Турбопоршневой двигатель

 

Изобретение относится к области машиностроения , а именно к двигателям внутреннего сгорания, преимущественно судовым. Целью изобретения является повышение ресурса двигателя за счёт удаления избыточной влаги из наддувного воздуха. Поставленная цель, достигается тем, что турбопоршневой двигатель, содержащий поршневую часть 1, турбину 2, компрессор 3, воздушные трубопроводы 4 и коллектор 7, выпускную магистраль 11, форсунки 5, трубопроводы подачи воды 6, клапаны 20 с исполнительными механизмами, снабжен турбосепаратором 8, трубопроводы 9 и 10 отвода воды которого соединены с выпускной магистралью 11. Турбосепаратор 8 имеет наружную обойму 12 с направляющим аппаратом 13, рабочее колесо 14 и влагоулавливающую камеру 15. Для регулирования расхода воды в воздушном коллекторе 7 установлен датчик температуры 18, соединенный с исполнительным механизмом регулировочного клапана 20.-2 ил. (Л С

с: :.Й

4ф» : °

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 02 В 47/02;

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

""1 / (21) 4922458/23 (22) 29.03.91 (46) 23.01.93. Бюл. ¹ 3 (71) Ленинградский институт водного транспорта (72) О.К. Безюков, Л.В.Тузов, В.А.Вун гис, H.Н.Свистунов и В.С.Хотченков (56) Иванченко H.Н., О.Г.Красовский, С,С.Соколов, Высокий наддув дизелей.: Машиностроение, 1986.

Лазарев Е.А. Эффективность некоторых способов охлаждения и типов охладителей наддувного воздуха в дизеле, Двигателестроение, N 7, 1989., с. 28,29.51, Лебедев О.Н., Сомов В.А., Калашников

С.А. Двигатели внутреннего сгорания речных судов. — М.; Транспорт, с. 176-177, 1990.

Авторское свидетельство СССР

No 1236132, кл, F 02 В 47/02, 1984. (54) ТУРБОПОРШНЕВОР1 ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к области машиностроения. а именно кдвигателям внутрен. Ж„„1789740 Д1 него сгорания, преимущественно судовым.

Целью изобретения является повышение ресурса двигателя за счет удаления избыточной влаги из наддувного воздуха. Поставленная цель достигается тем, что турбопоршневой двигатель. содержащий поршневую часть 1, турбину 2, компрессор

3, воздушные трубопроводы 4 и коллектор 7, выпускную магистраль 11, форсунки 5, трубопроводы подачи воды 6, клапаны 20 с исполнительными механизмами, снабжен турбосепаратором 8, трубопроводы 9 и 10 отвода воды которого соединены с выпускной магистралью 11. Турбосепаратор 8 имеет наружную обойму 12 с направляющим аппаратом 13, рабочее колесо 14 и влагоулавливающую камеру 15. Для регулирования расхода воды в воздушном коллекторе 7 установлен датч 1К температуры 18, соединенный с исполнительным механизмом регулировочного клапана 20.-2 ил. (Л

° .Ъ ;00

vD

Iv

1р ,о >

1789740

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания, преимущественно судовым.

Известно, что форсирование двигателей осуществляется путем повышения их среднего эффективного давления с помощью агрегатов наддува.

Во избежание черезмерного роста тепловых нагрузок деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ), для уменьшения потерь теплоты в охлаждающую жидкость и с отработавшими газами охлаждение наддувочно го воздуха осуществляют с помощью екуперативных теплообменников, Недостатками таких турбопоршневых двигателей являются высокие массогабаритные характеристики рекуперативных теплообменников и сложность регулирования температуры наддувного воздуха.

Известен турбопоршневой двигатель, принятый в качестве прототипа, в котором охлаждение наддувочного воздуха осуществляется путем испарения впрыснутой до или после компрессора воды.

Недостатками этого двигателя являются:

Использование воды из системы охлаждения, содержащей, как правило, антикоррозийные присадки — нитраты, хроматы, полифосфаты, силикаты или молибдаты натрия, что может интенсифицировать абразивный износ ЦПГ и натриево-ванадиевую коррозию выпускных клапанов; попадание на стенки втулки цилиндра капель неиспарившейся воды способствует разрушению масляной пленки и интенсифицирует износ деталей ЦПГ.

Подогрев воды перед впрь ском теплотой отработавших газов снижает количество теплоты, отбираемой от наддувочного воздуха, Целью изобретения является повышение ресурса двигателя за счет удаления избыточной влаги из наддувочного воздуха.

Поставленная цель достигается тем, что в турбопоршневом двигателе, содержащем поршневую часть, турбокомпрессор агрегата наддува, воздушные трубопроводы и коллектор, вь.пускную магистраль, распылительные форсунки и трубопроводы для подачи воды, регулировочные клапаны с исполнительными механизмами, установленные на трубопроводах подачи воды, согласно изобретению, он снабжен турбосепаратором, установлснным в воздушном коллекторе, трубопроводы отвода воды которбго соединены с выпускной магистралью после турбины агрегата наддува. При этом турбосепаратор выполнен со свободно вращающимся рабочим колесом и содержит наружную обойму с направляющим аппаратом, установленную во внутренней полости воздушного коллектора с кольцевым зазором, а на периферии рабочего колеса размещена влагоулавливающая камера, причем кольцевой зазор и влагоулавливающая камера соединены с помощью трубок с выпускной магистралью. В воздушном коллекторе размещен также датчик температуры воздуха наддува, соединенный с исполнительным механизмом регулированного клапана, На фиг.1 показана принципиальная схема турбопоршневого двигателя; на фиг.2— турбосепаратор со свободно вращающимся рабочим колесом, Турбопоршневой двигатель состоит из поршневой части 1, турбины 2 и компрессора 3, воздушного трубопровода 4. Форсунки

5 с трубопровода подвода воды 6 установлены на воздушном трубопроводе 4 или коллекторе 7 перед турбосепаратором"8 со свободно вращающимся колесом, который трубками 9 и 10 соединен с выпускной магистралью 11.

Турбосепаратор 8 имеет наружную обойму 12 с направляющими аппаратом

13, рабочее колесо 14 и влагоулавливающую камеру 15, причем, последние соеди-. нены с выпускной магистралью 11 трубками 9 и 10.

Во внутренней обойме 16 установлены подшипники 17, являющиеся опорами консольного рабочего колеса 14турбосепаратора 8. Для регулирования расхода воды в воздушном коллекторе 7 между компрессором 3 и турбосепаратором 8 установлен термопатрон 18, выполненный легкокипящей жидкостью и соединенный трубкой 19 с исполнительным механизмом регулируемого крана (клапана) 20.

Турбопоршневой двигатель работает следующим образом.

Отработавшие газы из поршневой части

1 двигателя поступают в турбину 2 агрегата поддува, которая передает механическую энергию компрессору 3. В процессе сжатия воздуха в компрессоре 3 происходит повышение его температуры. На вход компрессора 3 или после него с помощью форсунки 5 и трубки подвода воды 6 осуществляется впрыск воды. Капли воды испаряются. отнимая необходимую для этого теплоту от воздуха, тем самым повышая мощность вигателя и снижая его теплонапряженность, В процессе испарения капель в них возрастает концентрация растворенных в воде солей. Для удаления избыточной влаги ис1789740. пользуют турбосепаратор 8, который представляют собой одноступенчатую турбину со свободно вращающимися рабочим колесом 14. Наружная обойма 12 установлена в коллектор 7 с некоторым зазором "б", по- 5 зволяющим улавливать пленочную влагу, двигающуюся по внутренней поверхности воздушного коллектора 7.

Направляющий аппарат t3 обеспечивает закрутку воздушного потока в необ- 10 ходимую сторону вращения рабочего колеса 14, которое установлено консольно во внутренней обойме 16 на подшипниках 17, Капли, встречаясь с рабочим колесом 15

14, отбрасываются на периферию во влагоулавливающую камеру 15. По трубкам 9 и 10 избыточная влага, растворенные в воде соли и пыль сбрасываются в выпускную магистраль 11. 20

Степень удаления дисперсной влаги, частиц соли и пыли достигает 99%.

Вода для охлаждения воздуха может отбираться из санитарной системы судна или после фильтрации (на рис. не показано) из 25 наружного контура системы охлаждения и подводится к форсункам 5 с помощью трубок 6, Регулировка температуры наддувочного воздуха в зависимости от атмосферных 30

Формула изобретения

1. Турбопоршневой двигатель, содержащий поре не вую часть, турбо ком и рессор агрегата наддува, воздушные трубопроводы и коллектор, выпускную магистраль, распылительные форсунки и трубопроводы для подачи воды, соединенные с контуром системы охлаждения, регулировочные клапаны с исполнительными механизмами, установленные на трубопроводах подачи воды,.о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения ресурса двигателя за счет удаления избыточной влаги из наддувочного воздуха, он снабжен турбосепаратором, установленным в воздушном коллекторе, трубопроводы отвода воды которого соединены с выпускной магистралью после турбины агрегата наддува. условий и режима работы турбопоршневого двигателя 1 обеспечивается при помощи термопатрона 18, соединенного трубкой 19 с исполнительным механизмом крана (клапана) 20.

Термопатрон 18 заполнен легкокипящей жидкостью или твердым заполнителем, имеющим высокий коэффициент линейного расширения. Рост температуры наддувочного воздуха сопровождается ростом давления в термопатроне 18, которое по трубке передается в исполнительный механизм (например, сил ьфон ного типа) регулируемого крана (клапана) 20, обеспечивающего его открытие и подачу необходимого для охлаждения наддувочного воздуха количества воды. Регулируя расход от 0 до максимума легко обеспечить приемлемую теплонапряженность и экономичность двигателя как на номинальном, так и на частичных режимах.

Испарительная система охлаждения проста в изготовлении и эксплуатаций, имеет небольшие размеры, массу, стоимость, не создает существенных гидравлических сопротивлений, легко поддается регулированию и автоматизации, может применяться в одно- и двухступенчатых системах наддува и в сочетании с рекуперативными теплообменниками.

2. Двигатель по и.1, о тл и ч а ю шийся тем, что турбосепаратор выполнен со свободно вращающимся рабочим колесом и содержит наружную обойму с направляющим аппаратом, установленную во внутренней полости воздушного коллектора с кольцевым зазором. а на периферии рабочего колеса размещен влагоулавливающая камера, причем кольцевой зазор и влагоулавливающая камера соединены с помощью трубок с выпускной магистралью.

3. Двигатель по п.t. о тл и ч а ю шийся тем, что в воздушном коллекторе размещен датчик температуры воздуха наддува. соединенный с исполнительным механизмом регулировочного клапана.

1789740

Составитель В, Синцов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н, Бучок

Реда кто р О. Стен и на

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

Заказ 338 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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