Z czego jest turbina?

Turbina składa się z trzech głównych elementów: strony zimnej, ciepłej oraz z rdzenia. Natomiast strona zimna składa się z: koła kompresji, części aluminiowej, a także ze specjalnego zaworu upustowego. Z kolei strona gorąca, która znajduje się od strony wydechowej, składa się z wirnika i części żeliwnej – w związku z wysoką temperaturą spalin elementy te muszą być wykonane z odpornych materiałów. Obie strony: ciepła i zimna połączone są korpusem wraz z wałkiem i jego łożyskowaniem. Z racji tego, że łożyska w turbinie pracują i są chłodzone filmem olejowym, to jego jakość i ilość są kluczowymi elementami.

Turbosprężarka – budowa, materiały, warunki pracy - Co to jest turbina

Budowa turbosprężarki jest stosunkowo prosta, składa się ona z: wałka turbosprężarki, pierścieni uszczelniających, ślizgowego i oporowego łożyska, kadłuba środkowego, kadłuba sprężarki i turbiny, a także z wirnika turbiny i wirnika sprężarki. Najczęstszym materiałem do wykonania kadłubów turbin jest Niresist, ponieważ charakteryzuje się on wysoką odpornością na ścieranie, korozję oraz wysoką temperaturę. Do wykonania wirnika turbin stosuje się Inconel lub tytan, które charakteryzują się również żaroodpornością i odpornością na korozję. Z kolei wałki turbosprężarek wykonywane są ze stali chromowo-niklowo-wolframowej. Turbina pracuje w bardzo ciężkich warunkach – prędkości obrotowe dochodzą często powyżej 200 tysięcy obr./min, temperatura spalin należy do wyższych niż w przypadku wydalanych spalin z silników wolnossących.

1. Zasada działania turbosprężarki - Turbosprężarka

Aby napędzić turbinę, wykorzystuje się energię spalin. Spaliny napędzają koło turbiny, które poprzez wał jest połączone z kołem kompresji. Następnie dostarczane powietrze jest sprężane w sprężarce i po schłodzeniu w intercoolerze przez kolektor dolotowy trafia do komory spalania. Dzięki temu zwiększa się gęstość powietrza, czyli rośnie masa ładunku dostarczanego do komory spalania, przez co możliwe jest spalenie większej ilości mieszanki paliwowo-powietrznej – a więc podniesienie mocy silnika.

2. Budowa turbiny – Turbosprężarki - Budowa turbiny

Turbosprężarka to maszyna wirnikowa składająca się ze sprężarki oraz turbiny, które są osadzone na wspólnym wale. Turbina, czyli tzw. część gorąca, nazywana jest często stroną wydechową. Sprężarka, tzw. część chłodna, inaczej strona kompresji, składa się z koła i obudowy. Ich wirniki są sztywno połączone wspólnym wałem. Gazy wylotowe napędzają turbinę, która z kolei napędza wirnik sprężarki sprężającej powietrze przed dostarczeniem go do silnika.

3. Budowa i rodzaje turbin – Turbosprężarki - Turbina samochodowa

Tak naprawdę turbina składa się z dwóch stron: gorącej, zimnej oraz z rdzenia. Jak sama nazwa wskazuje, elementy strony gorącej muszą charakteryzować się wysoką żaroodpornością. To w tej części uwalniana jest energia ze spalin, która następnie napędza sprężarkę.

Za to strona zimna składa się z koła i obudowy, w niektórych rozwiązaniach znajdziemy także zawór upustowy. Wyróżniamy kilka rodzajów turbin: turbosprężarka VNT/VTG, inaczej zwana zmienną geometrią; turbosprężarka z zaworem upustu spalin, czyli „Wastegate”; oraz turbosprężarka „Free float” – inaczej swobodny przepływ.