Турбокомпрессор с регулируемым наддувом

Изобретение относится к турбокомпрессорам. Новым в устройстве является то, что газоприемный корпус содержит профилированные фронтальный и радиальный каналы для подвода газов, соединенные с нижними левым и правым нагнетательными каналами газоприемного корпуса соответственно, верхние каналы которого являются перепускными для отвода газов, при этом каналы для подвода газов соединяются попарно с перепускными каналами через устройство управления производительностью турбины в виде двух параллельных поворотных задвижек, установленных на валиках на входе газоприемного корпуса с управлением посредством пневмодвигателей, а рабочее колесо при этом представляет комбинацию лопаток специального профиля выполненного на цилиндрической и тороидальной части с переходами от одной геометрической поверхности к другой. В данном устройстве достигается технический результат, выраженный в повышении КПД и вращающего момента на валу двигателя. Кроме того, достигается эффективное управление турбиной. 2 ил.

 

Турбокомпрессор с регулируемым наддувом относится к области машиностроения, а именно к турбокомпрессорам, применяемым, например, для наддува двигателей внутреннего сгорания, в частности, транспортного назначения (тепловозы).

Известны турбокомпрессоры, применяемые, например, для наддува двигателей внутреннего сгорания, в частности, транспортного назначения, ими являются устройства, содержащие турбину, состоящую из рабочего колеса с лопатками, лопаточного соплового аппарата с кожухом, газоприемного и выхлопного корпусов и компрессора, состоящего из колеса компрессора, диффузора (например, лопаточного) и корпуса компрессора, причем рабочее колесо турбины и колесо компрессора посажены на общий вал, установленный с возможностью вращения на подшипниковых опорах, расположенных между рабочими колесами турбины и компрессора (см. Под редакцией Л.С. Назарова "Маневровые тепловозы" М., «Транспорт», 1977 г., 408 с.).

Недостатком данного технического решения является малый вращающий момент при запуске двигателя и невозможность регулирования напора рабочего тела на лопатки турбины.

Известна также радиальная многоконтурная центростремительная турбина (см. А.С. СССР №500376, МКИ F04D 17/02; F02С 9/100). Она содержит корпус и сопловой аппарат, ограничивающая стенка которого подпружинена и установлена в корпусе подвижно в осевом направлении, причем эта стенка установлена на направляющих штифтах. Данное устройство позволяет осуществлять регулировку давления наддува.

Из известных наиболее близким по технической сущности является устройство, реализованное в турбокомпрессоре, работающем на отработавших газах, для двигателя внутреннего сгорания, который содержит корпус и ротор, при этом корпус содержит участок отвода отработавших газов, выполненный с возможностью протекания газов, а ротор содержит турбинное колесо и жестко соединенный на кручение с турбинным колесом вал с осью вращения, при этом турбинное колесо установлено в опорах с возможностью вращения в участке отвода отработавших газов и выполнено с возможностью подачи на него отработавших газов, а в участке отвода отработавших газов расположено направляющее устройство для изменения подачи отработавших газов на турбинное колесо, причем направляющее устройство содержит выполненное с возможностью протекания газов направляющее решетчатое кольцо и осевую задвижку, а направляющее решетчатое кольцо содержит стойку для фиксации, а также выполненные с возможностью протекания газов направляющие лопатки, а осевая задвижка выполнена с возможностью захватывания направляющих лопаток. Согласно изобретению направляющее решетчатое кольцо содержит направляющие лопатки, которые выполнены с возможностью захватывания осевой задвижкой, начиная от стойки. Изобретение обеспечивает повышение надежности турбокомпрессора, работающего на отработанных газах. Недостатком является малый КПД и невозможность регулирования вращающего момента турбины.

Известным недостатком турбокомпрессора является низкая эффективность его работы при малой частоте вращения вала двигателя, когда количество отработавших газов невелико. Кроме того, турбонадувный двигатель, как правило, имеет так называемую «турбояму» - замедленный отклик на увеличение подачи топлива. Одним из упрощенных способов устранения указанных недостатков является применение регулятора скорости потока отработавших газов на входе в турбину.

В этой связи предлагаемое изобретение направлено на повышение эффективности работы и КПД турбокомпрессора.

На фиг. 1 представлен общий вид турбокомпрессора, на фиг. 2 - рабочее колесо с лопатками.

Техническим результатом является обеспечение управляемости турбокомпрессора.

Это достигается путем изменения скорости потока отработавших газов на входе в турбину. Для этой цели согласно предлагаемому изобретению в известную конструкцию турбины дополнительно вводится устройство, обеспечивающее разделение потока отработавших газов и его подвод к лопатке турбины рабочего колеса под углом к основному направлению подвода газа, а также изменяется профиль лопаток рабочего колеса. Вместе с тем обеспечивается автоматизированное регулирования количества подаваемого на лопатки газа в каждом канале подвода с помощью заслонок. Введение новых элементов конструкции и связей между ними обеспечивает решение поставленной задачи.

Турбина с регулируемым наддувом (фиг. 1) содержит корпус 1, рабочее колесо 2 с лопатками, вал с опорами 3, диффузор 4, газоприемный корпус, содержащий фронтальный 5 и радиальный 6 профилированные каналы для подвода газов, соединенные с нижними левым 7 и правым 15 нагнетательными каналами соответственно газоприемного корпуса, верхние перепускные каналы 10, 12 (левый и правый) которого являются перепускными для отвода газов, при этом каналы 7, 15 для подвода газов соединяются попарно с перепускными каналами 10, 12 через устройство управления производительностью турбины в виде двух параллельных поворотных задвижек 11 и 13, установленных на валиках 9 на входе газоприемного корпуса с управлением посредством, например, пневмодвигателей 8, 14, а рабочее колесо 2 при этом представляет комбинацию лопаток с профилем, выполненным на цилиндрической и тороидальной части с переходами от одной геометрической поверхности к другой (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом. Турбокомпрессор устанавливается на двигатель таким образом, что выхлопные газы, имеющие высокую температуру и избыточное давление, из выпускного коллектора двигателя (на фиг. не показан), подсоединяемого к фланцу газоприемного корпуса, поступают через левый 7 и правый 15 нагнетательные каналы к левой 12 и правой 13 поворотным задвижкам соответственно и далее во фронтальный 5 и радиальный 6 профилированные каналы, где потенциальная энергия давления выхлопных газов преобразуется в кинетическую энергию потока с приданием потоку необходимого направления. Далее, в каналах, образованных верхней и боковой поверхностями лопаток рабочего колеса 2 турбины и корпусом 1, происходит преобразование кинетической энергии потока в механическую работу вращения рабочего колеса 2 турбины и формирование крутящего момента, который через вал передается на колесо компрессора. Если давление в компрессоре превышает заданную величину, то давление на входе в турбину регулируется двумя заслонками. При этом пневмодвигатели 8, 14 соответственно поворачивают левую 7 и правую 15 задвижки на заданный угол, перепуская часть газов с выпускного коллектора по перепускным каналам 10 или 12 в выпускной тракт. Для обеспечения эффективной работы турбины ее рабочее колесо 2 имеет профиль лопатки, выполненный на цилиндрической и тороидальной части с переходами от одной геометрической поверхности к другой. При этом лопатки имеют две рабочие поверхности - верхнюю и боковую.

Заявленная совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения обеспечивает технический результат, выраженный в повышении КПД и увеличении момента на валу двигателя, а также повышается эффективность управления наддувом турбины. Кроме того, она позволяет увеличить вращающий момент вала турбины, который необходим для быстрой раскрутки турбины при пуске, а также уменьшить вес и габариты турбины.

Турбокомпрессор с регулируемым наддувом, содержащий корпус, рабочее колесо турбины с лопатками, газоприемный корпус, вал с опорами, диффузор, отличающийся тем, что газоприемный корпус содержит фронтальный и радиальный профилированные каналы для подвода газов, соединенные с нижними левым и правым нагнетательными каналами соответственно газоприемного корпуса, верхние каналы которого, левый и правый, являются перепускными для отвода газов, при этом каналы для подвода газов соединяются попарно с перепускными каналами через устройство управления производительностью турбины в виде двух параллельных поворотных задвижек, установленных на валиках на входе газоприемного корпуса с управлением посредством пневмодвигателей, а рабочее колесо при этом представляет комбинацию лопаток с профилем, выполненным на цилиндрической и тороидальной части с переходами от одной геометрической поверхности к другой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления электродвигателем вентилятора, имеющего большой момент инерции. Технический результат заключается в уменьшении потребления электроэнергии из сети за счет использования энергии инерционных масс вентилятора.

Изобретение относится к способу управления компрессором. Способ содержит следующие этапы: а) передача по меньшей мере одного заданного значения параметра компрессора, b) определение по меньшей мере двух значений регулирующего воздействия по меньшей мере двух исполнительных элементов компрессора на основе заданного значения, с) определение основанного на модели теоретического состояния компрессора на основе значений регулирующего воздействия, d) итерационная коррекция по меньшей мере одного из значений регулирующего воздействия в зависимости от теоретического состояния, е) управление по меньшей мере одним из исполнительных элементов на основе значения регулирующего воздействия.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры в первичном потоке двухвального двухконтурного турбореактивного двигателя.

Изобретение относится к области перекачки газа и может быть использовано на компрессорных станциях при транспортировке газа через магистральные трубопроводы. Компрессорная станция для перекачки газа содержит газоперекачивающий агрегат с технологическим компрессором, приводом которого служит газотурбинная установка, включающая в себя осевой компрессор.

Изобретение относится к области управления работой газотурбинных двигателей и может быть использовано для регулирования положения направляющих аппаратов компрессора авиационного газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с турбонаддувом. Техническим результатом является расширение диапазона регулирования турбонаддува ДВС.

Изобретение относится к воздушно-азотным компрессорным станциям, может быть использовано преимущественно в ракетно-космических стартовых комплексах для обеспечения потребителей сжатыми газами.

Изобретение относится к вентиляторным установкам регулируемой производительности. Система управления аппаратами воздушного охлаждения содержит регуляторы, датчики температуры, вентиляторы и теплообменники в аппаратах воздушного охлаждения, а также входной коллектор и выходной коллектор для охлаждаемой среды.

Способ регулирования компрессора, включающего себя компрессорный элемент. При переходе от полной нагрузки или частичной нагрузки к нулевой нагрузке осуществляется процесс А, включающий в себя следующие этапы: снижение давления на входе в компрессорный элемент; снижение частоты вращения и/или крутящего момента, и/или при переходе от нулевой нагрузки к частичной или полной нагрузке осуществляется процесс В, включающий в себя следующие этапы: повышение частоты вращения или крутящего момента и повышение давления на входе в компрессорный элемент.

Предложена система для регулирования скорости вращения каждого из N двигателей с регулируемой скоростью вращения с помощью напряжения возбуждения, где N является целым числом, равным или превышающим 1.

Изобретение относится к агрегатам турбонаддува двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить эффективность наддува за счет применения второго колеса турбокомпрессора, соединенного с электродвигателем через блокирующуюся муфту, который обеспечивает наддув при пуске двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к способу бесперебойной работы установки сжижения газа. .

Изобретение относится к области вентиляторостроения и может быть использовано при проектировании вентиляторов для средств пожаротушения, металлургической промышленности, промышленности стройматериалов, газовой энергетики и общехозяйственных нужд.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано в турбокомпрессорной технике наддува дизельных двигателей, применительно в подшипниковых узлах.

Изобретение относится к компрессоростроению, а именно к конструкции турбокомпрессора для наддува автотракторных дизельных двигателей. .

Изобретение относится к автотракторной промышленности и может быть использовано при создании двигателей внутреннего сгорания с трубонаддувом воздуха в камеру сгорания последних.

Изобретение относится к агрегатам турбонаддува двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить надежность и долговечность работы поршневого двигателя за счет сокращения уноса смазочного масла в проточную полость компрессора из полости слива узлов подшипников.

Изобретение относится к конструкциям компрессоров газотурбинных двигателей преимущественно наземного применения, полученных путем конверсии экономичного двухконтурного авиационного двигателя, и позволяет повысить надежность работы компрессора газотурбинного двигателя за счет обеспечения газодинамической устойчивости.

Изобретение относится к агрегатам турбонаддува двигателей внутреннего сгорания и позволяет переориентировать положение впускного патрубка турбины и выпускного патрубка компрессора для использования его для других двигателей.

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к турбокомпрессорным агрегатам для производства сжатого воздуха или получения вакуума. .

Клапанное устройство для управления подводом воздуха для компрессора транспортного средства содержит корпус клапана, который имеет первый вход для сжатого воздуха для присоединения к трубопроводу для подвода воздуха окружающей среды, второй вход для сжатого воздуха для присоединения к трубопроводу для подвода нагнетаемого воздуха, через который подводится предварительно уплотненный воздух, выход для сжатого воздуха, для присоединения к компрессору. Клапанное устройство имеет первое коммутационное положение, в котором выход для сжатого воздуха проведением текучей среды соединен с первым входом для сжатого воздуха. Клапанное устройство имеет второе коммутационное положение, в котором выход для сжатого воздуха проведением текучей среды соединен со вторым входом для сжатого воздуха. Клапанное устройство имеет третье коммутационное положение, в котором первый вход для сжатого воздуха и второй вход для сжатого воздуха проведением текучей среды соединены с выходом для сжатого воздуха. Клапанное устройство также содержит переключающее устройство. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх