Силовая установка Советский патент 1983 года по МПК F02G5/00 F01N7/02 

(54 ) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, в частности к устройствам, использующим отходящее тепло двигателей внутреннего сгорания для повышения эффективности и снижения шума.

Известны силовые установки, содержащие двигатель внутреннего сгорания, по меньшей мере два водоподогревателя, установленные в вертикальной выхлопной трубе, подсоединенной изогнутым участком к выпускным органам двигателя, сепаратор, подключенный к выходному участку выхлопной трубы, водяной бак, подсоединенный через силовую магистргшь к сепаратору и к водоподогревателям, циркуляционный насос, напорная магистраль которого подключена к сепаратору и

;К водопрдогревателем,и потребитель тепла 1.

Однако в таких силовых установках

; недостаточно эффективно используется тепло выхлопных газов, так как вода, применяемая для передачи

:энергии в потребители тепла, проходит через водоподогреватели, выпол.ненные в виде трубок, расположенных в выхлопной трубе. Это приводит к снижению эффективности передачи тепла- рт отработавших газов к воде, к увеличению гидравлического сопротивления выхлопной трубы и к сниже.Нию эффективности всей установки в целом.

Цель изобретения - повышение эффективности силовой установки и снижение шума выхлопа.

10

Для достижения поставленной цели в известной силовой установке, содержащей двигатель BHyTpeHjiero сгорания, по меньшей мере два водоподогревателя, установленных: в вертикальной выхлопной трубе, подсоединенной изогну15тым участком к выпускным органам двигателя, сепаратор, подключенный к выходному участку выхлопной трубы, водяной бак, подсоединенный через сливную магистраль к сепаратору и к водо20подогревателям, циркуляционный насос, напорная магистраль которого подключена к сепаратору и к водоподогревателям, и потребитель тепла, каждый водоподогреватель выполнен в виде

25 контактного теплообменника, снабжен форсунками распыла воды и патрубком отвода избыточной воды, потребитель тепла выполнен в виде рекуперативных теплообменников и установлен в на30порной магистрали насоса, изогнутый

часток трубы выполнен с ответвлением, оторое подсоединено к баку, k форунки подключены к напорной магнатали насоса.

Кроме того, в ответвлении изогну:- 5 ого участка установлен автоматичес ий.поплавковый клапан.

Выхлопная труба разделена по длине на участки, контактные теплообенники размещены между участками и каждый из них выполнен в виде поло-Ю го усеченного конуса, к оснований которого прикреплен срез участка выхлопной трубы, а к боковой образующей - форсунка, форсунка ориентирована выходным отверстием напротив среза 15 выхлопной трубы.

При этом форсунка может быть таке снабжена дополнительным выходным отверстг.ем, ориентированным к вершине усеченного конуса.20

На чертеже изображена схема силовой установки.

Силовая установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, два водоподогревателя 2 и 3, вертикальную 25 выхлопную трубу 4, сепаратор 5, водяной бак 6, циркуляционный насос 7, и потребитель тепла 8. В предлагаемой силовой установке выхлопная труба 4 подсоединена изогнутым участ- -зп ком 9 к выпускным органам 10 двигателя 1, сепаратор 5 подключен к выходному участку 11 выхлопной трубы 4, водяной бак 6 подсоединен через сливную магистраль 12 к сепаратору 5 ,г и к водоподогревателям 2 и 3, напорная магистраль 13 циркуляционного насоса 7 подключена к сепаратору 5 и к водоподогревателям 2 и 3. Каждый, водоподогреватель 2 и 3 силовой установки выполнен в виде контактного теплообменника, снабжен форсунками 14 и 15 распыла воды и патрубками 16 и 17 отвода избыточной воды, потребитель 8 тепла выполнен в виде, рекуперативных теплообменников и ус- 45 тановлен в напорной магистрали 13 насоса 7, изогнутый участок 9 трубы 4 выполнен с ответвлением 18, которое подсоединено через трубопровод 19 и сливную магистраль 12 к 50 баку 6, а форсунки 14 и 15 подключены к напорной магистрали 13 насоса 7.

Кроме того, в ответвлении 18 изогнутого участка 9 установлен автоматический поплавковый клапан 20, 55 выхлопная труба 4 разделена по длине на участки 21 и 22, контактные теплообменники размещены между этими участками и каждый из них.выполнен в виде полого усеченного конуса, к 60 основанию 23 и 24 которого прикреплен срез 25 и 26 участка 21 и 22 выхлопной трубы 4, а к боковой образующей 27 и 28 - форсунка 14 и 15. В оиловой установке одна форсунка, 5

например 14, может быть выполнена с одним выходным отверстием 29, ориентированным напротив среза 25 участка 21 выхлопной трубы 4, а другая форсунка, например 15, кроме основного отверстия 30, может быть снабжена дополнительным вых одным отверстием 31, ориентированным к вершине 32 усеченного конуса.Для регулирования форсунок 14 и 15 и очистки водоподогревателей 2 и 3, они снабжены люками 32 и 33. В сливной магистрали 12 перед водяным баком 6 установлен фильтр 34.

Силовая установка работает следующим образом.

Выхлопные газы двигателя 1 внутреннего сгорания с высокой температурой поступают в водоподогреватель 2, выполненный в виде контактного теплообменника, в котором установлена форсунка 14, обеспечивающая тонкий распыл воды в виде факела капель. Эти капли воды испаряются во встречном потоке газа, снижают его температуру и, соответственно, давление. Это приводит к уменьшению шума выхлопа, снижению противодавления потоку газа в трубе 4, улучшению протекания процессов газообмена и к увеличению эффективности процессов сгорания в цилиндре двигателя 1. Избыточная вода, подаваемая форсункой 14 стекает через ответвление 18 и патрубок 16 отвода воды. Эта вода, подогретая до температуры кипения,поступает в бак 6, а из него с помощью, циркуляционного насоса 7 - в потребитель 8 тепла и снова к форсунке 14 В потребителе В тепла (рекуперативном теплообменнике происходит утилиз аци.я тепла, используемого, например, для обогрева транспортного средства или, в случае стационарной установки, для обогрева помещений. В случае избыточного накопления воды в ответвлении 18 автоматический поплавковый клапан 20 всплывает, обеспечивая слив воды.

Из участка 22 трубы 4 парогазовая смесь поступает во второй водоподогреватель 3, где она охлаждается, отдавая тепло воде, распыливаемой форсункой 15. Это способствует дополнительному снижению давления и температуры отработавших газов, а также шума.выхлопа. Неиспарившаяся часть воды, подогревается и поступает через патрубок 17 отвода воды и сливную магистраль 12 в водяной бак 6, повьошая в нем температуру воды.

. В сепа.раторе 5 происходит отделение капель воды, уносимой потоком парогазовой смеси, и дополнительный подогрев воды, поступающей из потребителя 8 тепла по напорной магистрали 13. Выполнение.форсунок 14 и 15 ориентированными выхлопными отверстиями 29 и 30 напротив среза 25 и 26 участков 21 и 22 выхлопной трубы 4, а также выполнение одной из форсунок например 15с дополнительным выходны отверстием 31, ориентированным к вер шине усеченного конуса, способствует лучшему распЕ шиванию воды. Таким образом, в описываемой силовой установке обеспечивается умень шение шума выхлопа и повышение эффек тивности за счет снижения противодавления на выхлопеиз цилиндров дви гателя и повышения степени утилизаци тепла в рекуперативных теплообменник ах. Формула изобретения 1. Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, по меньшей мере два водоподогревателя, установленные в вертикальной выхлопной трубе, подсоединенной изогнутым участком к выпускным органам двигателя, сепаратор, подключенный к выходному участку выхлопной трубы,водяной бак, подсоединенный через сливную магистраль к сепаратору и к водо подогревателям, циркуляционный насос напорная магистраль которого подключе на к сепаратору и к водоподогревателям, и потребитель тепла, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, каждый водоподогреватель выполнен в виде кон|тактного теплообменника, снабжен фор сунками распыла воды и патрубком отвода избыточно fi воды, потребитель тепла выполнен в виде рекуперативных теплообменников и установлен в напорной магистрали насоса, изогнутый участок трубы выполнен с ответвлением, которое, подсоединено к баку, а форсунки подключены к напор«ой магистрсши насоса. 2.Установка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что в ответвлении изогнутого участка установлен автоматический поплавковый клапан. 3.Установка по пп, 1 и 2, о тличающаяся тем, что выхлопная труба разделена по длине на участки, контактные теплообменники размещены между участками и каждый из них выполнен в виде полого усеченного конуса, к основанию которого прикреплен срез участка выхлопной трубы, а к боковой образующейфорсунка. 4.Установка по п. 3, о т л и ч аю щ а я с я тем, что форсунка ориентирована выходным отверстием напротив среза выхлопной трубы. 5.Установка по п. 3, отличающаяся тем, что форсунка снабжена дополнителлным выходным отверстием, ориентированным к вершине усеченного конуса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ливенцев Ф.Л. Силовые установки с двигателями внутреннего сгора ния. Л., Машиностроение, 1969, с. 259, рис. 146.