Силовая установка
Иллюстрации
Реферат
ОЛИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!
ii)794234
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.09.78 (21) 2662236/25-06. с присоединением заявки №
- (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (51) М. Кл.з
F 02 В 37/00
Гооуйарствеииый комитет
СССР (53) УДК 621.43.052 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения (71) Заявитель
М. С. Приходько
Волгоградский, ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт. (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА
Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, и может быть применено в качестве силовой установки различного назначения.
Известны силовые установки, содержащие выхлопной коллектор, подключенный к турбине свободного турбокомпрессора, компрессор которого соединен напорным трубопроводом с входным трубопровдом, с входным трактом двигателя через холодильник и обводным трубопроводом через регенератор с силовой турбиной (1).
В таких силовых установках применяется подогрев в регенераторе перепускаемого по обводному трубопроводу наддувочного 15 воздуха выпускными газами с целью использования энергии в расширительной машине (силовой турбине). Но такие силовые установки имеют плохие пусковые качества и недостаточно полное использование энер- 20 гии выхлопа на частичных режимах.
Известна также силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, дополнительную камеру сгорания, установленную в магистрали выпуска отработав- 25 ших газов, газовую турбину, установленную в той же магистрали и снабженную выхлопным патрубком, кинематически соединенный с газовой турбиной компрессор, подключенный к ресиверу двигателя и к 30 трубопроводу подачи воздуха в дополнительную камеру сгорания, в котором установлен регенератор, подключенный к выхлопному патрубку газовой турбины, и дроссель переменного сечения (2).
В такой силовой установке для улучшения пусковых качеств в магистрали выпуска отработавших газов установлена дополнительная камера сгорания, в которую подается по обводному трубопроводу наддувочный воздух, подогретый в регенераторе за сч т тепла отработавших газов.
Однако в таких силовых установках энергия сжатого воздуха после компрессора частично теряется в дросселе и, кроме того, не используется энергия отработавших газов турбокомпрессора, имеющих высокую температуру после регенератора.
Целью изобретения является повышение экономичности силовой установки за счет более полного использования энергии сжатого воздуха и выхлопных газов.
Для достижения этого дроссель переменного сечения выполнен в виде силовой турбины, кинематически связанной с двигателем, которая установлена в выхлопном патрубке газовой турбины последовательно с регенератором с возможностью смывания наружной поверхности ее корпуса отработавшими газами.
794234
3
На чертеже приведена принципиальная схема описываемой силовой установки.
Магистраль 1 выпуска отработавших газов двигателя 2 внутреннего сгорания подключена через дополнительную камеру сгорания 3 к газовой турбине 4 турбокомпрессора. Компрессор 5, кинематически связанныи с газовой турбиной 4, подключен через орган перекрытия 6 к трубопроводу 7 подачи воздуха в дополнительную камеру сгорания 3 и к ресиверу двигателя 8. Силовая турбина 9 (дроссель переменного сечения) кинематически связана с двигателем 2 и установлена в выхлопном патрубке
l0 газовой турбины 4 последовательно с регенератором 11 с возможностью омывания наружной поверхности ее корпуса отработавшими газами, выходящими из выходного канала регенератора 11. Выпускной патрубок силовой турбины соединен через дополнительный трубопровод 12, являющийся продолжением трубопровода 7 подачи воздуха, с дополнительной камерой сгорания 3, связанной с впускным патрубком газовой турбины 4, выхлопной патрубок 10 которой соединен через поворотные жалюзи 13 с входным каналом корпуса регенератора 11. Силовая установка включает в себя также холодильник 14, обводной трубопровод 15 и электростартер 16.
Силовая установка работает следующим образом.
На неноминальных режимах работы двигателя, характерных для транспортных силовых установок, силовая турбина 9 соединяется с коленчатым валом муфтой сцепления (на чертеже не показана) и на нее перепускается по трубопроводу 7 через регенератор 11 избыточная часть сжатого воздуха от компрессора 5. После расширения в силовой турбине 9 до противодавления на выхлопе в магистрали 1 выпуска отработавших газов сжатый воздух поступает в камеру сгорания 3 в среду выхлопных газов. 1удa же подается и дополнительное топливо для дожигания выхлопных газов и повышения энтальпии продуктов сгорания перед газовой турбиной 4, Дополнительное топливо сжигается в камере в количествах, обеспечивающих поддержание необходимых высоких значений степени наддува и расхода воздуха в компрессоре 5. При этом перед силовой турбиной 9 сжатый воздух подогревается в регенераторе 11 отработавшими газами турбины 4. Этими же отработавшими газами после регенератора 11 путем внешнего омыв ания наружных поверхностей корпуса силовой турбины вблизи ее рабочего колеса воздух подогревается и при расширении на лопатках рабочего колеса турбины для повышения его работоспособности.
Аналогичный перепуск сжатого воздуха осуществляется и при запуске двигателя.
Но в этом случае турбокомпрессор раскру5
15 с0
45 чивается электростартером 16 до момента воспламенения топлива от электросвечи в камере сгорания 3, и часть воздуха, минуя холодильник 14, поступает в двигатель 2 по обводному трубопроводу 15.
На номинальном режиме работы двигателя в органе перекрытия 6 изменяется направление сжатого воздуха только в двигатель 2 через холодильник 14, жалюзи 13 перекрывают входной канал регенератора
11 для выхода отработавших газов в атмосферу (см. положение их в виде пунктирных линий) и силовая турбина отключается от коленчатого вала. В камеру сгорания 3 прекращается подача топлива и она используется как обычный канал, через который проходят выхлопные газы на турбину 4.
Описываемая силовая установка имеет следующие преимущества по сравнению с известной: уменьшаются потери энергии более высокого давления сжатого воздуха при перепуске его в камеру сгорания в среду выхлопных газов более низкого давления; используется полностью перепускаемая часть сжатого воздуха не только в камере сгорания, но и для получения дополнительного крутящего момента через силовую турбину на валу двигателя; в силовой установке более полно используется тепло отработавших газов из турбины турбокомпрессора вследствие выпуска их через регенератор для подогрева сжатого воздуха перед силовой турбиной и через ее корпус — в проточной части; сокращается время запуска путем включения силовой турбины и подогрева воздуха перед ней.
В связи с этим во всех случаях работы двигателя на неноминальных режимах расход топлива в дополнительной камере сгорания описываемой силовой установки будет ниже, а эффективный КПД и экономичность выше, чем в известных силовых установках.
Формула изобретения
1. Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, дополнительную камеру сгорания, установленную в магистрали выпуска отработавших газов, газовую турбину, установленную в той же магистрали и снабженную выхлопным патрубком, кинематически соединенный с газовой турбиной компрессор, подключенный к ресиверу двигателя и к трубопроводу подачи воздуха в дополнительную камеру сгорания, в котором установлен регенератор, подключенный к выхлопному патрубку газовой турбины, и дроссель переменного сечения, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, дроссель переменного сечения выполнен в виде си794234
Составитель В. Козлов
Редактор Т. Загребельная Техред Л. Куклина Корректор Л. Орлова
Заказ 220/11 Изд. № 168 Тираж 581 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5
Типография, пр. Сапунова, 2 ловой турбины, кинематически связанной с двигателем.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что силовая турбина установлена в выхлопном патрубке газовой турбины последовательно с регенератором с возможностью омывания наружной поверхности ее корпуса отработавшими газами.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США № 3103780, кл. 60 — 13, 5 опубл. 1963.
2. Заявка Франции ¹ 2308785, М. кл.а
F 02 В 37/04, 1976 (прототип).