové plyny podle nároku 5, vyznačující se tím, že rozváděči lopatka (18) s příslušným přestavovacím hřídelem (19) a výkyvnou pákou (21) vytvářejí přestavovací jednotku a jsou vytvořeny z jednoho kusu.

   7. Radiálně protékaná turbina dmýchadla na výfukové plyny podle nároku 1, vyznačující se tím, že každá přestavovací jednotka je axiálně posuvná a prostřednictvím pružiny (22) je přitlačitelná na stěnu (23) kanálu skříně (14).

   8. Radiálně protékaná turbina dmýchadla na výfukové plyny podle nároku 1, vyznačující se tím, že každý přestavovací hřídel (19) je opatřen dvěma sousedícími úložnými místy, mezi kterými je upraven tlakovým vzduchem ovlivňovaný prstencový prostor (17).

   3 2 Z N A ii použitých vztahových znaků :

   1 vznětový motor

   2 sběrná nádrž spalin

   3 výfukové potrubí

   4 turbina
5. 5 kompresor
6. 6 potrubí plnicího vzduchu
7. 7 sběrná nádrž plnicího vzduchu
8. 8 obtosové potrubí
9. 9 regulační orgán IX kanál

   12 hlava
10. 13 úložný otvor
11. 14 skříň
12. 15 rozváděči lopatka
13. 16 rotor
14. 17 prstencový prostor
15. 18 přestavitelné rozváděči lopatka
16. 19 přestavovací hřídel
17. 20 prstenec
18. 21 výkyvná páka

    21a prodloužená výkyvná páka 21b výkyvná páka
19. 22 pružina
20. 23 stěna kanálu

    34 spojovací element; lamela
21. 24 spojovací element; lamela 24*' spojovací element; lamela 24b řetězový článek •nad • A

    JA13IN1SV1A 5 0Η3ΛΟ·3 XWQHd avy o

    I

    7 6 .111 X Z oisoa

    I -. s β I L 1 o /j
22. 25 osa otáčení
23. 26 otočný kloub

    A vzdálenost B vzdálenost os 3 tětiva