Система газотурбинного наддува двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F02B37/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестрое- нию, в частности к системам наддува двигателей.

Цель изобретения - повышение точности регулирования теплового состояния корпуса турбины.

На фиг.1 представлена система, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид со стороны воздушного патрубка; на

фиг.З - то же, вид сбоку.

Система газотурбинного наддува двигателя содержит впускной 1 и выхлопной 2 трубопроводы,-компрессор 3, сообщенный воздухонапорным патрубком с впускным трубопроводом 1 двигателя, турбину 4 для привода компрессора 3, корпус 5 которой заключен в кожух 6 с кольцевым зазором 7 диффузорного типа, Турбина 4 снабжена газоприемным патрубком 8, связанным с выхлопным трубопроводом 2 двигателя, и выпускной трубой 9. Система также содержит газовоздушный эжектор 10,активное сопло которого выполнено в виде участка выпускной трубы 9, д пассивное сопло выполнено в виде воздушного патрубка 11, сообщенного с кольцевым зазором 7, и последний сообщен с обоих концов с атмосферой. На стыке кольцевого зазора 7 и воздушного патрубка 11 установлена дроссельная заслонка 12 с возможностью перекрытия кольцевого зазора 7. Кожух 6 выполнен из двух частей: верхней 13 и нижней 14, кольцевой зазор 7 в верхней части 13 кожуха 6 сообщен при помощи перепускного патрубка 15 с установленным в нем управляемым перепускным клапаном 16,с воздухонапорным патрубком компрессора, причем участок перепускного патрубка 15 на входе в кольцевой зазор 7 выполнен в виде сопла 17.

Система газотурбинного наддува двигателя работает следующим образом.

При пуске двигателя и работе на холостом ходу происходит ускоренный разогрев корпуса 5 турбины 4 в кожухе 6, поскольку перепускной клапан 16 закрыт и воздух от компрессора 3 не поступает, входное сечение воздушного патрубка 11 перекрыто дроссельной заслонкой 12, а газовоздушный эжектор 10 отключен от кожуха 6, На этом режиме работы кожух 6 вместе с воздушной прослойкой в кольцевом зазоре 7 образуют теплоизоляцию кор10

15

20

25

5732244

пуса 5 газовой турбины 4, уменьшающую теплоотвод.

С увеличением нагрузки и частоты вращения вала двигателя, по мере повышения температуры корпуса 5 газовой турбины 4, открывается дроссельная заслонка 12, при среднем положении которой перекрывается кольцевой зазор 7 в кожухе 6, и газовый эжектор создает поток охлаждающего воздуха из атмосферы по кольцевому зазору 7 в нижней части 14 кожуха б через второй конец, что снижает температуру нижней части корпуса 5 газовой турбины 4 и тем самым температуру отработавших газов.

При крайнем верхнем положении дроссельной заслонки 12 поток охлаждающего воздуха эжектируется через весь кольцевой зазор 7, образованный в верхней 13 и нижней 14 частях кожуха 6,

При работе двигателя в диапазоне повышенных нагрузок и номинальном режиме включительно осуществляется регулирование давления наддува путем перепуска сжатого воздуха, имеющего повышенную температуру (порядка 400 430 К), из впускного трубопровода 1 по перепускному патрубку 15 через сопло 17 в кольцевой зазор 7, При этом за счет истечения воздуха из сопла 17 с большой скоростью осуществляется подсос воздуха из атмосферы в кольцевой зазор 7, что снижает температуру корпуса 5 турбины 4, В кольцевом зазоре 7 происходит пе-4- ремешивание активного и пассивного воздушных потоков с выравниванием температуры смеси, которая значительно ниже температуры корпуса 5 турбины 4 (порядка 850-950 К).Объединенный воздушный поток охлаждает корпус 5 турбины 4 вплоть до выхода через воздушный патрубок 11.

Повышение нагрузки двигателя приводит автоматически к форсированию работы газовоздушного эжектора 10, к усилению охлаждения корпуса 5 турбины 4 и увеличенной подаче воздуха в выпускную трубу 9, что снижает температуру отработавших газов и концентрацию токсических компонентов в них. Кроме того, воздух может участвовать в окислительных реакциях в нейтрализаторе (не показан). Путем поворота дроссельной заслонки 12 в различные положения достигается точ30

35

40

45

50

55

ность регулирования теплового состояния газовой турбины 4. Для изменения положения дроссельной заслонки 12 могут быть использованы датчик тем- пературы и электронное устройство (не показаны). Регулирование теплового состояния корпуса газовой турбины задается величиной располагаемой энергии отработавших газов, при этом повышается долговечность корпуса и подшипников ротора турбокомпрессора. Кроме того, в системе газотурбинного наддува двигателя не требуется герметизация кожуха, благодаря которому снижается тепловое излучение корпуса турбины в окружающую среду и создается противопожарная защита, а за счет подачи воздуха в отработавшие газы снижается их токсичность.

Формула изобретения

Система газотурбинного наддува двигателя внутреннего сгорания,содержащая впускной и выхлопной трубопро- воды, компрессор, сообщенный воздухо- напорным патрубком с впускным трубопроводом двигателя, турбину для привода компрессора, корпус которой зак

Q

5

5

лючен в кожух с кольцевым зазором, снабженную газоприемным патрубком, связанным с выхлопным трубопроводом двигателя, и выпускной трубой, и га- зовоздушный эжектор, активное сопло которого выполнено в виде участка выпускной трубы, а пассивное сопло выполнено в виде воздушного патрубка, сообщенного с кольцевым зазором,причем кольцевой зазор сообщен одним концом с атмосферой, и воздушный патрубок выполнен с дроссельной заслонкой, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования теплового состояния корпуса турбины, система снабжена перепускным патрубком и управляемым перепускным клапаном, причем перепускной патрубок подключен к воздухо- напорному патрубку компрессора и сообщен с кольцевым зазором, который связан с атмосферой вторым концом, а управляемый перепускной клапан установлен в перепускном патрубке, и дроссельная заслонка размещена на стыке кольцевого зазора и воздушного патрубка с возможностью перекрытия кольцевого зазора.

Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - повышение точности регулирования системы газотурбинного наддува двигателя внутреннего сгорания. Двигатель содержит впускной и выхлопной трубопроводы, система наддува включает компрессор, сообщенный воздухонапорным патрубком с впускным трубопроводом двигателя, турбину для привода компрессора, корпус 5 которой заключен в кожух 6 с кольцевым зазором 7. Турбина снабжена газоприемным патрубком 8, связанным с выхлопным трубопроводом двигателя, и выпускной трубой 9, система содержит газовоздушный эжектор 10, активное сопло которого выполнено в виде участка выпускной трубы 9, а пассивное сопло выполнено в виде воздушного патрубка 11, сообщенного с кольцевым зазором 7, и последний сообщен с обоих концов с атмосферой. На стыке кольцевого зазора 7 и воздушного патрубка 11 установлена дроссельная заслонка 12 с возможностью перекрытия кольцевого зазора 7. Кожух 6 выполнен из двух частей: верхней 13 и нижней 14, и кольцевой зазор 7 в верхней части 13 кожуха 6 сообщен при помощи перепускного патрубка 16, с установленным в нем управляемым перепускным клапаном 16, с воздухонапорным патрубком компрессора, причем участок перепускного патрубка 15 на входе в кольцевой зазор 7 выполнен в виде сопла 17. Регулирование теплового состояния корпуса турбины повышает его долговечность и долговечность подшипников ротора турбокомпрессора. 3 ил.

Фиг.1

Фиг, 2