Неохлаждаемый выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом

 

НЕОХЛАДЦАЕМЫЙ ВЫПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ГАЗОТУРБИННЫМ НАДДУВОМ, содержащий , выпускной трубопровод, снабженный секциями, каждая из которых подключена через компенсатор к соседней секции и через привалочную поверхность фланца выпускного патрубка - к охлаждаемой корпусной детали, и газоподводящий .патрубок турбокомпрессора, снабженный компенсатором и подключенный к крайней секции трубопровода и к неохлаждаемому корпусу турбины, подсоединенному через привалочную поверхность его фланца крепления к охлаждаемому корпусу турбокомпрессора, отличающийсятем, что, с целью уменьшения напряжений от термических деформаций, ось компенсатора газоподводящего патрубка расположена параллельно линии, проходящей через центры привалочных поверхностей фланцев крепления корпуса турбины и выпускного патрубка крайней секции . (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU

4 (5 I ) /

ОписАние изОБРетенИя.:,.

М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЭОВРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3610204/25-06 (22) 27. 04 ° 83 (46) 07.07.85. Бюл. М 25 (72) В.И.Гордеев и Б.А.Мурдасов (53) 621.43.35: 621. 43-06(088.8) (Se) Авторское свидетельство СССР

Ф 850880, кл. F 02 В 37/02, 1981. (54) (57) НЕОХЛАЖДАЕИЫЙ ВЫПУСКНОЙ

КОЛЛЕКТОР ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ГАЗОТУРБИННЫМ НАДДУВОМ, содержащий. выпускной трубопровод, снабженный секциями, каждая из которых подключена через компенсатор к соседней секции и через привалочную поверхность фланца выпускного патрубка — к охлаждаемой корпусной де тали, и газоподводящий .патрубок турбокомпре ссора, снабженный компенсатором и подключенный к крайней секции трубопровода и к неохлаждаемому корпусу турбины, подсоединенному через привалочную поверхность его фланца крепления к охлаждаемому корпусу турбокомпрессора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения напряжений от термических деформаций, ось компенсатора газоподводящего патрубка расположена параллельно линии, проходящей через центры привалочных поверхностей фланцев крепления корпуса турбины и выпускного патрубка крайней секции.

1165810

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к устройству выпускных коллекторов двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным наддувом.

Цель изобретения - уменьшение напряжений от термических деформаций .

На фиг. 1 изображен предлагаемый !0 неохлаждаемый коллектор; на фиг. 2 вид А на фиг. 1.

Выпускной коллектор содержит выпускной трубопровод, состоящий из секций 1 и 2, подключенных одна !s к другой через компенсатор 3, и газоподводящий патрубок 4 турбокомпен— сатора 5, снабженный компенсатором 6. Секции 1. и 2 подключены к охлажцаемой корпусной детали 7 20 (крышке цилиндра) через привалочные поверхности 8 и 9 фланцев 10 и 11 выпускных патрубков 12 и 13. Газоподводящий патрубок 4 турбокомпрессора 5 подключен к крайней секции 1 25 выпускного трубопровода и к неохлаждаемому корпусу турбины !4, подсоединенному к охлаждаемому корпусу 15 турбокомпрессора через привалочную поверхность 16 его фланца 17 крепления.

Ось 18 компенсатора 6 газоподводящего патрубка 4 расположена параллельно линии 10 (УУ), проходящей через центр 20 (О„) привалочной поверхности 8 фланца 10 выпускного патрубка 12 крайней секции 1 и через центр 21 (01) привалочной поверхности 16 фланца 17 крепления турбины 14 к охлаждаемому корпусу 15 турбоком- 40 прессора 5.

Неохлаждаемый выпускной коллектор работает следующим образом.

При работе двигателя выпускной коллектор и корпус турбины 1 4 н а греваются значительно больше (в 7 раз), чем охлаждаемые корпусные детали, и поэтому деформация компенсаторов 3 и 6 осуществляется, в основном, линейными расширениями этих неохлажцае- 0 мых деталей выпускной системы.

Так как оси секций 1 и 2 имеют одинакоВое расположение относительно центров привалочных поверхностей 8 и 9 фланцев 10 и 11 крепления их к крышке 7 цилиндра, то направление и величины перемещений обоих торцов компенсатора 3 в плоскостях, перпендикулярных оси компенсатора, также одинаковы. При этом компенсатор 3 перемещается параллельно своему первоначальному положению и сжимается осевыми перемещениями секций 1 и 2.

При расположении оси 18 компрессора 6 гаэоподводящего патрубка 4 параллельно линии 19 (УУ) он также работает только «Ia сжатие и растяжение .

Из ве стн о, что ре з уль тирующая тепловых перемещен ий тве рцо го тела, в частности коллектора и корпуса турбины, всегда направлена по линии, проходящей через точку крепления этого тела и точку, перемещение которой определяется.

Таким образом, на фиг. 1 найдены направления перемещений Л„В„ и А В

2 1 центральных точек торцов компенсатора 6. Величина этих перемещений определяется следующим образом

Л„В„=О„A„«t; А В.==oО..Л. (4t где g I с2. — коэффициенты линейного

1 расширения коллектора и корпуса турбины;

Л с и А1. — температура нагрева

1 - ?. коллектора и корпуса турбины.

Результирующие те пловых перемещений Л4 H q H A ? H? можно pB3JIQIKHTb на составляющие перемещения по оси компенсатора А, С„и A> С и в «Рпендикулярном направлении С, В1 и

С? B?.

Изв е стно, что со ставляющие пере— мещения прямо пропорциональны проекциям отрезков А, О и А О на соответствующие оси, т. е . (А 1 С1 =О А„, 4t А,С =0?А ф?!1 2

С„В1 =А„А„ д ; C?i>g=A?A?g 4 2 .

При параллельном расположении оси ком енсатора 6 относительно оси УУ:

A„A Ар Ау. (Неохлаждаемые корпус турбины 14 и выпускной коллектор нагреваются выпускным газом до одинаков х температур, что подтверждается результатами экспериментальных исследований, т.е. At„=4tz. Обеспечить равенство („= (2несложно, так как для изготовления выпускных коллекторов и корпусов турбин применяются, как правило,.одинаковые марки чугунов.

Учитывая изложенное, можно сделать вывод:

С, В„=С,В,. диРА

Составитель В. Козлов

Редактор Л. Зайцева Техред А.Бабинец Корректор М.Демчик

Заказ 4294/29 Тираж 538 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР.по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

3 11

А это значит, что ось 18 компенсатора 6 перемещается параллельно своему первоначальному положению без смещения одного торца компенсатора относительно другого в направлении, перпендикулярном оси компенсатора, и компенсатор 6 нагружается только осевыми перемещениями А С„ и А С .

Иногда турбокомпенсатор 5 крепят. к двигателю непосредственно за кор-. пус турбины 14. В этом случае ось компенсатора 6 располагается параллельно линии, проходящей через центр 20 привалочной поверхности 8 фланца 10 выпускного патрубка 12 крайней секции и через центр 21

65810 4 привалочной поверхности фланца крепления корпуса турбины к охлаждаемым деталям двигателя.

Таким образом, в предлагаемом коллекторе благодаря определенному расположеняо оси компенсатора газоподводящего патрубка исключаются неосевые тепловые перемещения одного торца компенсатора относительно

10 другого, а осевые перемещения полностью воспринимаются компенсаторами, работающими на сжатие и растяжение. Это приводит к уменьшению напряжения от термических деформаций и к повышению надежности работы выпускного коллектора.