Силовая установка

 

1. СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, содержащай двигатель внутреннего сгоранияс турбокомпрессором наддува и утилизационную паротурбинную устаНОВКУ7 парогенератор которой установлен в магистрали выпуска отработавших газов из турбокомпрессора, а паровая турбина связана своим валом с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания через, гидравлическую передачу, отличающаяс я тем, что, с целью повышения экономичности путем улучшения динамических характеристик на переходных режимах, установка снабжена силовой газовой турбиной, причем гидравлическая передача выполнена в виде динамического насоса, расположенного на валу паровой турбины, и объемного гидравлического двигателя, кинематически соединенного с-коленчатым валом, а силовая газовая тур-, бина расположена на валу паровой турбины и включена в магистраль выпус- « ка отработавших газов между турбо (Л компрессором и парогенератором. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что динамический насос гидравлическо передачи выполнен центробежным, а объемннй гидравлический двигатель - роторнопоршневым .

СОЮЭ COBE ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (E9) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3579507/25-06 (22) 28.01.83 (46) 15.12.84. Бюл. 9 46 (72) A.A.Måéïàê, Н.Г.Хохлов, В.П.Баддин, A.A.Ñëoíèìñêèé, К.A.Àëÿêринский и Й.С.Столбов (71) Завод-ВТУЗ при Московском автомобильном заводе им. И.А.Лихачева и Научно-исследовательский конструкторско-технологический инстит))т тракторных и комбайновых двигателей (53) 621.43-052 (088.8) (56) 1.Натент Швейцарии )) 611979, кл. F 02 0 3/02, опублик. 1979.

2. )атент СССР )) 606558, кл, F 02 G 5/02, опублик. 1975. (54)(57) I. СИЛОВАЯ УСТАНОВКА, содержашай двигатель внутреннего сгорания-с турбокомпрессором наддува и утилизационную паротурбинную установку", парогенератор которой установлен в магистрали выпуска отработавших газов иэ турбокомпрессора, а

3(51) F 02 0 5/02; F 02 В 37/00 паровая турбина связана своим валом с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания через гидравлическую передачу, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью повышения экономичности путем улучшения динамических характеристик на переходных режимах, установка снабжена силовой газовой турбиной, причем гидравлическая передача выполнена в виде динамического насоса, расположенного на валу паровой турбины, и объемного гидравлического двигателя, кинематически соединенного c"êoëåíчатым валом, а силовая газовая тур-, бина расположена на валу паровой турбины и включена в магистраль выпус- @ ка отработавших газов между турбокомпрессором и парогенератором.

2. Установка по и. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что динамический насос гидравлической передачи выполнен центробежным, а объемный гидравлический двигатель — роторнопоршневым.

1129399

Изобретение относится к машиностроению", а именно к области создания двигателей внутреннего сгорания с наддувом и утилизацией тепла отработавших газов.

Известна силовая установка, содер- 5 жащая двигатель внутреннего сгорания с турбокомпрессором наддува и утилизационную паротурбинную установку, парогенератор которой установлен в магистрали выпуска отработавших газов из турбокомпрессора (11 .

В этой установке паровая турбина связана своим валом с валом турбокомпрессора и ее мощность используется для привода компрессора надду- 15 ва.

Известна также силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с турбокомпрессором и ути= лизационную паротурбинную установку, 2О парогенератор которой установлен-в магистрали выпуска отработавших газов из турбокомпрессора, а паровая турбина связана с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания через гидравлическую передачу. В этой

2 установке мощность утилизационной установки суммируется с мощностью двигателя и такая установка экономичнее .(21 .

Однако из-за разности частот вращения валов и различного закона изменения частот нагрузки силовой установки ее динамические характеристики на переходных режимах не позволяют обеспечить высокую экономич- Зб ность двигателя.

Частота вращения коленчатого вала современного двигателя внутреннего сгорания лежит в пределах 20004000 об/мин, частота вращения вала 4р паровой утилизационной турбины — в пределах 40000-80000 об/мин.

Такие значения параметров приводят к тому, что зубчатая передача между валом турбины и коленчатым валом становится громоздкой, недоста точно надежной и долговечной.

При этом большой момент инерции существенно ухудшает динамические: характеристики двигателя, осббенно важные при работе тракторов.

Гидравлические объемные передачи обладают малой металлоемкостью, высокой надежностью и хорошими характеристиками по быстродействию, од- нако частоты вращения 40000"80000 об/мин являются для них недосягаемыми из-за кавитационных разрушений. Гидродинамические передачи разделенного типа будут для указанного диапазона параметров неконст- 60 руктивны из-за больших размеров гидротурбины. Разделенная гидродинамическая передача в известной установке f2) выполнена с переменным отношением, регулируемым по импульсу 65

I датчика частоты вращения коленчатого вала, т;е. отмеченные выше обстоятельства не позволяют выполнить гидротрансформатср с хорошими весовыми и динамическими показателями на переходных режимах, Цель изобретения — повышение экономичности установки путем улучшения динамических характеристик на переходных режимах.

Цель достигается тем, что силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с турбокомпрессором наддува и утилизационную паротурбинную установку, парогенератор которой установлен в магистрали выпуска отработавших газов из турбокомпрессора, а паровая турбина соединена своим валом с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания через гидравлическую передачу, снабжена силовой газовой турбиной, причем гидравлическая передача выполнена в виде динамического насоса, расположенного на валу паровой турбины, и объемного гидравлического двигателя, кинематически соединенного с коленчатым валом, а силовая газовая турбина расположена на валу паровой турбины и включена в магистраль выпуска отработавших газов между турбокомпрессором и парогенератором.

Динамический насос гидравлической передачи может быть выполнен центробежным, а объемный гидравлический двигатель — роторно-поршевым.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемой установки„

Двигатель 1 внутреннего сгорания снабжен турбокомпрессором наддува, состоящим из турбины 2 и компрессора 3, Силовая газовая турбина 4 расположена на валу паровой турбины 5 и на том же валу расположен динамический насос б гидравлической пере дачи, Насос выполнен центробежным.

Объемный роторно-поршневой гидравлический двигатель 7 кинематически соединен с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания посредством муфты 8. K трубопроводу 9, связывающему между собой элементы гидравлической передачи, подключен гидроаккумулятор 10. Утилизационная паротурбинная установка включает в себя паровую турбину 5, которая соединена с парогенератором 11, а конденсатный насос 12 установки подключен своим выходом к парогенератору 11, а входом — к баку 13, Между баком и паровой турбиной размещен конденсатор 14, Парогенератор установлен в магистрали 15 выпуска отработавших газов турбокомпрессора, а силовая газовая турбина 4 включена в ту же магистраль между турбокомпрессором и парогенератором.

1129399

ВНИИПИ Заказ 9426/28 Тираж 523 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4

В процессе работы силовой установки отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания поступают в турбину 2 турбокомпрессора и приводимый ею компрессор 3 нагнетает воздух на наддув двигателя внутреннего сгорания. Отработавшие в турбине 2 турбокомпрессора газы по магистрали 15 поступают в силовую газовую турбину 4, где производят работу, а затем поступают в парогенератор 11.

Конденсатный насос 11 всасывает конденсат из бака 13 и подает его в парогенератор. Перегретый пар из парогенератора поступает в паровую турбину 5, где производит работу, а за- 15 тем в конденсатор 14. конденсат стекает в бак 13. Силовая газовая турбина 4 и паровая турбина 5 приводят во вращение динамический насос б, который по трубопроводам 9 подает рабочую жидкость в объемный гидрав": лический двигатель 7, мощность которого передается на коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания. Гидроаккумулятор 10 обеспечивает бескавитационную работу гидравлической передачи °

Сочетание динамического насоса с объемным гидравлическим двигателем в гидравлической передаче и наличие силовой газовой турбины улучшают динамические характеристики установки на переходных режимах при изменении режима работы двигателя внутреннего сгорания, что повышает экономичность установки.