Силовая установка Советский патент 1984 года по МПК F02B37/00 F02G5/02 

Изобретение относится к машиностроению 7 а именно к области создания двигателей внутреннего сгорания с наддувом и утилизацией тепла отработавших газов. Известна силовая установка, соде жащая двигатель внутреннего сгорани с турбокомпрессором наддува и утили зационную паротурбинную установку, парогенератор которой установлен в магистрали выпуска отработавших газов из турбокомпрессора ij . В этой установке паровая турбина связана своим валом с валом турбокомпрессора и ее мощность используется для привода компрессора наддува. Известна также силовая установка содержащая двигатель внутреннего сгорания с турбокомпрессором и утилизационную паротурбинную установку парогенератор которой установлен в магистрали выпуска отработавших газов из турбокомпрессора, а паровая турбина связана с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания через гидравлическую передачу. В этой установке мощность утилизационной установки суммируется с мощностью двигателя и такая установка экономи нее .2 . Однако из-за разности частот вра щения валов и различного закона изменения частот нагрузки силовой установки ее динамические характеристики на переходных режимах не позволяют обеспечить высокую экономичность .двигателя. Частота вращения колен атого вала современного двигателя внутреннего сгорания лежит в пределах 2000 4000 об/мин, частота вращения вала паровой утилизационной турбины - в пределах 40000-80000 об/мин. Такие значения параметров приводят к тому, что зубчатая передача между валом турбины и коленчатым ва лом становится громоздкой, недостаточно надежной и долговечной, При этом большой момент инерции существенно ухудшает динамические ; характеристики двигателя, особенно важные при работе тракторов. Гидравлические объемные передачи обладают малой металлоемкостью, высокой надежностью и хорошими характеристиками по быстродействию, однако частоты вращения 40000- . . -80000 об/мин являются для них недосягаемыми из-за кавитационных раз рушений. Гидродинамические передачи разделенного типа будут для указанного диапазона параметров неконструктивны из-за больших размеров гид роГурбины. Разделенная гидродинамическая передача в известной установ ке 2 выполнена с переменным отношением, регулируемьом по импульсу датчика частоты вращения коленчатого вала, т-.е. отмеченные выше обстоятельства не позволяют выполнить гидротрансформатор с хорошими весовыми и динамическими показателями на переходных режимах. Цель изобретения - повышение экономичности установки путем улучшения динамических характеристик на переходных режимах. Цель достигается тем, что силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с турбокомпрессором наддува и утилизационную паротурбинную установку, парогенератор которой установлен в магистрали выпуска отработавших газов из турбокомпрессора, а паровая турбина соединена своим с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания через гидравлическую передачуу снабжена силовой газовой турбиной, причем гидравлическаяпередача выполнена в виде динамического насоса, расположенного на валу паровой турбины, и объемного гидравлического двигателя, кинематически соединенного с коленчатым валом, а силовая газовая турбина расположена на валу паровой турбины и включена в магистраль выпуска отработавших газов между турбокомпрессором и парогенератором. Динамический насос гидравлической передачи может быть выполнен центробежным, а объемный гидравлический двигатель - роторно-поршевым. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой установки. , Двигатель 1 внутреннего сгорания снабжен турбокомпрессором наддува, состоящим из турбины 2 и компрессора 3, Силовая газовая турбина 4 расположена на валу паровой турбины 5 и на том же валу расположен динамический насос б гидравлической передачи. Насос выполнен центробежным. Объемный роторно-поршневой гидравлический двигатель 7 кинематически соединен с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания посредством муфты 8. К трубопроводу 9, связывающему между собой элементы гидравлической передачи, подключен гидроаккумулятор 10. Утилизационная пароТурбинная установка включает в себя паровую турбину 5, которая соединена с парогенератором 11, а конденсатный насос 12 установки подключен своим выходом к парогенератору 11, а входом - к баку 13. Между баком и паровой турбиной размещен конденсатор 14, Парогенератор установлен в магистрали 15 выпуска отработавших газов турбокомпрессора, а силовая газовай турбина 4 включена в ту же магистраль между турбокомпрессором и парогенератором.

В процессе работы силовой установки отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания поступают в турбину 2 турбокомпрессора и приводимый ею компрессор 3 нагнетает воздух на наддув двигателя внутреннего сгорания. Отработавшие в турбине 2 турбокомпрессора газы по магистрали 15 поступают в силовую газовую турбину 4, где производят работу, а затем поступают в парогенератор 11. Конденсатный насос 11 всасывает конденсат из бака 13 и подает его в парогенератор . Перегретый пар из парогенератора поступает в паровую турбину 5, где производит работу, а затем в конденсатор 14. Конденсат стекает в бак 13. Силовая газовая турбина 4 и паровая турбина 5 приводят

во вращение динамический насос б, который по трубопроводам 9 подает рабочую жидкость в объемный гидрав. лический двигатель 7, мощность которого передается на- коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания. Гидроаккумулятор 10 обеспечивает бескавитационную работу гидравлической передачи.

0

Сочетание динамического насоса с объемным гидравлическим двигателем в гидравлической передаче и наличие силовой газовой турбины улучшают динамические характеристики установки на переходных режимах при изменении режима работы двигателя внутреннего сгорания, что повыилает экономичность установки.

1. СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, содержащай двигатель внутреннего сгорания- с турбокомпрессором наддува и утилизационную паротурбинную устаНОВКУ7 парогенератор которой установлен в магистрали выпуска отработавших газов из турбокомпрессора, а паровая турбина связана своим валом с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания через, гидравлическую передачу, отличающаяс я тем, что, с целью повышения экономичности путем улучшения динамических характеристик на переходных режимах, установка снабжена силовой газовой турбиной, причем гидравлическая передача выполнена в виде динамического насоса, расположенного на валу паровой турбины, и объемного гидравлического двигателя, кинематически соединенного с-коленчатым валом, а силовая газовая тур-, бина расположена на валу паровой турбины и включена в магистраль выпус- « ка отработавших газов между турбо(Л компрессором и парогенератором. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что динамический насос гидравлическо передачи выполнен центробежным, а объемннй гидравлический двигатель - роторнопоршневым.