Силовая установка

 

Изобретение м. б. использовано в устройствах утилизации тепла в двигателях внутреннего сгорания и позволяет повысить эффективность и увеличить мощность. Установка дополнительно содержит теплообменник (ТО) 10 предварительного нагрева рабочей среды, аккумулятор (А) 11 пара, тепловой А 12, газоотводную магистраль 13 и органы 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22 перекрытия . Паровая машина 2 дополнительно подсоединена через перепускной канал 31 с органом 14 перекрытия к входу рабочей среды в радиатор 7. ТО 10 включен полостью 32 охлаждения в контур 30 циркуляции между паровой турбиной (ПТ) 5, радиатором 7 и полостью 33 подогрева между насосом 9 и парогенератором 6. Аккумуляторы 11 и 12 с органами 15 и 16 перекрытия установлены в контуре 30 между паровой расширительной машиной 2 и ПТ 5. Газоотводная магистраль 13 частично размещена в А 12. На режиме номинальной нагрузки паровая машина 2 работает как компрессор , а ее привод осуществляется от вала двигателя 1 через муфту 23. Сжатый пар аккумулируется в А 11 пара высокого давления и подается в А 12. Пар, получив дополнительное количество тепла, совершает полезную работу на ПТ 5. На частичных нагрузках вода из системы охлаждения двигателя 1 подается через открытый орган 22 насосом 9-в ТО 10, затем - в парогенератор 6 и далее - в паровую расширительную машину 2, где совершает полезную работу , передаваемую на вал двигателя 1. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. vC сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1460384

А1 (д1)4 F02G 5 02

О! !ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4261073/25-06 (22) 12.06.87 (46) 23.02.89. Бюл. № 7 (71) Завод-втуз при Московском автомобильном заводе им. И. А. Лихачева (72) А. А. Шейпак, М. А. Чекалов, А. Л. Буров и А. Л. Левиков (53) 621.43.018.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № !384812, кл. F 02 G 5/02, 1986. (54) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение м. б. использовано в устройствах утилизации тепла в двигателях внутреннего сгорания и позволяет повысить эффективность и увеличить мощность. Установка дополнительно содержит теплообменник (ТО) 10 предварительного нагрева рабочей среды, аккумулятор (А) 11 пара, тепловой А 12, газоотводную магистраль 13 и органы 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 и 22 перекрытия. Паровая машина 2 дополнительно подсоединена через перепускной канал 31 с органом 14 перекрытия к входу рабочей среды в радиатор 7. ТО 10 включен полостью 32 охлаждения в контур 30 циркуляции между паровой турбиной (ПТ) 5, радиатором 7 и полостью 33 подогрева между насосом 9 и парогенератором 6. Аккумуляторы 11 и 12 с органами 15 и 16 перекрытия установлены в контуре 30 между паровой расширительной машиной 2 и ПТ 5.

Газоотводная магистраль 13 частично разме щена в А 12. На режиме номинальной нагрузки паровая машина 2 работает как компрессор, а ее привод осуществляется от вала двигателя 1 через муфту 23. Сжатый пар аккумулируется в А !1 пара высокого давления и подается в А 12. Пар, получив дополнительное количество тепла, совершает полезную работу на ПТ 5. На частичных нагрузках вода из системы охлаждения двигателя 1 подается через открытый орган 22 насосом 9 в ТО 10, затем — в парогенератор 6 и далее — в паровую расширительную машину 2, где совершает полезную работу, передаваемую на вал двигателя 1. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1460384

1О

1

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в устройствах для утилизации тепла в двигателях внутреннего сгора ния.

Цель изобретения — повышение эффективности и увеличение мощности силовой установки.

На чертеже приведена схема силовой установки.

Установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания с системой охлаждения, паровую расширительную машину 2, турбокомпрессор 3 наддува, дополнительный нагнетатель 4 с приводом от паровой турбины 5, парогенератор 6, радиатор 7 и теплообменник 8 системы охлаждения, циркуляционный насос 9, теплообменник 10 предварительного нагрева рабочей среды, аккумулятор 11 пара, тепловой аккумулятор 12, газоотводную магистраль 13 и органы 14 — 22 перекрытия.

Валы двигателя 1 и паровой расширительной машины 2 связаны через муфту 23 друг с другом. Турбокомпрессор 3 наддува подсоединен через воздухонапорный патрубок 24 и воздухоохладитель 25 к впускному ресиверу (не показан) двигателя 1 и через газоприемное отверстие 26 — к выпускному коллектору (не показан). Дополнительный нагнетатель 4 сообщен через воздухонапорный канал 27 с впускным патрубком 28 турбокомпрессора 3. Парогенератор 6 подсоединен к газовыпускному патрубку 29 турбокомпрессора 3 и включен в контур 30 циркуляции рабочей среды, в котором последовательно установлены паровая расширительная машина 2, паровая турбина 5 привода дополнительного нагнетателя 4, радиатор 7, теплообменник 8 системы охлаждения двигателя 1 и циркуляционный насос 9.

Паровая машина 2 дополнительно подсоединена через перепускной канал 31 с органом

14 перекрытия к входу рабочей среды в радиатор 7. Теплообменник 10 предварительного нагрева рабочей среды включен полостью 32 охлаждения в контур 30 циркуляции между паровой турбиной 5, радиатором 7 и полостью 33 подогрева между циркуляционным насосом 9 и парогенератором 6.

Аккумулятор 11 пара и тепловой аккумулятор 12 с органами 15 и 16 перекрытия установлены в контуре 30 циркуляции между паровой расширительной машиной 2 и паровой турбиной 5. Газоотводная магистраль 13 подключена через орган 17 перекрытия к газовыпускному патрубку 29 турбокомпрессора

3, сообщена с атмосферой и по меньшей мере частично размещена в тепловом аккумуляторе 12.

Воздухонапорный канал 27 дополнительного нагнетателя 4 выполнен с воздухоохладителем 34 и органом 18 перекрытия, а впускной патрубок 28 турбокомпрессора 3 выполнен с отводным каналом 35, сообщенным через орган 19 перекрытия с атмосферой. Дополнительно органы 20 — 22 перекрытия установлены в системе охлаждения двигателя 1 между теплообменником 8 и радиатором 7, в контуре 30 циркуляции перед радиатором 7 и перед циркуляционным насосом 9.

Силовая установка работает следующим образом.

На режиме номинальной нагрузки вода из системы охлаждения двигателя 1 подается через открытый орган 22 перекрытия циркуляционным насосом 9 по контуру 30 циркуляции в полость 33 подогрева теплообменника 10 предварительного нагрева, где нагревается от пара, который совершил полезную работу в паровой турбине 5 привода дополнительного нагнетателя 4. Далее вода подается в парогенератор 6, работающий на теплоте отработавших газов, поступающих из газовыпускного патрубка 29 турбокомпрессора, которые подаются в его газоприемное отверетие 26 из выпускного коллектора двигателя l. Из парогенератора 6 пар поступает в паровую машину 2, которая на этом режиме работает как компрессор. Привод паровой машины 2 осуществляется от вала двигателя 1 через муфту 23.

При этом орган 14 перекрытия в перепускном канале 31 закрыт, а орган 15 перекрытия открыт. Сжатый пар аккумулируется в аккумуляторе 11 пара высокого давления и подается через орган 16 перекрытия (работающий как регулирующий клапан) в тепловой аккумулятор 12. Последний подогревается теплом выпускных газов, поступающих через орган 17 перекрытия по газоотводной магистрали 13. Тепловой аккумулятор 12 может быть выполнен в виде емкости с легкоплавким металлом.

Пар, получив дополнительное количество тепла в аккумуляторе 12, совершает полезную работу на паровой турбине 5, после чего, охлаждаясь в полости 32 охлаждения теплообменника, нагревает воду и через открытый орган 21 перекрытия поступает в радиатор 7 системы охлаждения двигателя l.

В данном случае радиатор 7 работает как конденсатор. Далее конденсат рабочего тела (воды) подается в теплообменник 8 (рубашку) системы охлаждения, где охлаждает цилиндры двигателя. При этом орган 20 перекрытия закрыт. Дополнительный нагнетатель

4 получает энергию от вала паровой турбины 5, сжимает воздух из атмосферы. Затем воздух охлаждается в воздухоохладителе 34, установленном в воздухонапорном канале 27, и через открытый орган 18 перекрытия подается во впускной патрубок 28 турбокомпрессора 3. Орган 19 перекрытия в отводном канале 35 при этом закрыт. Далее воздух вторично сжимается в турбокомпрессоре 3 и поступает в воздухонапорный патрубок 24 и в воздухоохладиl 460384

Формула изобретения

Состав«тсдь В. К»зппп

Редактор H. Тупица Техред И. Верес Е<>рр< кг«р В. I при»к

За к «з 446,<39 Тираж 482 !».

ВНИИГ1И Государственного комитета по изобр«т<»пип;! <ггкр<,«пнм< прп I KIIТ < .«..и ! 3035, Москва, jK — 35, Р»1 г»< к»п»;<П. д. 4,5

ГIроизводственно-издатегп ский комбинат «!1«1<»т», i ? æã13 тель 25, а затем во впускнг.i ресивер двигателя 1. Регулировка давления наддува осу ществляется органом 16 перекрытия (регулировочным клапаном) в зависимости от час тоты вращения вала двигателя I.

На частичных нагрузках вода из системы охлаждения двигателя 1 подается через открытый орган 22 циркуляционным насосом 9 в теплообменник IO предварительного нагрева, затем в парогенератор 6 и далее — в паровую расширительную машину 2, где совершает полезную работу, которая передается на коленчатый вал двигателя I через включенную муфту 23. При этом орган 15 перекрытия закрыт, а отработанный пар подается через открытый орган 14 перекрытия по перепускному каналу 31 в радиатор 7 системы охлаждения, где он конденсируется и поступает в теплообменник 8 (рубашку) системы охлаждения. При этом органы 18 и 20 закрыты, а орган 19 перекрытия канала 35 открыт. Паросиловой контур отключается от системы охлаждения органами 14, 21 и 22 перекрытия. Подача отработавших газов через тепловой аккумулятор 12 регулируется органом 17 перекрытия газоотводной магистрали.

Предлагаемое выполнение силовой установки позволяет повысить эффективность и увеличить мощность силовой установки на 5...15Я на номинальном режиме и на 5...10 о — на режимах частичных нагрузок.

1. Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой охлаждения и паровую расширительную машину, валы которых связаны друг с другом, турбокомпрессор наддува, подсоединенный через воздухонапорный патрубок к впускно му ресиверу двигателя и через газоприемное отверстие — к выпускному коллекто ру, дополнительный нагнетатель с приводом ог паровой турбины, сообщенный через воздухонапорный канал с впускным патрубком турбокомпрессора, и парогенератор, подсоединенный к газовыпускному патрубку турбокомпрессора и включенный в контур циркуляции рабочей среды, в котором последовательно установлены паровая расширительная машина, паровая турбина привода

10 дополнительного нагнетателя, радиатор и теплообменник системы охлаждения двигателя и циркуляционный насос, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и увеличения мощности, установка дополнительно снабжена теплообменником предварительного нагрева рабочей среды, аккумулятором пара, тепловым аккумулятором, газоотводной магистралью и органами перекрытия, причем паровая машина дополнительно подсоединена через перепускной канал с

20 органом перекрытия к входу рабочей среды в радиатор, теплообменник предварительного нагрева рабочей среды включен полостью охлаждения в контур циркуляции между паровой турбиной и радиатором и полостью подогрева — между циркуляционным насосом

25 и парогенератором, аккумулятор пара и тепловой аккумулятор с органом перекрытия установлены в контуре циркуляции между паровой расширительной машиной и паровой турбиной, а. газоотводная магистраль подключена через орган перекрытия к газовыпускному патрубку турбокомпрессора, сообщена с атмосферой и по меньшей мере частично размещена в аккумуляторе.

2. Установка по п. l, отличающаяеч тем, что воздухонапорный канал нагнетателя выполнен с воздухоохладителем и органом перекрытия, а впускной патрубок турбокомпрессора выполнен с отводным каналом, сообщенным через орган перекрытия с атмосферой.