Способ работы двигателя дизель-электрической установки и двигатель дизель-электрической установки

 

1. Способ работы двигателя дизельэлектрической установки путем расширения выпускаемых из цилиндров отработавших газов в турбине, использования полученной работы для сжатия воздуха в компрессоре и подачи сжатого воздуха в цилиндры, охлаждения цилиндров водой, циркулирующей в системе охлаждения, заполнения резервуара , под давлением дополнительным рабочим телом и подачи последнего в турбину на режимах разгона турбокомпрессорной группы, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, резервуар заполняют водой из системы охлаждения двигателя , воду в резервуаре дополнительно подогревают и в процессе подачи в турбину испаряют путем снижения давления. (Л СП со ю 00 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН з(я> F 02 В 37/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ:

Н ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 3466012/25-06 (22) 07.07.82 (46) 07.12.83. Бюл. № 45

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) В. Г. Кривов, С. А. Синатов, А. Н. Орлов, С. Д. Гулин, Ф. Г. Ким и А. Ф. Мусатов (53) 621.43.052 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 209917, кл. F 02 D 23/02, 1966.

2. Патент США № 2921431, кл. 60 — 606, опублик. 1960. (54) СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ

ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКОЛ УСТАНОВКИ И ДВИГАТЕЛЬ ДИЗЕЛЬ-ЭЛЕКТРИЧЕСКОЛ УСТАНОВКИ.

„„SU„„1059234 A (57) 1. Способ работы двигателя дизельэлектрической установки путем расширения выпускаемых из цилиндров отработавших газов в турбине, использования полученной работы для сжатия воздуха в компрессоре и подачи сжатого воздуха в цилиндры, охлаждения цилиндров водой, циркулируюгцей в системе охлаждения, заполнения резервуара. под давлением дополнительным рабочим телом и подачи последнего в турбину на режимах разгона турбокомпрессорной группы, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, резервуар заполняют водой из системы охлаждения двигателя, воду в резервуаре дополнительно подогревают и в процессе подачи в турбину испаряют путем снижения давления.

1059234

15

25

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что дополнительный подогрев воды в резервуаре производят теплом отработавших газов, расширившихся в турбиие.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный подогрев воды в резервуаре производят электрической энергией, вырабатываемой установкой.

4. Двигатель дизель-электрической установки, содержащий по меньшей мере один турбокомпрессор с выхлопным трубопроводом, водяную систему охлаждения и резервуар, заполненный под давлением дополнительйым рабочим телом и подключенный к

Изобретение относится к машиностроению, в частности дизелестроеиию, а йменно к устройствам для регулирования наддува дизеля на переходных режимах.

Известен способ работы двигателя дизель-электрической установки путем расширеиия выпускаемых из цилиндров полученной работы для сжатия воздуха в компрессоре и подачи сжатого воздуха в цилиндры, охлаждения цилиндров двигателя водой, циркулирующей в системе охлаждения, заполнения резервуара под давлением дополнительным рабочим телом и подачи последнего в компрессор на режимах разгона турбокомпрессорной группы. ,Устройство для реализации способа содержит средства для дозироваиия количества подаваемого в компрессор сжатого рабочего тела, в качестве рабочего тела используется сжатый воздух, который, вытекая из сопел, действует на лопатки колеса компрессора, разгоняя турбокомпрессор.

Смешиваясь с воздухом, который нагнетается компрессором, этот воздух служит добавкой к воздуху, подаваемому в цилиндры, и дополнительно улучшает воздухоснабжение дизеля на переходных режимах (1 ) .

Однако на получение сжатого воздуха необходимо затрачивать мощность двигате ля при его работе иа установившихся режимах, что сНижает его экоНомичНость, а кроме того, наличие специального компрессора для сжатия дополнительного рабочего тела (воздуха) и наличие привода компрессора усложняют дизель-электрическую установку в целом.

Сократить время разгоНа турбокомпрессорной группы позволяет способ работы двигателя дизель-электрической устайовки путем расширения выпускаемых из цилиндров газов в турбине, использования полутурбине турбокомпрессора через запорный орган, связайный с задатчиком режима работы двигателя, отличающийся тем, что резервуар выполнен в виде водяной рубашки, охватывающей выхлопной трубопровод турбокомпрессора и сообщенной с системой водяного охлаждения двигателя, а запорный орган выполнен в виде дросселя.

5. Двигатель по п. 4, отличающийся тем, что ои снабжен по меньшей мере одним электрическим нагревателем, который уствновлей в водяной рубашке, охватывающей выхлопной трубопровод турбокомпрессора.

2 чеииой работы для сжатия воздуха в компрессоре и подачи сжатого воздуха в цилийдры, охлаждения цилиндров водой, циркулирующей в системе охлаждения, заполнения резервуара под давлением дополнительным рабочим телом и подачи последнего в турбину иа режимах разгона турбокомпрессорной группы. В качестве рабочего тела используются продукты сжигания топлива в сжатом воздухе.

Устройство для реализации этого способа содержит по меньшей мере один турбокомпрессор с выхлопным трубопроводом, водяную систему охлаждения и резервуар, заполненный воздухом под давлением и подключенный к турбиие через запорный орган, связанный с задатчиком режима работы двигателя. Между резервуаром и турбиной установлена камера сгорания (сжигания) топлива в сжатом воздухе, повышающая потенциальную энергию сжатого рабочего тела, чем и достигается сокращение времени разгона турбокомпрессорной группы (21.

Однако в этом случае требуется затрачивать мощность установки на сжатие воздуха для заполнения резервуара и расходовать топливо иа его сжигание в сжатом воздухе, а наличие дополнительной камеры сгорания и компрессора для заполнения резервуара усложняют установку.

Целью изобретения является повышение экономичности установки.

Для достижения поставленной цели согласно способу работы двигателя дизельэлектрической установки путем расширения выпускаемых из цилиндров отработавших газов в турбиие, использования полученной работы для сжатия воздуха в компрессоре и подачи сжатого воздуха в цилиндры, охлаждения цилиндров водой, циркулирующей в системе охлаждения, заполнейия резервуара!

059234 под давлением дополнительным рабочим телом и подачи последнего в турбину на режимах разгона турбокомпрессорной группы в качестве рабочего тела резервуар заполняют водой из системы охлаждения двигателя, воду в резервуаре дополнительно подогревают и в процессе подачи. в турбину испаряют путем снижения давления.

При этом дополнительный подогрев воды в резервуаре может производиться теплом отработавших газов, расширившихся в турбине. Причем, дополнительный подогрев воды может производиться электрической энергией, вырабатываемой установкой.

В двигателе дизель-электрической установки, содержащем по меньшей мере один турбокомпрессор с выхлопным трубопроводом,. водяную систему охлаждения и резервуар, заполненный под давлением дополнительным рабочим телом и подключенный к турбине турбокомпрессора через запорный орган, связанный с задатчиком режима работы двигателя, резервуар выполйен в виде водяной рубашки, охватывающей выхлопной трубопровод турбокомпрессора и сообщенной с системой водяного охлаждения двигателя, а запорный орган выполнен в виде дросселя.

Кроме того, двигатель может быть снабжен по меньшей мере одним электрическим нагревателем, который установлен в водяной рубашке, охватывающей выхлопной трубопровод турбокомпрессора.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого двигателя; на фиг. 2 — узел 1 иа фиг. 1.

Резервуар 1 перегретой воды выполнен в виде водяной рубашки, охватывающей выхлопной трубопровод 2, который снабжен второй ветвью 3 и подключен к турбиие 4 турбокомпрессора через узел разветвления 1, снабженный поворотной заслонкой 5. Турбина 4 кинематически связана с компрессором 6 и образует с ним турбокомпрессор.

Сжатый в компрессоре воздух подают в цилиндры двигателя 7, а отработавшие в цилиндрах двигателя газы расширяют в турбине 4. Для. периодического заполнения резервуара 1 водой служит трубопровод 8, сообщенный с системой водяного охлаждения двигателя (не показана). Внутренняя .полость резервуара подключена к турбине 4

1 турбокомпрессора паропроводами 9, между которыми и резервуаром установлен дроссель, выполненный в виде электромагнитного клапана 10, который связан с задатчиком режима работы двигателя (ие показан) и яв/ляется одновременно запорным органом.

В водяной рубашке установлен по меньшей мере один электрический нагреватель 11, подключенный к резервному источнику энергоснабжения.

В процессе работы двигателя выпускаемые из его цилиндров отработавшие газы расширяются в турбине 4. Полученная в турбине работа используется для привода компрессора 6, из которого сжатый воздух подают на наддув цилиндров двигателя.

Цилиндры снаружи охлаждают водой, циркулирующей в системе охлаждения. Резервуар 1 постоянно заполнен водой, находящейся в системе охлаждения под давлением и, в случае ее расходования, пополняется через трубопровод. Эту воду при работающем двигателе 7 перегревают отходящими газами, пропускаемыми через выхлопной трубопровод 2. Температура воды при этом поддерживается в заданных пределах путем периодического открытия-закрытия заслонки 5. При неработающем дизеле перегрев воды осуществляют с помощью электронагревателя 11.

В момент наброса на двигатель полной или частичной нагрузки по команде от задатчика режима работы двигателя срабатывает электромагнитный клапан 10, соединяющий водяную полость резервуара 1 с проточной частью газовой турбины 4. При этом давление понижается, что сопровождается интенсивным парообразованием. Образующийся пар по паропроводам 9 направляется для ускорения разгона ротора турбокомпрессора, что приводит к улучшению воздухоснабжения двигателя в переходном режиме его работы.

Применение предлагаемого способа работы и устройства для его осуществления обеспечивает существенное повышение экономичности за счет сокращения затрат энергии на собственные нужды, а также уменьшение массогабаритных показателей, за счет уменьшения размеров резервуара дополнительного рабочего тела и исключения автономного нагнетателя с его приводом для заполнения резервуара.

ВНИИПИ Заказ 9786/36

Тираж 550 Подписное

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4