Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1989 года по МПК G01M15/00 

(Л

СП

гч

31511

Изобретение относится к испытаниям лопаточных машин, в частности турбокомпрессоров наддува двигателей внутреннего сгорания, и может найти применение при испытании турбин и компрессоров в общем и энергетическом машиностроении.

Цель изобретения - повышение достоверности испытания путем прибли- жения условий испытания к реальным при использовании в качестве регулируемого привода двигателя внутреннего сгорания.

На чертеже изображена схема пред- лагаемого стенда

Стенд содержит технологический компрессор 1 с регулируемым приводом вьтолненным в виде двигателя 2 внутреннего сгорания. Технологический компрессор 1 с помощью входной магистрали 3 соединен с выходом компрессора 4, а с помощью выходной магистрали 5 - со входом турбины 6 испытуемого турбокомпрессора Выходная ма- гистраль 5 снабжена отводным патрубком 7 с устройством для создания пульсирующего потока газа, выполненным в виде вращающейся заслонки 8 с приводом 9. В выходной магистрали 5 установлен регулируемый дроссель 10 с механизмом 11 управления и струйный смеситель 12, расположенный между регулируемым дросселем 10 и отводным патрубком 7. Пассивный канал смесителя 13 трубопроводом 14 соединен с выпускным коллектором 15 двигателя 2 внутреннего сгорания.

Струйный смеситель 12 потоков газ и воздуха, выполненный в виде эжекто ра, содержит активньп канал 16, который через регулируемый дроссель 10 соединен с выходом технологического компрессора 1с

Стенд работает следующим образом, При запуске полностью открывают регулируемьш дроссель 10, с помощью привода 9 устанавливают заслонку 8 в закрытое положение, и отводной патрубок 7 разобщают с выходной магистра- лью 5. Запускают двигатель 2 внутреннего сгорания и прогревают его на малых оборотах с

После прогрева двигателя 2 увеличивают его оборотьТ, а следовательно, и обороты технологического компрессора 1. При этом воздух по входной магистрали 3 через компрессор 4 поступает на вход технологического ком

прессора 1. В технологическом компрессоре 1 воздух сжимается, в результате чего давление и температура воздуха на выходе из компрессора увели- чивается. Давление Р и температура Т j на выходе из технологического компрессора 1 связаны с давлением Р-рц и температурой Т-гк на входе (на выходе из компрессора 4 турбокомпрессора) известными из термодинамики соотношениями

РК РТК-П„

Т Т П к тк к

fizl п

где П - степень повьщ1ения давления стендового компрессора (является функцией оборотов); п - показатель политропы сжатия (для адиабатного процесса ,4).

При запуске и 1., где Р и TO - параметры воздуха на входе в компрессор 4 турбокомпрессора.

Воздух с повышенным давлением и температурой после выхода из технологического компрессора 1 поступает через регулируемый дроссель 10 в активный канал 16 струйного смесителя 12. В струйном смесителе 12 воздух и отработавшие газы перемешиваются и по выходной магистрали 5 поступают на вход в турбину 6 турбокомпрессора, где рас1ииряются и совершают работу. Ротор турбокомпрессора приходит во вращение. По мере повьш1ения частоты вращения ротора турбокомпрессора устанавливают обороты двигателя 2 внутреннего сгорания таким, чтобы температура газа на выходе из смесителя 12 (на входе в турбину 6) соответст- вовала заданной по условиям испытания. При этом с помощью механизма 11 управления регулируемый дроссель 10 прикрывают до получения заданных по условиям испытаний оборотов ротора турбокомпрессора. Затем с помощью системы управления двигателем 2 внутреннего сгорания,- служащего для привода технологического компрессора 1, механизм 11 управления регулируемого дросселя 10 и приводом 9 вращающейся заслонки 8 устанавливают заданную программой испытания цикличность изменения параметров на входе в турбину 6.

При воссоздании наиболее тяжелых режимвв работы турбокомпрессора, к которым относится циклическое повторение резкого перехода от холостого хода до максимальной нагрузки и обратно, циклически изменяют частоту вращения двигателя 2 внутреннего сгорания, служащего для привода технологического компрессора 1, и проходное сечение регулируемого дросселя 10. При этом температура и давление на входе в турбину циклически изменяется .

При ускоренных ресурсных испытаниях с целью обеспечения циклических динамических перегрузок и термических ударов изменяют периодически частоту вращения двигателя 2 внутреннего сгорания и проходное сечение регулируемого дросселя 10 от минимальных до максимальных. При максимальной частоте вращения двигателя 2 внутреннего сгорания открывают полностью регулируемый дроссель 10, при этом давление и температура на входе в турбину 6 будут максимальными, а при мни- мальной частоте вращения двигателя 2 внутреннего сгорания прикрывают ре- гулируемьй дроссель 10, при этом давление и температура на входе в турбину 6 будут минимальными. Для создания колебаний давления газа, имитирующих выхлоп цилиндров двигателя, включают привод 9 вращающейся заслонки 8.

При этих условиях создаются динамические перегрузки и термические удары, превышающие эксплуатационные уровни. При любой цикличности изменения параметров обеспечивается син

хронность изменения температуры и давления на входе в турбину 6 в соответствии с заданной циклограммой испытания. При ускоренных ресурсных испытаниях турбокомпрессора при максимальных оборотах двигателя 2 внутреннего сгорания технологического компрессора 1 увеличивают давление на входе в турбину 6 путем увеличения проходного сечения регулируемого дросселя 10, а при минимальной частоте вращения двигателя 2 внутреннего сгорания понижают давление пе- ред -турбиной 6 путем уменьшения проходного сечения регулируемого.дросселя 10. При этом создаются динамические перегрузки и термические удары на рабочее колесо турбины 6 и компрессора 4 испытуемого турбокомпрессора, превосходящие эксплуатационные уровни.

Формула изобретения

Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания по авт. св. № 1239545, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности путем приближения условий испытания к реальным при использовании в качестве регулируемого привода двигателя внутреннего сгорания, он снабжен струйным смесителем, установленным между регулируемым дросселем и отводным патрубком, причем активный канал смесителя соединен с выходом техйологического компрессора, а пассивный канал - с выпускным коллектором двигателя внут- реннего сгорания.

Изобретение позволяет повысить достоверность путем приближения условий испытания к реальным при использовании в качестве регулируемого привода двигателя внутреннего сгорания. Продукты сгорания двигателя 2 и воздух технологического компрессора 1 перемешиваются в смесителе (С) 12 и подаются в турбину (Т) 6 исследуемого турбокомпрессора. Регулируемым дросселем 10, установленным перед С 12, и вращающейся заслонкой 8, установленной в отводном патрубке 7 между С 12 и входом в Т 6, создаются необходимые параметры рабочего тела на входе в Т 6. 1 ил.