Система газотурбинного наддува двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - повышение точности регулирования системы газотурбинного наддува двигателя внутреннего сгорания. Двигатель содержит впускной и выхлопной трубопроводы, система наддува включает компрессор, сообщенный воздухонапорным патрубком с впускным трубопроводом двигателя, турбину для привода компрессора, корпус 5 которой заключен в кожух 6 с кольцевым зазором 7. Турбина снабжена газоприемным патрубком 8, связанным с выхлопным трубопроводом двигателя, и выпускной трубой 9, система содержит газовоздушный эжектор 10, активное сопло которого выполнено в виде участка выпускной трубы 9, а пассивное сопло выполнено в виде воздушного патрубка 11, сообщенного с кольцевым зазором 7, и последний сообщен с обоих концов с атмосферой. На стыке кольцевого зазора 7 и воздушного патрубка 11 установлена дроссельная заслонка 12 с возможностью перекрытия кольцевого зазора 7. Кожух 6 выполнен из двух частей: верхней 13 и нижней 14, и кольцевой зазор 7 в верхней части 13 кожуха 6 сообщен при помощи перепускного патрубка 16, с установленным в нем управляемым перепускным клапаном 16, с воздухонапорным патрубком компрессора, причем участок перепускного патрубка 15 на входе в кольцевой зазор 7 выполнен в виде сопла 17. Регулирование теплового состояния корпуса турбины повышает его долговечность и долговечность подшипников ротора турбокомпрессора. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)5 F 02 В 37/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ( ("

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4476333/25-06 (22) 16.08.88 (46) 23.06.90. Бнш. Р 23 (71 ) Белорусский технологический институт им, С,М. Кирова (72) А.В.Жлобич, В.М,Мельник и Э.А.Шешко (53) 621,43-225 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1307066, кл. F 02 В 37/02, 1985 ° (54) СИСТЕМА ГАЗОТУРБИННОГО НАДДУВА

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения — повышение точности регулирования системы газотурбинного наддува двигателя внутреннего сгорания, Двигатель содержит впускной и выхлопной трубопроводы, система наддува включает компрессор, сообщенный воздухонапорным патрубком с впускным трубопроводом двигателя, турбину для привода компрессора, корпус 5 которой заключен в кожух 6 с кольцевым зазором 7.Турбина снабжена газоприемным патрубком 8, связанным с выхлопным трубо„„SU„,, 1573224

2 проводом двигателя, и выпускной трубой 9, система содержит газовоздушный эжектор 10, активное сопло которого выполнено в виде участка выпускной трубы 9, а. пассивное сопло выполнено в виде воздушного патрубка 11, сообщенного с кольцевым зазором 7, и последний сообщен с обоих концов с атмосферой. На стыке кольцевого зазо" ра 7 и воздушного патрубка 11 установлена дроссельная заслонка 12 с возможностью перекрытия кольцевого зазора 7. Кожух 6 выполнен иэ двух чаcòåé: верхней 13 и нижней 14,кольцевой зазор 7 в верхней части 13 кожуха 6 сообщен при помощи перепускного патрубка 15 с установленным в нем управляемым перепускным клапаном

16, с воздухонапорным патрубком компрессора, причем участок перепускного патрубка 15 на входе в кольцевой зазор 7 выполнен в виде сопла 17.Регулирование теплового состояния корпуса турбины повышает его долговечность и долговечность подшипников ротора турбокомпрессора. 3 ил, 1573224

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигатепестроению, в частности к системам наддува двиг ат ел ей, Цель изобретения — повышение точности регулирования теплового состояния корпуса турбины, На фиг.1 представлена система, общий вид; на фиг. 2 — то же, вид со стороны воздушного патрубка; на фиг.3 — то же, вид сбоку.

Система газотурбинного наддува двигателя. содержит впускной 1 и выхлопной 2 трубопроводы, компрессор 3, сообщенный воздухонапорным патрубком с впускным трубопроводом 1 двигателя, турбину 4 для привода компрессора 3, корпус 5 которой заключен в кожух 6 с кольцевым зазором 7 диффузорного типа. Турбина 4 снабжена газоприемным патрубком 8, связанным с выхлопным трубопроводом 2 двигателя, и вы,пускной трубой 9. Система также содержит газовоздушный эжектор 10,активное сопла которого выполнено в виде участка выпускной трубы 9, а пассивное оопло выполнено в виде воздуйного патрубка 11, сообщенного с кольцевым зазором 7, и последний; сообщен с обоих концов с атмосферой, На стыке кольцевого зазора 7 и воздушного патрубка 11 установлена дроссельная заслонка 12 с возможностью перекрытия кольцевого зазора

7, Кожух 6 выполнен из двух частей: верхней 13 и нижней 14, кольцевой зазор 7 в верхней части 13 кожуха 6 сообщен при помощи перепускного патрубка ll5 с установленным в нем управляемым перепускным клапаном 16,с воздухонапорным патрубком компрессора, причем участок перепускного патрубка 15 на входе в кольцевой зазор

7 выполнен в виде сопла 17.

Система газотурбинного наддува двигателя работает следующим образом.

При пуске двигателя и работе на холостом ходу происходит ускоренный разогрев корпуса 5 турбины 4 в кожухе 6, поскольку перепускной клапан

16 закрыт и воздух от компрессора

3 не поступает, входное сечение воздушного патрубка 11 перекрыто дроссельной заслонкой 12, а газовоздушный эжектор 10 отключен от кожуха 6, На этом режиме работы кожух 6 вместе с воздушной прослойкой в кольцевом зазоре 7 образуют теплоиэоляцию корпуса 5 газовой турбины 4, уменьшающую теплоотвод.

С увеличением нагрузки и частоты

5 вращения вала двигателя bio мере поУ .вьппения температуры корпуса 5 газовой турбины 4, открывается дроссельная заслонка 12, при среднем положении которой перекрывается кольцевой зазор 7 в кожухе 6, и газовый эжектор создает поток охлаждающего воздуха из атмосферы по кольцевому зазору 7 в нижней части 14 кожуха 6 через второй конец, что снижает тем-. пературу нижней части корпуса 5 ra15 зовой турбины 4 и тем самым температуру отработавших газов.

При крайнем верхнем положении дроссельной заслонки 12 поток охлаждающего воздуха эжектируется через весь кольцевой зазор 7, образованный в верхней 13 и нижней I4 частях кожуха 6, При работе двигателя в диапазоне повышенных нагрузок и номинальном режиме включительно осуществляется регулирование давления наддува путем перепуска сжатого воздуха, имеющего повьппенную темпер атуру (порядка 400

430 К), из впускного трубопровода 1 по перепускному патрубку 15 через соппо 17 в кольцевой зазор 7, При этом за счет истечения воздуха из сопла 17 с большой скоростью осуществляется подсос воздуха из атмосферы в кольцевой зазор 7, что снижает температуру корпуса 5 турбины 4.

В кольцевом зазоре 7 происходит пе ременивание активного и пассивного воздушных потоков с выравниванием температуры смеси, которая значительно ниже температуры корпуса 5 турбины 4 (порядка 850-950 К).Объединенный воздушный поток охлаждает

45 корпус 5 турбины 4 вплоть до выхода через воздушный патрубок II.

Повышение нагрузки двигателя приводит автоматически к форсированию работы газовоздушного эжектора 10, к усилению охлаждения корпуса 5 турбины 4 и увеличенной подаче воздуха в выпускную трубу 9, что снижает. температуру отработавших газов и концентрацию токсических компонентов в них. Кроме того, воздух может участвовать в .окислительных реакциях в нейтрапиэ аторе (не показан) . Путем . поворота дроссельной заслонки 12 в различные положения достигается точ1573224 ность регулирования теплового состояния газовой турбины А. Дпя изменения положения дроссельной заслонки 12 могут быть использованы датчик,температуры и электронное устройство (не показаны) . Регулирование теплового состояния корпуса газов сй турбины задается величиной располагаемой энергии отработавших газов, при этом повышается долговечность корпуса и подшипников ротора турбокомпрессора.

Кроме того, в системе газотурбинного наддува двигателя не требуется герметизация кожуха, благодаря которому снижается тепловое излучение корпуса турбины в окружающую среду и создается противопожарная защита, а за счет подачи воздуха в отработавшие газы снижается их токсичность.

Формула изобретения

Система газотурбинного наддува двиг ателя внутреннего crop ания, содержащая впускной и выхлопной трубопро- 25 воды, компрессор, сообщенный воздухонапорным патрубком с впускным трубопроводом двигателя, турбину для при- . вода компрессора, корпус которой заключен в ко ух с кольцевым зазором, снабженную газоприемным патрубком, связанным с выхлопным трубопроводом двигателя, и выпускной трубой, и газовоздушный эжектор, активное сопло которого выполнено в виде участка выпускной трубы, а пассивное сопло выполнено в виде воздушного патрубка, сообщенного с кольцевым зазором,причем кольцевой зазор сообщен одним концом с атмосферой, и воздушный патрубок выполнен с дроссельной заслонкой,отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования теплового состояния корпуса турбины, система снабжена перепускным патрубком и управляемым пер епускным клапаном, причем перепускной патрубок подключен к воздухонапорному патрубку компрессора и сообщен с кольцевым зазором, который связан с атмосферой вторым концом, а упр авляем и пер епускной клапан установлен в перепускном патрубке, и дроссельная заслонка размещена на стыке кольцевого зазора и воздушного патрубка с возможностью перекрытия кольцевого э азор а.

1573224

Составитель Н.Лапушкин

Редактор А.Мотыль Техред M.Ходанич Корректор М,Помо

Заказ 1631 Тираж 440 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101