Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: область испытания лопаточных машин. Сущность изобретения: стенд содержит входную и выходную магистрали, компрессор и турбину испытываемого турбокомпрессора, соединенные между собой трубопроводами, устройства измерения и управления и регулируемый источник воздушного потока. Компрессор и источник потока соединены с входной магистралью, а турбина - с выходной. Стенд снабжен теплообменником, эжектором, источником нагретого пара и конденсатором пара. Источник воздушного потока выполнен в виде нагнетателя с редуктором , выход которого соединен с входом компрессора. Выход компрессора соединен с последовательно соединенными между собой теплообменником и эжектором, подключенными к источнику перегретого пара. Выход эжектора соединен с входом турбины, подключенной выходом к конденсатору пара, соединенному с теплообменником. 1 ил.

Изобретение относится к области испытания лопаточных машин, в частности турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания и может найти применение при испытании турбокомпрессоров в локомотивных депо.

Известен стенд для испытания турбокопрессоров на горячем газе, содержащий камеру сгорания, установленную между компрессором и турбиной испытуемого турбокомпрессора, устройства для создания пульсаций топлива и газового потока, линию подачи воды в газовый поток с регулятором и форсункой.

Недостатками этого стенда является то, что на испытание турбокомпрессоров затрачивается значительное количество жидкого топлива, которое к тому же неэффективно используется. Кроме того, в камере сгорания известного стенда не обеспечивается устойчивое горение обедненной топливо-воздушной смеси, а характер нагружения турбокомпрессора отличается от реального. Таким образом, в известном стенде ограничены возможности имитации и воссоздания реальных режимов работы.

Наиболее близким к предлагаемому по цели и технической сущности является стенд для испытания турбокомпрессора, содержащий входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, устройства измерения и управления, отводящий патрубок с вращающейся заслонкой, регулируемый дроссель с механизмом управления, размещенный на выходе из технологического компрессора, входная и выходная магистрали стенда соединены соответственно с компрессором и турбиной испытуемого турбокомпрессора.

Данный стенд потребляет значительное количество электрической энергии. Кроме того, при испытании турбокомпрессора происходит рассогласование режимов работы турбины и компрессора по расходу воздуха, так как часть воздуха через отводящий патрубок, установленный перед турбиной, выбрасывается в атмосферу.

Целью изобретения является снижение энергоемкости при испытании турбокомпрессора за счет использования пара, идущего в дальнейшем на получение конденсата.

Эта цель достигается тем, что стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, компрессор и турбину испытуемого турбокомпрессора, соединенные между собой трубопроводами, устройства измерения и управления и регулируемый источник воздушного потока, причем компрессор и источник воздушного потока соединены с входной магистралью, а турбина - с выходной магистралью, снабжен теплообменником, эжектором, источником перегретого пара и конденсатором пара, при этом источник воздушного потока выполнен в виде нагнетателя с редуктором, выход которого соединен с входом компрессора, выход которого соединен с последовательно соединенными между собой теплообменником и эжектором, подключенными к источнику перегретого пара, а выход эжектора соединен с входом турбины, подключенной выходом к конденсатору пара, соединенному с теплообменником.

Такое выполнение стенда позволяет расширить его функциональные возможности и повысить энерговооруженность стенда за счет использования источника перегретого пара и конденсатора пара. Конденсат пара может использоваться в дальнейшем в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания. При этом одновременно расширяются функциональные возможности стенда, так как появля ется возможность одновременно испытывать нагнетатель с редуктором, которые используются в системах наддува.

На чертеже изображена принципиальная схема предложенного стенда.

Стенд включает в себя нагнетатель 1 с редуктором, который приводится от электродвигателя 2. На входной магистрали перед нагнетателем 1 установлен воздушный фильтр 3. Воздух от нагнетателя 1 поступает по трубопроводам на вход компрессора 4. После компрессора 4 воздух попадает в паровоздушный теплообменник 5, откуда нагретый воздух идет на вход турбины 6. На магистрали от теплообменника 5 до турбины 6 установлен эжектор 7 пара для увеличения напора воздуха, подаваемого на турбину 6. Отработавший в теплообменнике 5 пар по трубопроводам поступает в конденсатор 8. В конденсатор 8 поступает также паровоздушная смесь после турбины 6. Напор пара регулируется вентилями 9 и 10. Сконденсированный пар собирается в нижней части конденсатора 8, а воздух выпускается в атмосферу.

Элементы автоматики и управления стендом, а также системы контроля и измерения параметров испытуемого турбокомпрессора не показаны.

Стенд работает следующим образом.

Перед началом работы вентили 9 и 10 находятся в закрытом состоянии. Включают электродвигатель 2, который через редуктор приводит во вращение нагнетатель 1. Воздух из атмосферы через фильтр 3 поступает на вход нагнетателя 1, где его давление повышается, одновременно повышается температура воздуха. Сжатый воздух проходит через компрессор 4, теплообменник 5, эжектор 7 и поступает на вход турбины 6 турбокомпресосра, где расширяется и приводит во вращение турбины 6 и связанный с ним компрессор 4. Для вывода испытуемого турбокомпрессора на необходимый режим испытания открывают вентили 9 и 10. Перегретый пар от источника перегретого пара поступает в теплообменник 5 и эжектор 7. Выходящий из компрессора 4 испытуемого турбокомпрессора воздух подогревается в теплообменнике 5 перегретым паром и поступает на вход эжектора 7. В эжекторе 7 давление воздуха повышается, к нему подмешивается перегретый пар. Образовавшаяся паровоздушная смесь поступает на вход в турбину 6 и расширяется. Ротор турбокомпрессора раскручивается до необходимой частоты вращения. Прошедший через теплообменник 5 пар поступает в конденсатор 8, где конденсируется. Паровоздушная смесь после турбины 6 поступает также в конденсатор 8, где пар конденсируется, а воздух отделяется и уходит в атмосферу. Образовавшийся конденсат может использоваться для заправки систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания или на технологические нужды.

Для изменения режима работы турбокомпрессора изменяют вентилями 9 и 10 расход перегретого пара.

Для остановки турбокомпрессора закрывают вентили 9 и 10, выключают электродвигатель.

Применение предложенного стенда для испытания турбокомпрессоров позволяет снизить энергозатраты на испытание в 2-3 раза. Одновременно улучшаются условия труда, исключается загрязнение окружающей среды.

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий входную и выходную магистрали, компрессор и турбину испытываемого трубокомпрессора, соединенные между собой трубопроводами, устройства измерения и управления и регулируемый источник воздушного потока, причем компрессор и источник потока соединены с входной магистралью, а турбина - с выходной, отличающийся тем, что стенд снабжен теплообменником, эжектором, источником перегретого пара и конденсатором пара, источник воздушного потока выполнен в виде нагнетателя с редуктором, выход которого соединен с входом компрессора, выход которого соединен с последовательно соединенными между собой теплообменником и эжектором, подключенными к источнику перегретого пара, выход эжектора соединен с входом турбины, подключенной выходом к конденсатору пара, соединенному с теплообменником.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике железнодорожного транспорта, точнее к устройствам для определения нагрузки на колесо подвижного состава путем определения нагрузки на каждое колесо

Изобретение относится к области исследования труднодоступных полостей сложной формы, в частности к устройствам для доставки гибких эндоскопов и других диагностических инструментов при контроле состояния труднодоступных мест и полостей различных машин, а именно в проточную часть газотурбинного двигателя

Изобретение относится к судостроению и судоремонту, в частности к имитационным средствам испытаний главных судовых энергетических установок (ГСЭУ)

Изобретение относится к машинам, связанным с транспортированием гибкого лентообразного материала, и может быть использовано в агрегатах нанесения, студенения и сушки фотографических слоев

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к способам и устройствам для исследования и проектирования почвообрабатывающих рабочих органов плугов, окучников, каналокопателей и других подобных орудий

Изобретение относится к способам ускоренных испытаний агрегатов и систем автоматического регулирования и может быть использовано при испытании агрегатов систем топливопитания авиационных газотурбинных двигателей (ГГД) или их элементов

Изобретение относится к технической физике, а более конкретно к испытаниям реактивных двигателей, и может быть использовано в способах и устройствах для измерения тяги для повышения их точности

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при контроле работоспособности элементов системы регулирования и защиты паровых турбин

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в системах автоматического управления и диагностики дизельных и карбюраторных двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к области диагностики технического состояния машин, а конкретно, к способам диагностики и прогнозирования технического состояния машин, и может быть использовано для диагностики технического состояния машин, образующих машинные комплексы, путем анализа данных вибрации, потребления тока, его напряжения, расхода рабочего тела, температуры машины, обеспечивая своевременное отклонение действительного состояния машин от рабочего состояния и бесперебойную работу всего комплекса

Изобретение относится к испытаниям двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к обкатке и испытанию вновь изготовленных и отремонтированных двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для обкатки других механизмов, например, коробок передач, ведущих мостов автомобилей

Изобретение относится к ракетостроению и может быть использовано при стендовых испытаниях жидкостных ракетных двигателей (ЖРД)
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при усовершенствовании условий смазки и оптимизации конструктивных параметров деталей цилиндро-поршневой группы ДВС
Наверх