柴油系统增压(3)

2018-11-19 22:26

1.按涡轮壳体是否进行冷却分为水冷式和非水冷式涡轮增压器。其中,水冷式将涡轮壳体做成夹层结构,以通水冷却,防止壳体向外散热及变形,从而保证轴承对中良好,增压器运转稳定。而非水冷式增压器则任其向外散热或在壳体外面包扎隔热材料。通常大型增压器多采用水冷式,小型的则多采用非水冷式。

2.按涡轮型式分类,分为轴流式涡轮增压器和径流式涡轮增压器两种。

大型增压器多采用轴流式涡轮(即燃气在涡轮内的流动方向平行于转子轴方向),如图10-16所示。小型增压器则采用径流式涡轮(燃气在涡轮内沿垂直于转子轴轴线的径向流动),如图 10-17所示。

3.涡轮增压器的压气机多采用离心式压气机。

按轴承布置型式分为外置轴承、内置轴承、内外置轴承和悬臂轴承等四种型式,如图10-18所示。各种轴承布置型式都有其优缺点。

图10-18 轴承布置形式

a) 外置式轴承; b)内置式轴承;c)内外置轴承; d)悬臂式轴承

(二)废气涡轮增压器型号表示法

国产增压器型号由数字和汉语拼音字母组成,具体规定如下:

名义供气量符号 增压比符号 型式代号 实际供气量符号 设计变型符号

1-第1种变形设计 2-第2种变形设计 ? ?

标准状况下实际供气量

P、轴流式J、径流式S、多级涡流 D、低增压Z、中增压G、高增压 标准状况下名义供气量

增压比符号:分别用“D”、“Z”、“G”表示低、中、高增压。习惯上,增压比?k?1.7称为低增压;?k?1.7~2.5为中增压;?k?2.5为高增压。

名义供气量系指在标准状况下,增压器在低增压压比时,压气机接近最佳效率区工作时的供气量(以100m /h为单位,余数 4舍 5入)。供气量大于 1500m/h此时,则取接近5的整倍数表示。

实际供气量系指标准状况下,在指定增压比时,压气机接近最佳效率区工作时的实际供气量

3

3

(以100m /h表示,余数 4舍 5入)。

例如:25GP44为标准大气状况下,实际供气量为4400m3 /h的高增压、轴流式涡轮增压器。该增压器在低增压压比时,其压气机接近最佳效率区工作时的供气量为2500m /h。

二、50DP涡轮增压器结构

图10-19是50DP涡轮增压器的纵剖面图。其标定转速为12000r/min,轴承为外置式。根 据作用的不同,将它分为以下四个组成部分。 (一)涡轮机

涡轮进气壳体1与柴油机两组排气管相接,是废气的入口,废气经此通道平顺地、速度基本不变地流入喷嘴环2。进气壳内有两个互相隔开的通道,以防气流互相干扰,减少气流的脉冲能量损失。壳体内腔铸有水套夹层,以通水冷却,并设有防蚀锌棒(板)保护壳体。

喷嘴环2由内、外两层圆环和径向镶嵌在两环之间的数十片叶片组成。其内环用螺钉紧固于进气壳内端壁上。喷嘴环的作用是将废气的势能部分转变为动能,并使气流具有工作轮叶片所需要的方向。

工作轮叶片3用特殊方法固定在转子轴轮盘k,各叶片叶梢用耐热钢丝穿箍,以防叶片振动。轮盘与转子轴4整体锻造。工作轮的作用是将废气流的动能转换成机械能对转子输出功。涡轮排气壳5在轴向用螺钉与进气壳相连接,其上部为废气排出口;靠压气机一侧的内壁上装有隔热墙,以减少高温废气对压气机工作的不利影响;保护转子轴不受高温废气伤害的轴套用螺钉固定于隔热墙上,并用止口定中;排气壳内腔也铸有水套夹层,以进行冷却。

废气经柴油机排气管导入涡轮机进气壳;在喷嘴环中废气膨胀,其压力和温度下降,速度迅速升高,高速气流按一定方向进入工作轮叶片通道,在其中废气的一部分动能转换成机械能作功,带动涡轮转子轴高速旋转;最后废气经排气壳体排入大气。 (二)压气机

进气过滤器9是为了防止空气中的灰尘等杂质进入压气机中损坏其通流部分的元件,它由铜丝等制成,并分块安装在过滤器壳上,以便于运转中清洗。导气盆10使空气均匀地进入压气机工作轮,它由铝合金压制而成,并在表面装有呢毡,以减少进气噪声。过滤器和导气盆组成了压 气机的进气装置。

导风轮15使气流平顺地由轴向转到径向,以减少流动损失。压气机工作轮16是具有径向叶片的半开式叶轮,导风轮和工作轮用键安装在转子轴上,并用锁紧颈圈14固紧。

扩压器7用螺钉固紧于压气机工作轮前盖6上,后者又用螺钉固紧于内涡壳12上。被压气机叶片甩出的空气流经扩压器,扩压器由叶片部分和无叶部分组成,其通道面积渐扩,使空气速度降低而压力升高。有的增压器为了满足不同柴油机需要,叶片式扩压器有几种不同的叶片进口角和叶轮出口宽度,可供用户选配。

出气蜗壳由内蜗壳12和外蜗壳8组成,其内部通道顺气流流出方向截面是渐扩的,因而使增压空气进一步降速增压。

过滤器壳、内蜗壳和外蜗壳三者用螺钉连接,外蜗壳又用螺钉与涡轮排气壳5相连接。排气壳用托架安装在柴油机上。

导风轮和压气机工作轮被同轴的涡轮机带动作高速旋转,将外界空气自过滤器和导气盆吸入,并带动它高速旋转,使其获得动能,在离心力的作用下被高速甩出,经扩压器、出气蜗壳增压后,送至柴油机进气管。 (三)转子轴及其支承装置

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图10-19 50DP涡轮增压器的纵剖面图

1-涡轮进气壳;2-喷嘴环;3-工作叶片;4-转子轴;5-涡轮排气壳;6-工作轮前盖;7-扩压器;8-外蜗壳;9-进气过滤器;10-导气盆;11、12-内蜗

壳;13-双列球轴承;14-锁紧颈圈;15-导风轮;16-压气机工作叶轮;17-调节螺钉;18-气封环;19-甩油盘;20-单列球轴承;21-油封圈

涡轮机工作轮和压气机工作轮、导风轮装于同一转轴上,它们共同组成涡轮增压器的旋转部分,称为转子。上述转轴称为转子轴。

转子轴4两端用滚动轴承20支承。压气机端是双列球轴承,能承受一定的轴向推力;涡轮机端为单列球轴承,它允许转子轴受热后向涡轮端轴向伸长,冷却后允许其轴向复位。两端轴承上均装有径向减振片,压气机端轴承还装有轴向调整片。

(四)润滑、冷却及密封装置

两端轴承处各有一个封闭式润滑油池,甩油盘19将油池中滑油带起实现飞溅润滑。 轴承的冷却:压气机端为气冷,涡轮端为水冷。

为防止废气漏入涡轮端支承轴承,在该端转轴上装有气封环18,再从压气机端引入一小股增压空气(气封空气)来增加防漏作用,并可冷却转子轴。此外,凡在不同工质的区域分界处,均设有密封装置。

涡轮端有一平衡室B,螺钉17可调节气封空气的大小,调节时以平衡室B外多孔盖板无废气漏出为合适。若该处有废气窜出,说明气封环18严重损坏。

压气机端亦有一平衡室C,以消除压气机工作轮进口处的真空吸力,避免将滑油吸入而污 染空气和使滑油消耗量增大。

三、10ZJ涡轮增压器结构特点

图10-20是10ZJ型涡轮增压器的纵剖面图。其额定转速为47000r/min,轴承采用内置式,主要供135、146型柴油机增压配套使用。

与50DP增压器比较,10ZJ增压器有如下特点。

(一)涡轮机

涡轮壳13既是废气进气壳,也是废气排出壳。废气从喷嘴环16中沿径向流入涡轮叶轮(工作轮)12中的半开式叶片通道膨胀加速,然后从轴向流出涡轮壳。喷嘴环由数十片均匀分布在环状底板上的叶片构成。涡轮叶轮整体制成,用键套装于转子轴上,并用螺母紧固。 (二)压气机

无叶扩压器24的圆筒形部分构成了压气机进气装置,压气机壳1的内部通道使增压空气进一步降速增压,最后将增压空气输出。导风轮和压气机叶轮(工作轮)2制成一体。无叶扩压器的扩压部分仅是一个环形空间。

(三)转子轴及其支承装置

转子轴由两浮动轴承(浮环20和8等)支承,浮环等装在中间壳6上,中间壳除起支承作用外,其内部有水腔和润滑油腔。

在两浮动环的内侧各有一个簧片式卡环7,用以轴向限位。在外侧各有一个游动片21与之相配,游动片端面形状与浮环端面相似,只是很薄,以减少浮环端面磨损;游动片本身有弹性,因而与浮环端面时离时合,且端面又有贮油槽,因而减轻了高速运转中的摩擦。

限制转子轴轴向位置的止推轴承组件是由固定于转子轴的推力盘4,固定于中间壳上的止推轴承3和止推板5所组成。

(四)润滑、冷却及轴封装置

轴承的润滑和冷却用工质分别与柴油机润滑和冷却系统相连通,即采用压力润滑和冷却。压力油从中间壳的中央垂直进入润滑油腔,然后分别流向左右,润滑浮动轴承和止推轴承组后流回油池,再流回柴油机的油底壳。这种润滑方式的缺点是滑油易被污损,使柴油机滑油消耗率高,因此再某些船舶上已采用增压器单独润滑的润滑系统。

图10-20 10ZJ涡轮增压器

l-压气机壳;2-压气机叶轮;3-止推轴承;4-推力盘;5-止推板;6-中间壳;7-卡环;8、20-浮环; 9、21-游动片;10-油封环;11、23-轴封;12-涡轮叶轮;13-涡轮壳;14-盖形螺母;15-平肩螺母;16-喷嘴环;17-涡轮端气封板;18-油封板;19-转子轴;22-压气机端油封板;24-扩压器

图10-21 VTR-0与VTR-1系列增压器的纵剖视图

20-转子轴;21-涡轮机叶轮;25-压气机叶轮;28-扩压器;30-喷嘴环;32、38-滚动轴承;47、48-滑油泵;50-进气壳;60-排气壳;70-隔热墙;72-进气壳;74-蜗壳;80-消音器;82-进气管;505、726-油封;208、702、

705、725-气封;680-支架


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