Устройство для перепуска отработавших газов в двухтопливном двигателе внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом

 

Изобретение может быть использовано в двухтопливных двигателях внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом. Устройство содержит привод управления, выпускной коллектор и перепускной орган с отводным патрубком подачи отработавших газов в газовую турбину и обводным патрубком. Перепускной орган снабжен клапаном двойного действия для перекрытия входного отверстия отводного или обводного патрубка. Клапан выполнен в виде поворотной заслонки с рычагом, жестко закрепленным на оси клапана и связанным с приводом управления, включающим управляющий элемент и исполнительный механизм. Управляющий элемент состоит из источника питания, ключа переключателя обмоток, двух независимых обмоток, сердечника, штока и двух предельных выключателей. Шток жестко связан с сердечником. Предельные выключатели установлены на торцевых крышках, один конец каждой обмотки подсоединен к массе, а вторые концы подсоединены через предельные выключатели и ключ переключения обмоток к разным клеммам источника питания. Исполнительный механизм состоит из установленного на оси вращения двуплечего рычага, тяги, рычага и блокирующего узла. Один конец двуплечего рычага шарнирно связан со штоком управляющего элемента, а второй конец двуплечего рычага шарнирно связан посредством тяги с рычагом, жестко закрепленным на оси клапана. Технический результат заключается в обеспечении подачи отработавшего газа при работе на жидком топливе в обводной патрубок, а при работе на газообразном топливе - в отводной патрубок и далее в турбину, а также в обеспечении простоты управления и повышении надежности устройства. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению может быть использовано в двухтопливных двигателях внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является техническое решение, раскрытое в патенте (См. патент РФ N 2031220, 6 F 02 B 37/00, от 20.03.95 г.) и представляющее собой устройство для перепуска отработавших газов в двухтопливном двигателе внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, содержащее привод управления, выпускной коллектор и перепускной орган с отводным патрубком подачи отработавших газов в газовую турбину и обводным патрубком.

Недостатком известного устройства является отсутствие описания средств, которые обеспечивали бы подачу отработавшего газа при работе на жидком топливе в обводной патрубок, а при работе на газообразном топливе - в отводной патрубок и далее в газовую турбину.

При создании настоящего изобретения решалась техническая задача создания средств, обеспечивающих подачу отработавшего газа при работе на жидком топливе в обводной патрубок, а при работе на газообразном топливе - в отводной патрубок и далее в газовую турбину, а также обеспечивающих простоту управления и высокую надежность работы устройства.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном устройстве для перепуска отработавших газов в двухтопливном двигателе внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, содержащем привод управления, выпускной коллектор и перепускной орган с отводным патрубком подачи отработавших газов в газовую турбину и обводным патрубком, перепускной орган снабжен клапаном двойного действия для перекрытия входного отверстия отводного или обводного патрубков, клапан выполнен в виде поворотной заслонки с рычагом, жестко закрепленным на оси клапана, связанным с приводом управления, включающим управляющий элемент и исполнительный механизм. Управляющий элемент состоит из источника питания, ключа переключения обмоток и помещенных в цилиндрический корпус с торцовыми крышками двух независимых обмоток, сердечника, штока, двух предельных выключателей, при этом шток жестко связан с сердечником и проходит через отверстие в одной из торцовых крышек, предельные выключатели установлены на торцовых крышках, один конец каждой обмотки подсоединен к массе, а вторые концы подсоединены через предельные выключатели и ключ переключателя обмоток к разным клеммам источника питания. Исполнительный механизм состоит из установленного на оси вращения двуплечевого рычага, тяги, рычага и блокирующего узла, при этом один конец двуплечевого рычага шарнирно связан со штоком управляющего элемента, а второй конец двуплечевого рычага шарнирно связан посредством тяги с рычагом, жестко закрепленным на оси клапана. Блокирующий узел может быть выполнен по одному из трех вариантов. В первом варианте блокирующий узел состоит из сектора, жестко закрепленного на двуплечем рычаге, и фиксатора, выполненного в виде конуса с пружиной и нажимным винтом, а на дуговой поверхности сектора выполнено два углубления под конус фиксатора. Во втором варианте блокирующий узел состоит из фиксатора, выполненного в виде конуса с пружиной и нажимным винтом, а на штоке сердечника выполнено два углубления под конус фиксатора. В третьем варианте блокирующий узел состоит из стойки, закрепленной на двуплечем рычаге и снабженной возвратной пружиной.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства с первым вариантом блокирующего узла, а на фиг. 2 и 3 - второй и третий варианты блокирующего узла.

Устройство для перепуска отработавших газов в двухтопливном двигателе внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом состоит из перепускного органа 1, рабочая камера 2 которого сообщается с подводящим патрубком 3, обводным патрубком 4 и отводным патрубком 5 подачи отработавшего газа в турбокомпрессор 6. Для перекрытия входного отверстия обводного патрубка 4 или отводного патрубка 5 перепускной орган снабжен клапаном двойного действия, состоящим из оси 7, один конец которой выходит за пределы перепускного органа 1, рычага 8, жестко закрепленного одним концом на оси 7, и поворотной заслонки 9, жестко закрепленной на втором конце рычага 8. Рабочие поверхности заслонки 9 могут быть выполнены в виде усеченных конусов 10 и 11. Подводящий патрубок 3 подсоединен к выпускному коллектору 12, а обводной патрубок 4 - к выпускному трубопроводу 13.

Рабочее положение заслонки 9 задается с помощью управляющего элемента, который содержит источник питания (на фиг. 1 не показан) и цилиндрический корпус 14 с торцовыми крышками 15 и 16, внутри которого по оси размещен сердечник 17 со штоком 18, проходящим наружу через отверстие в крышке 15. Вокруг сердечника 17 на обечайках 19 и 20 размещены две независимые обмотки 21 и 22, по одному концу которых подсоединены к массе 23, а два других конца соединены через предельные выключатели 24 и 25, установленные на внутренних поверхностях торцовых крышек 15 и 16 соответственно, и далее через ключ переключателя обмоток (на фиг. 1 не показано) к разным клеммам 26 и 27 источника питания (на фиг. 1 не показано).

Использованный механизм для передачи усилия от управляющего элемента 14 к заслонке 9 выполнен в виде кинематически связанных между собой двуплечего рычага 28, установленного на оси вращения 29, тяги 30 и рычага 31, жестко установленного на оси 7 заслонки 9. Один конец 32 двуплечего рычага 28 шарнирно соединен со штоком 18 сердечника 17, другой - 33 через тягу 30 соединен с рычагом 31.

Устройство снабжено блокирующим узлом, который может быть выполнен по одному из трех предлагаемых вариантов. В первом варианте блокирующий узел состоит из сектора 34, жестко закрепленного на двуплечем рычаге 28 и фиксатора, выполненного в виде конуса 35 с пружиной 36 и нажимным винтом 37, а на дуговой поверхности сектора выполнено два углубления 38 и 39 под конус фиксатора. Во втором варианте (фиг. 2) блокирующий узел состоит из фиксатора, выполненного в виде конуса 40 с пружиной 41 и нажимным винтом 42, а на штоке 18 выполнено два углубления 43 и 44 под конус фиксатора. В третьем варианте (фиг. 3) блокирующий узел состоит из стойки 45, закрепленной на двуплечем рычаге 28 и снабженной обратной возвратной пружиной 46.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При работе двигателя на газообразном топливе ключ переключателя обмоток устанавливается в положение "газ", электрическая цепь (источник питания - ключ переключателя обмоток - предельный выключатель 25 - обмотка 22) замыкается и под действием электромагнитного поля, возникающего при прохождении в данной цепи тока, сердечник 17 перемещается к предельному выключателю 25, приводя в движение кинематическую цепь (шток 18 - двуплечий рычаг 28 - тяга 30 - рычаг 31 - ось 7 - рычаг 8 - заслонка 9). В результате этого происходит перекрытие входного отверстия обводного патрубка 4, после чего сердечник выключает предельный выключатель 25, обесточивая электрическую цепь, а кинематическая цепь фиксируется блокирующим узлом, что предотвращает тем самым произвольный поворот заслонки 9 и открытие входного отверстия обводного патрубка 4. Отработавшие газы из выпускного коллектора 12 и подводящего патрубка 3 направляются через отводной патрубок 5 в турбокомпрессор 6, вращая рабочее колесо газовой турбины, обеспечивая тем самым газотурбинный наддув. После турбокомпрессора отработавший газ подается в глушитель.

При работе двигателя на жидком топливе ключ переключателя обмоток устанавливается в положение "Бензин", электрическая цепь (источник питания - ключ переключателя обмоток - предельный выключатель 24 - обмотка 21) замыкается и под действием электромагнитного поля, возникающего при прохождении в данной цепи тока, сердечник 17 перемещается к предельному выключателю 24, приводя в движение кинематическую цепь (шток 18 - двуплечий рычаг 28 - тяга 30 - рычаг 31 - ось 7 - рычаг 8 - заслонка 9). В результате этого происходит перекрытие входного отверстия отводного патрубка 5, после чего сердечник выключает предельный выключатель 24, обесточивая электрическую цепь, а кинематическая цепь фиксируется блокирующим узлом, что предотвращает тем самым произвольный поворот заслонки 9 и открытие входного отверстия отводного патрубка 5. Отработавший газ из выпускного коллектора 12 и подводящего патрубка 3 направляется через обводной патрубок 4 и выпускной трубопровод к глушителю.

Формула изобретения

1. Устройство для перепуска отработавших газов в двухтопливном двигателе внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом, содержащее привод управления, выпускной коллектор и перепускной орган с отводным патрубком подачи отработавших газов в газовую турбину и обводным патрубком, отличающееся тем, что перепускной орган снабжен клапаном двойного действия для перекрытия входного отверстия отводного или обводного патрубка, клапан выполнен в виде поворотной заслонки с рычагом, жестко закрепленным на оси клапана, связанным с приводом управления, включающим управляющий элемент и исполнительный механизм, управляющий элемент состоит из источника питания, ключа переключателя обмоток и помещенных в цилиндрический корпус с торцовыми крышками двух независимых обмоток, сердечника, штока, двух предельных выключателей, при этом шток жестко связан с сердечником и проходит через отверстие в одной из торцовых крышек, предельные выключатели установлены на торцовых крышках, один конец каждой обмотки подсоединен к массе, а вторые концы подсоединены через предельные выключатели и ключ переключателя обмоток к разным клеммам источника питания, исполнительный механизм состоит из установленного на оси вращения двуплечего рычага, тяги, рычага и блокирующего узла, при этом один конец двуплечего рычага шарнирно связан с штоком управляющего элемента, а второй конец двуплечего рычага шарнирно связан посредством тяги с рычагом, жестко закрепленным на оси клапана.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блокирующий узел состоит из сектора, жестко закрепленного на двуплечем рычаге, и фиксатора, выполненного в виде конуса с пружиной и нажимным винтом, а на дуговой поверхности сектора выполнены два углубления под конус фиксатора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блокирующий узел состоит из фиксатора, выполненного в виде конуса с пружиной и нажимным винтом, а на штоке управляющего элемента выполнены два углубления под конус фиксатора.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блокирующий узел состоит из стойки, закрепленной на двуплечем рычаге и снабженной возвратной пружиной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3