Силовая установка Советский патент 1981 года по МПК F02B37/00 

На чертеже приведена принципиальная схема описываемой силовой установки.

Магистраль 1 выпуска отработавших газов двигателя 2 внутреннего сгорания подключена через дополнительную камеру сгорания 3 к газовой турбине 4 турбокомпрессора. Компрессор 5, кинематически связанный с газовой турбиной 4, подключен через орган перекрытия 6 к трубопроводу 7 подачи воздуха в дополнительную камеру сгорания 3 и к ресиверу двигателя 8. Силовая турбина У (дроссель переменного сечения) кинематически связана с двигателем 2 и установлена в выхлопном патрубке 10 газовой турбины 4 последовательно с регенератором 11 с возможностью смывания наружной поверхности ее корпуса отработавшими газами, выходящими из выходного канала регенератора И. Выпускной патрубок силовой турбины соединен через дополнительный трубопрввод 12, являющийся продолжением трубопровода 7 подачи воздуха, с дополнительной камерой сгорания 3, связанной с впускным патрубком газовой турбины 4, выхлопной патрубок 10 которой соединен через поворотные жалюзи 13 с входным каналом корпуса регенератора И. Силовая установка включает в себя также холодильник 14, обводной трубопровод 15 и электростартер 16.

Силовая установка работает следующим образом.

На неноминальных режимах работы двигателя, характерных для транспортных силовых установок, силовая турбина 9 соединяется с коленчатым валом муфтой сцепления (на чертеже не показана) и на нее перепускается по трубопроводу 7 через регенератор 11 избыточная часть сжатого воздуха от компрессора 5. После расширения в силовой турбине 9 до противодавления на выхлопе в магистрали 1 выпуска отработавших газов сжатый воздух поступает в камеру сгорания 3 в среду выхлопных газов. 1уда же подается и дополнительное топливо для дожигания выхлопных газов и повышения энтальпии продуктов сгорания перед газовой турбиной 4. Дополнительное топливо сжигается в камере в количествах, обеспечивающих поддержание необходимых высоких значений степени наддува и расхода воздуха в компрессоре 5. При этом перед силовой турбиной 9 сжатый воздух подогревается в регенераторе 11 отработавшими газами турбины 4. Этими же отработавшими газами после регенератора 11 путем внешнего омывания наружных поверхностей корпуса силовой турбины вблизи ее рабочего колеса воздух подогревается и при расширении на лопатках рабочего колеса турбины для повышения его работоспособности.

Аналогичный перепуск сжатого воздуха осуществляется и при запуске двигателя. Но в этом случае турбокомпрессор раскручивается электростартером 16 до момента воспламенения топлива от электросвечи в камере сгорания 3, и часть воздуха, минуя холодильник 14, поступает в двигатель 2

по обводному трубопроводу 15.

На номинальном релсиме работы двигателя в органе перекрытия 6 изменяется направление сжатого воздуха только в двигатель 2 через холодильник 14, жалюзи 13

перекрывают входной канал регенератора 11 для выхода отработавших газов в атмосферу (см. положение их в виде пунктирных линий) и силовая турбина отключается от коленчатого вала. В камеру сгорания 3 прекращается подача топлива и она используется как обычный канал, через который проходят выхлопные газы на турбину 4. Описываемая силовая установка имеет

следующие преимущества по сравнению с известной:

уменьшаются потери энергии более высокого давления сжатого воздуха при перепуске его в камеру сгорания в среду выхлопных газов более низкого давления;

используется полностью перепускаемая часть сжатого воздуха не только в камере сгорания, но и для получения дополнительного крутящего момента через силовую

турбину на валу двигателя;

в силовой установке более полно используется тепло отработавших газов из турбины турбокомпрессора вследствие выпуска их через регенератор для подогрева

сжатого воздуха перед силовой турбиной и через ее корпус - в проточной части;

сокращается время запуска путем включения силовой турбины и подогрева воздуха перед ней.

В связи с этим во всех случаях работы двигателя на неноминальных режимах расход топлива в дополнительной камере сгорания описываемой силовой установки будет ниже, а эффективный КПД и экономичность выше, чем в известных силовых установках.

Формула изобретения

1. Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, дополнительную камеру сгорания, установленную в магистрали выпуска отработавших газов, газовую турбину, установленную в той же

магистрали и снабженную выхлопным патрубком, кинематически соединенный с газовой турбиной компрессор, подключенный к ресиверу двигателя и к трубопроводу подачи воздуха в дополнительную камеру

сгорания, в котором установлен регенератор, подключенный к выхлопному патрубку газовой турбины, и дроссель переменного сечения, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, дроссель

переменного сечения выполнен в виде силевой турбины, кинематически связанной с двигателем.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что силовая турбина установлена в выхлопном патрубке газовой турбины последовательно с регенератором с возможностью омывания наружной поверхности ее корпуса отработавшими газами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3103780, кл. 60-13. опубл. 1963.

2.Заявка Франции № 2308785, М. кл. F 02 В 37/04, 1976 (прототип).