Система охлаждения Советский патент 1980 года по МПК F01P1/06 F01P5/04 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к двигатепестроению, а именно к системам охлаждения двигателей внутреннего сгорания с газотурбин ным наддувом. По основному авт. св. № 603759 известна система охлаждения наддувочного воздуха для двигателей внутреннего сгорания с турбокомпрессором наддува, содержащая промежуточный воздуховоздушный холодильник с просасывающим вентилятором; воздушную турбину, установленную во впускном трубопроводе двигателя и кинематически связанную с вентилятором, и байпасный трубопровод с регулируемым запорным органом, подключенный к впускному трубопроводу между входом и выходом воздушной турбины, причем воздушная турбина размещена в воздухозаборном участке впускного трубопрово да перед турбокомпрессором l . При таком размещении воздушной турбины на ее привод расходуется определенная часть мощности двигателя. Это объясняется тем, что перюд турбиной турбокомпрессора необходимо повышать давление газов для подвода дополнительной работы с компрессору агрегата наддува и эта работа расходуется на просасыванне воздуха через воздушную турбину. При этом давление на выходе из компрессора остается неизменным и наблюдается некоторое снижение мощности поршневой части двигателя и ухудшение экономических показателей всей комбинированной установки. Целью изобретения является повышение эффективности системы для охлаждения воздушного заряда путем уменьшения затрат мощности на привод воздушной турбины. Указанная цель достигается тем, что турбокомпрессор и воздушная турбина выполнены с осерадиальными крыльчатками, лопатки которых ориентированы в противоположных направлениях, и отношение расстояния от торца крыльчатки воздушной турбины до торца крыльчатки турбокомпрессора к. шагу лопаток последней лежит в пределах (1,0-3,0). При таком исполнеш1и системы охлаждения воздушная турбина на входе в компрюссор перед рябочим колесом закрутку потока по ншраипению вращения колеса. При этом имеется возможность снизить затраты мощ}юсти на привод ком рессора и требуемую мощность турбины в результате снижается давление на входе в турбину и уменьшаются потери на насосные хода поршневой части двигателя. На фиг. I изображен вариант системы для охлаждения заряда воздуха} на фиг, 2- 5 взаимное расположе1шв торцов крыльчаток воздушной турбины и компрессора. . Система охлаждения заряда воздуха содержит промежуточный воздухо-воздушный холодильник 1, например трубчатопластинчатого типа, снабженный защитным кожухом 2 с просасывающим вентилятором 3, кинематически связанным с воздушной турбиной 4, нетример радиально го типа. Холодильник 1 установлен во впускном трубопроводе 5 двигателя 6, в котором установлен также компрессор 7 турбокомпрессора 8 наддува двигатепя 6. В воз,аухозаборном участке 9 турбокомпрессора 8 установлен воздухоочиститепь Ю, за которым установлена воздушная турбина 4 и байпасный трубопровод 11 с регулируемым запорным органом 12, например дроссельной заслонкой, при помощи которого регулируется расход воздухй через турбину 4. Торец крыльчатки 13 возд шной турбины 4 расположен относительно торца крыльчатки 14 компрессора 7 турбокомпрессора 8 таким образом, чт направление вращения крыльчатки компре сора 7, показанное стрелкой А, противоположно направлено вращению воздушной турбины 4, показанное стрелкой Б. Закрутка потока (окружная составляющая скорости) , противоположна направлению вращения крыльчатки компрессора 7 (стрелка А); -Ь-шаг лопаток турбины; g -расстояние между торцами крыльчаток турбины 4 и компрессора 7; С, - скорость потока на входе, в компрессор 7; в - угол закрутки. Система работает следукщим образом Из атмосфер. воздух через фил$1тр 10 поступает, в воздушную турбину 4, при 7 74 помощи которой приводится во вращение вe тилятop 3 анстемы охлаждения наддувочного воздзха. После турбины 4 воздух поступает в компрессор 7 турбокомпрессора 8, где он сжимается до требуемого давления. После компрессора 7 воздух поступает в промежуточный холодильник 1, а затем во впускной трубопровод 5 двигателя 6. При этом выход из крыльчатки турбины 4 находится непосредственно на входа в компрессор 7, причем отношение расстояния от торца крыльчатки 13 воздушной турбины и до торца крыльчатки 14 компрессора 7 турбокомпрессора 8 к шагу лопаток воздушной турбины 4 лежит в приделах g|i 1,0-3,0, иначе влияние закрутки сказываться не будет. При этом для уменьшения работы, подводимой от турбины, закрутка имеет направление обратное вращению компрессора 7, указанное стрелкой А. Таким образом за счет подобной установки турбины и при ориентации лопаток 13 турбины 4 в сторону, противоположную лопаткам 14, компрессора 7 турбокомпрессора 8 можно повысить экономичность системы для охлаждения воздушного заряда путем уменьшения затрат мощности на привод воздушной турбины. Использование изобретения позволит повысить эффективность системы охлаждения наддувочного воздуха форсированного двигателя за счет предварительной закрутки потока на входе в компрессор и снижения мощности на его привод. Формула изобретения Система охлаждения по авт. св. N 603759 отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности, турбокомпрессор и воздушная турбина выполнены с осерадиальными крыльчатками, лопатки которых ориент юваны в противоположных направлениях, и отношение расстояния от торца крыльчатки воздушной турбины до торца крыльчатки турбокомпрессора к шагу лопаток последней лежит в пределах (1,3-3,О), Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 603759, кл. F01 Р 1/06, 1978.