Приводной агрегат,в частности,для автомобиля Советский патент 1986 года по МПК F02B37/00 F02C5/04 

2.Агрегат по п.1, отличаю- щ и и с я тем, что цилиндр вьшолнеи из сплава легких металлов.

3.Агрегат по п.1, о тли ч а ю- щ и и с я тем, что ряды лопаток вы-- полнены заодно с дисками.

4.Агрегат по п.З, отличаю- щ и и с я тем, что ряды лопаток смещены оДин относительно другого вдоль оси цилиндра и расположены по обе сторойы каждого отверстия подвода выхлопных газов.

5.Агрегат по ПП.1, З.и4, отличающийся тем, что ряды лопаток и диски выполнены заодно с цилиндром.

6,. Агрегат по пп. 1,4 и 5, от - ли чающий с я тем-, что ряды лопаток образованы отдельными лопатками.

7.Агрегат по п.1, о тли ч а ю- щ и и с я тем, что каналы подвода жидкости из насоса в цилиндр снаб- жены распыливающ(О4И соплами.

8.Агрегат по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что парогенератор выполнен с пароперегревателем,при- мьжающим к одному из тордрв ротора.

9.Агрегат по п. 8, о т л и ч а ю щ и и с я . тем, что пароперегревател выполнен в виде сердечника, расположенного перпендикулярно оси цилиндра

и снабженного множеством сквозных осевых отверстий, примыкающих к периферии цилиндра.

10.Агрегат по п.9, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что сердечник выполнен с выемкой в форме резервуара.

11.Агрегат по п. 10, отличающийся тем, что между сердечником и торцовой стенкой образована полость.

12.Агрегат по п. 1, о т ли чающийся тем, что паровая турбина выполнена в виде двух вращающихся в противоположных направлениях колес, первое из которых соединено с цилиндИзобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с турбиной.

ром и снабАено расширякщимися к периферии соплами, а второе выполнено в виде центробежного колеса турбины.

13.Агрегат по пп. 1-12, -о т л и - чающийся тем, что паровая турбина отделена от цилиндра при помощи радиальной перегородки с установленным в ней подшипником.

14.Агрегат по п.1, о т л И ч а ю- щ и и с я тем, что паротурбинная установка снабжена смешивающим конденсатором.;1-5. Агрегат по п. 14, о т л и - чающийся тем, что смешивакщий конденсатор выполнен в виде камеры, расположенной в корпусе газовой турбины и снабженной по меньшей мере одним соплом разбрызгивания охлаждающей жидкости и патрубком слива конденсата.

16.Агрегат по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я TeHf что каналы подвода

жидкости из насоса в цилиндр по меньшей мере частично размещены в трубопроводе зыпуска выхлопных газов после расширения в турбине,

17.Агрегат по п.1, -о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что кинематическая связь блока турбин с двигателем снабжена передачей, примыкающей к паровой турбине.

18.Агрегат по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что корпус выполнен из алюминиевого сплава и снабжен теплоизоляцией на внутренней поверхности. 19.Агрегат по п.18, отличаю щ и и с я тем, что теплоизоляция выполнена из керамики.

20.Агрегат по п.1,, о т л и чающийся , что снабжен насосом

с регулированием по ртклонению температуры выхлопных газов в трубопроводе выпуска после расширения в турбине от заданного значения, согласованного с положением ортана регули - рования мощности двигателя.

работающей на его выхлопных газах и с утилизацией тепла выхлопных газов.

Целью изобретения является - повышение надежности и КПД,

Узел турбин, использующих энергию выхлопных газов, работает с высоким

КПД. В результате расположения лрпа- ток на внешней поверхности вращающегося цилиндра передача тепла производится через относительно большую поверхность и уменьшается вес, зависящий от соотношения поверхностей,и организации движения жидкости достигается ее пленочное испарение,обес- печиваняцее высокую теплопередачу и охлаждение цилиндра, благодаря чему, .снижается уровень температур и отпа- дает необходимость применения

термостойких материалов для турбины..

На фиг. 1 приведена блок-схема приводного агрегата; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разре Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - диаграмма поясняющая функщпо регулирования приводного агрегата; на фиг. 5 - узел I на фиг. 1.

Приводной агрегат 1, который мо- жет быть установлен на автомобиле или работать в стационарных условиях в качестве источника энергоснабжения содержит двигатель 2 внутреннего, сгорания и блок 3 турбин, используюпщх энергию выхлопных газов. Блок 3 тур- бин подсоединен к выпускным каналам 4 цилиндров двигателя 2, например четырехцилиндрового, и снабжен .трубопроводом 5 выпуска выхлопных газов Д вигателя. При помощи узлов 6 или 7 блок турбин кинематически связан с двигателем 2 внутреннего сгорания, предпочтительно .с его коленчатым валом 8. Для этого между коленчатым валом 8 и блоком турбин предусмотрены передачи 9 и 10..

, .

Блок турбин содержит вращающийся полый цилиндр 11, представляющий ротор газовой турбины и парогенератор. Утилизационная паротурбинная установка имеет также паровую турбину 12 и конденсатор 13. Причем парова турбина 12 расположена в общем для всег го блока корпусе 14, По магистрали 15 к цилиндру 1 подводится жидкость.

Б поперечных перегородках 16 и 17 .(фиг. 2) корпуса 14 установлены подшипники 18 и 19 для цапф 20 и 21 цилиндра 11. Цилиндр может быть выполнен из двух частей, состыкованных в плоскости В-В. Возможно использовани трубчатого элемента, снабженного торцах выступами. Перегородка 16 выполнена в виде отдельной детали,прикрепленной к цилиндру на резьбе 22,

Цилиндр 11 выполнен из легкого сплава и на его внешней поверхности расположены ряды лопаток 23-26, на которые действуют выхлопные газы двигателя 2 внутреннего сгорания, Корпус- 14 также может быть выполнен из легких материалов и может быть снабжен с внутренней стороны теплоизоляцией 14.1 из термостойкого материала, .например из керамики.

В корпусе предусмотрены зоны 27 и 28 для подвода выхлопных газов двигателя к рядам лопаток 23 - 26, которые могут быть выполнены заодно с дисками 29 - 32, выполненными заодно с цилиндром 11 (способом отливки) ,

Обеды дисков могут быть вьшолнены в виде отдельных деталей и закрепле- ны на цилиндре посредством горячей запрессовки или иным способом. В приведенном примере выхлопные газы подводятся тангенциально между двумя рядами лопаток, смешанными один относительно другой вдоль оси цилиндра и расположенными по обе стороны каждого отверстия подвода выхлопных газов. Но можно предусмотреть один обод, к которому тангенциально подводятся выхлопные газы.

Магистраль 15 сообщена С внутренней поверхностью 33 торцовой стенки 34 цилиндра 11 .через распыливающие сопла 35 и 36, сообщенные с магистралью 15 при помощи каналов 37 и 38 подвода жидкости из насоса 39 в цилиндр 11, расположенных в торцовой стенке 34. Всасывакндий канал 40 насоса 39 выполнен в цапфе 20,

К другой торцовой стенке 41 цилиндра 11 примыкает пароперегреватель 42 выполненный в виде сердечника 43,расположенного перпендикулярно оси.цилиндра, к периферии 44 которого при- .мыкает множество сквозных осевых отверстий 45 На обращенной к торцовой стенке 34 стороне сердечник выполнен с выемкой 45 в форме резервуара.

Для того, чтобы поступающая из пароперегревателя рабочая среда равнмерно подводилась к паровой турбине между сердечником 43 и торцовой стенкой 41 образована полость 47.

Паровая турбина 12 расположена с другой стороны поперечной перегород - ки 17 внутри корпуса 14 и вьшолнена в йиде двух вращающихся в противоположных направлениях колес 48 и 49, из которых первое колесо 48 соединено с цилиндром и снабжено расширяюг- щимися к периферии соплами, а второе колесо 49 вьщолнено в виде центробежного колеса турбины. Отверстие 50 в цапфе 21 связывает полость 47 чере каналы 51 отвода пара с расширяющи- мисй соплами 52 и 53 в колесе 48, вьтускакицими пар в направлениях С и D. Колесо 49 снабжено лопатками 54, охватывш(яцими колесо 48, и цапфо которая размещена в подшипнике 55, установленном в закрывающей.стенке 56 корпуса 14.

Эта с.тенка удерживается в корпусе при помощи резьбы 57 и образует,в нем камеру 58, у которой по меньшей мере в одном отверстии 59 установлено сопло 60 разбрызгивания охлаждающей жидкости в полость 61, а в ниж- ней точке .выполнен патрубок 62 слива конденсата. Полость 61 является смешивающим конденсатором и при ее наличии может быть исключен отдельный конденсатор 13 (фиг, 1),

Магистраль 15 может взаимодейст- вовать с регулирукнцим устройством 63, которое содержит регулятор 64, соединенный с датчиком 65 температуры Т,, выхлопных газов в трубор

проводе 5 выпуска после расширения в

газовой турбине (датчик фактической температуры) К с датчиком 66 заданного значения температуры, согласованного с органом регулирования (не показан) МОВЦ1ОСТИ двигателя. Регулятор 64 подсоединен к электромотору 67 насоса 68 через промежуточный регулятор 69 напряжения. Каналы 70 поДвода жидкости от насоса 68 в ци

5 Q

s -

5

ЛИНДР 11 по меньшей мере частично в виде участка 71 размещены в трубопро воде 5 выпуска выхлопных газов после расширения в турбине, где он омывается выхлопными газами, благодаря чему жидкость подогревается,

Кинематическая связь блока турбин с двигателем может быть вьшолнена в виде передачи 72, прюшкающей к паровой турбине. Эта передача может быть планетарной (фиг, 5), а между ней и коленчатым валом 8 может быть использована бесступенчатая, переда ча,

Диаграмна (фиг, 4) поясняет принцип действия регулирукицего устройства 63, На ней по оси ординат нанесены заданные значения температуры Tg, а по оси абсцисс - нагрузка (в процентах), .

Принцип работы агретата следующий,

На холостом ходу или при малой нагрузке температура Tq выхлопных газов, как правило, ниже, чем заданное значение Tg, В этом случае насос 68 выключен и жидкость в цилиндр не подается. Он действует как аккумулятор теплоты. Если заданная величина в результате увеличения мощности (более 50%) опускается, то значение температуры Tq выхлопных газов становится вьше згоданного значения Tg и включается насос 68 с регулированием частоты iero вращения, В результате этого жидкость через сопла 35 и 36 поступая во вращающийся цилиндр, где она испаряется (пленочное испарение), образовавшийся пар через пароперегреватель 42 поступает в паровую турбину и расширившись в ней произво- дит работу.

Энергия, создаваемая потоком выхлопных газов, действует на ряды лопаток и через, цилиндр и передачу 9, которая может быть снабжена обгонной муфтой, передается на коленчатый вал 8 Двигателя. В турбинном колесе 49 срабатывается энергия испарительного процесса и эта энергия через планетарный механизм 72 также передается на коленчатый вал 8 двигателя.

58 45 ,17 48 ///....

l,,..„

/////// / /ЛУ(Л

38

Фиг.2

53

54

-Р

Г 52

Фи.З

5(77. Фиг.

Редактор Н. Бобкова

Составитель М. Фаин Техред В.Кадар

Заказ 3417/60 Тираж 523 . . . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Производственно

-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ю0%

Фиг.5

Корректор М. Шароши