Двигатель внутреннего сгорания

 

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПО авт.св. № 731007, о т л ича ю1цийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения температуры и давления пара в паросепараторе , конечный участок каждой улитки снабжен подвижной в радиальном направлении вуулкой, сообщен с паросепаратором через ее полость и снабженпроставкс1Ми регулирования положения втулки от полного перекрытия сечения улитки до полного выхода за ее пределы. (Л 00 00

C0I03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ЗСЯ) Р 02 В 37 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 731007 (21) 3453486/25-06 (22) 16 ° 06 ° 82 (46) 07.02.84. Вюл. М 5 (72) В.Г. Кривов, С.А. Синатов, A.Н, Орлов, С,Д. Гулин, П В. Дружинин и A.Ô. Мусатов (53) 621.43 ° 052:62-716 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство CCCE

Р 731007., кл. F 02 В 37/00, опуб- . . лик. 1980, (!9) (И)

I (54) (57) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГО- .

РАННА по авт.св. М 731007, о т л ичающий с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения температуры и давления пара в паросепараторе, конечный участок каждой улитки снабжен подвижной в радиальном направлении втулкой, сообщен с паросепаратором через ее полость и снабжен- проставками регулирования положения втулки от полного перекрытия сечения улитки до полного выхода эа ее пределы.

1071788

Укаэанная цель достигается тем, что в двигателе, содержащем турбо, компрессор, снабженный по меньшей мере двумя газоподнодящими улитками, охватывающими сопловой аппарат тур- 50 бины и подключенными к выхлопному коллектору двигателя, паросепаратор, установленный в контуре циркуляции охлаждающей жидкости двигателя, и смеситель подаваемых s. турбокомпресСор отработавших газов с паром из паросепаратора, совмещенный с улитками и выполненный. в ниде их конеч- ных участков охватывающих 15-.20% сопл соплового аппарата, конечный участок каждой улитки снабжен под- 60 вижной в радиальном направлении полой втулкой, сообщен с паросепаратором через ее полость и снабжен проставками регулирования радиально-, го положения втулки от полного пе- 65

Изобретение относится к машиностроению, а именно двигателестроению, и в частйости к устройству двигателей, снабжЕннЫх газотурбинным наддувом и системой разомкнутого высокотемпературного охлаждения. 5

По основному авт.св. 9 731007 известен двигатель ннутреннего сгорания, содержащий турбокомпрессор, снабженный по .меньшей мере двумя газоподводящими. улитками, охватывающи- 10 ми сопловой аппарат турбины и подклю« ченными к выхлопному коллектору двигателя, паросепаратор, установленный в контуре циркуляции охлаждающей жидкости двигателя, и смеситель по- 15 даваемых в турбокомпрессор отработавших газов с паром из сепаратора, совмещенный с улитками и выполненный в виде их конечных участков, ох° ватывающих 15-20% сопл соплового аппарата i13 .

Подача пара,на смешение с газами в указанном двигателе возможна лишь при малой или средней форсировке

его по наддуву, так как при высоком наддуве теплонапряженность деталей цилиндро-поршневой группы существенно растет иэ-за увеличения температуры и давления пара в паросепараторе. Это связано с тем, что в смесителе не предусмотрена возможность отделения потока пара от отработавших газов, имеющих высокую температуру и давление. Такое выполнение двигателя не позволяет оптимизировать условия подачи пара в турбину при изменении уровня форсирсвки двигателя по наддуву и приводит к снижению надежности двигателя из-эа увеличения теплонапряженности его деталей. 40

Цель изобретения — повышение надежности двигателя путем снижения температуры и давления пара н парссепараторе. рекрытия сечения улитки до полного выход». эа ее пределы.

На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого двигателя внутреннего сгорания; на фиг.2 схема подачи пара в газовую турбину при высокой форсировке двигателя по наддуву; на фиг.3 — то же, при низкой форсиррвке.

Двигатель 1 снабжен турбокомпрессором наддува, состоящим иэ импульсной газовой турбины 2 с лопаточным сопловым аппаратом 3 и рабочим колесом 4, а также центробежного компрессора 5. По меньшей мере две газоподводящие улитки 6 корпуса турбины

2 подклю ены к раздельному выхлопному коллектору 7.

Основными элементами разомкнутой системы высокотемпературного охлаждения двигателя 1 являются контур циркуляции охлаждающей воды двигателя с паросепаратором 8 и циркуляционным насосом.9. Паропроноды 10 подключены через подвижную в радиальном направлении полую втулку 11 к пафовпускным патрубкам 12 турбины 2.

Подвижная полая втулка 11 размещена

B паровпускном патрубке 12 и прикреплена к паропроводу 10 и патрубку

12 через уплотнительные прокладки

13 и проставки 14 регулирования радиального положения втулки 11 от полного перекрытия сечения улитки

6 до полного выхода за ее пределы.

Смдситель 15 подаваемых в турбокомпрессор отработавших газов с паром иэ паросепаратора 8 совмещен с улитками 6 и выполнен н ниде их конечных участков, охватывающих 15 — 20% сопл соплового аппарата 3 и снабженных подвижной в радиальном направлении полой втулкой 11 для сообщения с паросепаратором .через ее полость

16., Двигатель внутреннего сгорания работает следующим образом.

Нагретая в контуре циркуляции охлаждающей жидкости двигателя 1 вода поступает в паросепаратор 8, откуда после охлаждения за счет своего частичного испарения (давление воды в паросепараторе ниже давления воды на входе н него) насосом

9 снова подается в полости охлаждения двигателя 1. Пар .из паросепаратора 8 по паропроводам направляется к паровпускным патрубкам 12 турбины

2 через полость 16 втулки 11. При этом для двигателей с высокой форсировкой по наддуву подвижную втулку

11 выдвигают н радиальном направлении в область газоподводящих улиток

6 до упора в направляющие лопатки соплового аппарата 3, а простанку

14 размещают между прокладкой 13 втулкой 11 и паропроводом 10 (4.иг.2).

Пар из паросепаратора 8 смешивается

l07l788 с выпускными газами, поступающими из выпускного коллектора 7, непосредственно s межлопаточных каналах рабочего колеса 4 турбины 2. Вследствие того, что давление газа в меж лопаточных каналах рабочего колеса

4 существенно ниже их давления в газоподводящих улитках б,турбины 2, давление пара в смесителе 15 н паросепараторе 8 удается заметно уменьшить, что ведет к соответствующему уменьшению температуры воды в паросепараторе 8 и теплонапряженности деталей цилиндро-поршневой группы двигателя 1. При малой форсировке двигателя 1 по наддуву втулку 11 выдвигают в обратном направлении .от полного перекрытия сечения улитки б до полного выхода за ее пределы .за счет изменения местоположения проставки 14 и размещения ее между даро. впускным патрубком l2 турбины 2 и втулкой 11 .(фиг.З) . При этом процесс смешения пара с газами происходит в смесителе 15 на конечных участках гаэоподводящих улиток б турбины 2; что позволяет установить оптимальный для данного режима уровень теплового состояния деталей двигателя внутрен- него сгорания.

Турбина 2, работающая на парогазовой смеси, приводит в движение вал компрессора 5, подающего. воздух в цилиндры двигателя l. Подача пара приводит к увеличению мощности турбины, а также давления и расхода наддувочного воздуха.

Расчеты показывают, что примене10 ние изобретения позволяет обеспечить подачу пара в турбину при форсировке двигателя до давления наддува

0,2-0,25 мПа без повышения темпфратурного уровня воды в паросепарато15 ре, равного 110-115 С, что соответственно дает возможность подцерживать теплонапряженность деталей цилиндро-поршневой группы деталей двигателя в допустимых пределах.

Таким образом, применение предлагаемого двигателя внутреннего сгорания позволит.сииэить температуру и давление пара в паросепараторе, 25 уменьшить теплонапряженность деталей цилиндро-поршневой группы и повысить надежность двигателя.

101) 788

Тираж 524 Подписное

ИИИИПИ Государственного комитета СССР по делам нэобретений и открытий

11 нЗ5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.1ак аэ .1 Оп/28

1н, ны. ППП Патент, г. Ужго1,од, ул. Проектная, 4

Составитель В. Козлов

1 едактор И. Иванова Техред Л.Инка Корректор И. Гирняк