Неохлаждаемый выпускной коллектордвигателя внутреннего сгорания сгазотурбинным наддувом

 

P.0. Рашап, Е,И. Зингерман, С,А. Веремчук и;Ю.А;.:Цесоцций (72) Авторы изобретения

- «:-.азД (7) ) Заявитель (54) НЕОХЛАЖДАЕИЫЙ ВЫПУСКНОЙ КОЛЛЕКТОР ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ГАЗОТУРБИННЫМ

НАДДУВ(Ж

Изобретение относится к машиностроению, в частности двнгателестроению, а именно к устройству выпускных кол лекторов двигателей внутреннего сгорания с газотурбинным напдувом.

Известны неохлаждаемые выпускные

Ф коллекторы двигателей внутреннего сгорания, содержашие выпускной трубопровод снабженный секциями, каждая из которых подключена через ком

10 пенсатор к соседней секции и через привалочную поверхность фланца. выпускного патрубка — к крышке цилиндра, и газоподводящий патрубок турбокоипрессора, снабженный компенсатором и под15 соединенный под углом к крайней сек-. ции выпускного трубопровода gl).

При работе двигателя неохлаждаемый выпускной коллектор, значительно

36 нагреваясь, расширяется. При этом ось коллектора стремится к параллельному перемещению в плоскости, проходящей через эту ось и центры привалоч2 ных поверхностей фланцев крепления выпускных патрубков к цилиндрам, а секции удлиняются вдоль оси коллектора. Удлинения компенсируются осевым сжатием компенсаторов, расположенных между секциями коллектора. Параллельному же перемещению оси коллектора препятствует eFo связь с турбокомпрессором, что приводит к возникновению неосевых усилий, вызыванщих деформацию,и, как следствие этого, напряженное состояние и разрушение элементов конструкции коллектора в особенности компенсаторов снльфонного типа, наиболее широко примейяемах в современных конструкциях неохлаждаемых выпусках коллекторов. Это происходит из-за несовпадения угла подсоединения газоподводящего патрубка к крайней секции выпускного трубопровода с направлением результирующей теплового перемещения точки пересечения оси коллектора с осью гаэоподводящего патрубка. ляются составляющие АС„ и С„ В перемещения точки А соответственно по оси ХХ.и перпендикуляру к ней. Так как тепловое перемещение точки А по оси ХХ и перпендикуляру к ней пропорционально соответствующим ее координатам СА и ВС относительно точки В, то прямоугольные треугольники АВС и АВ1С, подобны и поэтому результирукщая АВ перемещения точки А расположена на линии, проходящей через точки А,В и Д, т.е. иа оси

YY газоподводящего патрубка 9 турбокомпрессора 10.

Такая связь выпускного коллектора с турбокомпрессором 10 не препятствует параллельному перемещению оси

ХХ коллектора при его термическом расширении, так как точка А в этом случае перемещается по оси YY перехоца коллектора к турбокомпрессору.

Таким образом, неосевые термичес- кие деформации и напряжения в предлагаемой конструкции снижаются, а осевые перемещения полностью воспринимаются компенсаторами, работающими на сжатие. Это существенно повышает ресурс выпускного коллектора и его эксплуатационную надежность и, следовательно, значительно снижает эксплуатационные расходы.

Формула изобретения

Неохлалдаемый 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 поверх-, ность фланца выпускного патрубка— к крышке цилиндра, и газоподводящий патрубок турбокомпрессора, снабженный компенсатором и подсоединенный под углом к крайней секции выпускного трубопровода, о т л и ч аю шийся тем, что, с. целью уменьшения напряжения от термических деформаций, ось газоподводящего патрубка расположена на линии, проходя- . щей через центр привалочной поверхности фланца выпускного патрубка крайней секции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка ФРГ У 2625788,. кл. Г 02 В 37/02, опублик. 1977 (прототип).

3 850880 4

Цель изобретения — уменьшение напряжений в выпускном коллекторе от термических деформаций.

Поставленная цель достигается тем, что ось газоподводящего патрубка рас5 положена на линии, проходящей. через центр привалочной поверхности фланца выпускного патрубка крайней секции.

На фиг.l и 2 представлена принци- пиальная схема выпускного коллектора в проекциях.

Выпускной коллектор включает в се" бя выпускной трубопровод, снабженный секциями 1,2 и 3, компенсаторами 4 и 5 и выпускными патрубками 6,7 и 8 и газоподводящим патрубком 9 турбокомпрессора !О, снабженный компенсатором ll и подсоединенный под углом к крайней секции 3 выпускного трубопровода. Секции 1,2 и 3 подключены к крышке 12 цилиндра через привалочные поверхности 13,14 и 15 фланцев 16,17 и 18 выпускных патрубков 6,7 и 8.

Газоподводящий патрубок 9 подключен к турбокомпрессору 10 через привалочную поверхность 19 фланца 20.

При этом ось YY газоподводящего патрубка 9 наклонена под углом к оси ХХ выпускного трубопровода и расположена на линии, проходящей через центр

2l привалочной поверхности 15 фланца 18 выпускного патрубка 8 крайней секции 3.

Неохлаждаемый выпускной коллектор работает следующим образом.

При работе двигателя выпускной коллектор нагревается и за счет линейных расширений выпускных патрубков б-8 и секций 1,2 и 3 начинает перемещаться в сторону от крышек 40 цилиндров. Осевые перемещения секций 1,2 и 3 воспринимаются компенсаторами 4 и 5, а осевое перемещение крайней секции 3 в сторону гаэоподводящего патрубка 9 приводит к воз- 45 никновению неосевых термических напряжений.

Направление перемещения точки А определяется результирующей АВ составляющих АС„ и С„ В1 соответственно осевого и перпендикулярного к оси

XX (параллельного перемещения оси коллектора XX ) температурного расширения коллектора от точки В до точки А, 55

Результирующая АВ теплового пере1 мещения точки А легко определяется как гипотенуза прямоугольного треугольника АВ С, катетами которого явСоставитель В. Козлов

Редактор М. Янович Техред H.Келушак Корректор В. Синицкая.

Заказ 6276 3 Тираж 5 I Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москвау E«35р Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4