Силовая установка

ОЛИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 794234 Союз Советских Социалистических РеспубликМ. С. ПриходькоВолгоградский, ордена Трудового Краснополитехнический институт амен СИЛОВАЯ УСТА НО 45) Дата опубликования Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, и может быть применено в качестве силовой установки различного назначения.Известны силовые установки, содержа щие выхлопной коллектор, подключенный к турбине свободного турбокомпрессора, компрессор которого соединен напорным трубопроводом с входным трубопровдом, с входным трактом двигателя через холо дильник и обводным трубопроводом через регенератор с силовой турбиной 11.В таких силовых установках применяется подогрев в регенераторе перепускаемого по обводному трубопроводу наддувочного 15 воздуха выпускными газами с целью использования энергии в расширительной машине (силовой турбине). Но такие силовые установки имеют плохие пусковые качества и недостаточно полное использование энер гии выхлопа на частичных режимах.Известна также силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, дополнительную камеру сгорания, установленную в магистрали выпуска отработав ших газов, газовую турбину, установленную в той же магистрали и снабженную выхлопным патрубком, кинематически соединенный с газовой турбиной компрессор, подключенный к ресиверу двигателя и к 30 трубопроводу подачи воздуха в дополнительную камеру сгорания, в котором установлен регенератор, подключенный к выхлопному патрубку газовой турбины, и дроссель переменного сечения 2,В такой силовой установке для улучшения пусковых качеств в магистрали выпуска отработавших газов установлена дополнительная камера сгорания, в которую подается по обводному трубопроводу наддувочный воздух, подогретый в регенераторе за счрт тепла отработавших газов. Однако в таких силовых установках энергия сжатого воздуха после компрессора частично теряется в дросселе и, кроме того, не используется энергия отработавших. газов турбокомпрессора, имеющих высокую температуру после регенератора.Целью изобретения является повышение экономичности силовой установки за счет более полного использования энергии сжатого воздуха и выхлопных газов.Для достижения этого дроссель переменного сечения выполнен в виде силовой турбины, кинематически связанной с двигателем, которая установлена в выхлопном патрубке газовой турбины последовательно с регенератором с возможностью смывания наружной поверхности ее корпуса отработавшими газами.50 55 60 65 3На чертеже приведена принципиальная схема описываемой силовой установки.Магистраль 1 выпуска отработавших газов двигателя 2 внутреннего сгорания подключена через дополнительную камеру сгорания 3 к газовой турбине 4 турбокомпрессора. Компрессор 5, кинематически связанныи с газовой турбиной 4, подключен через орган перекрытия 6 к трубопроводу 7 подачи воздуха в дополнительную камеру сгорания 3 и к ресиверу двигателя 8, Силовая турбина 9 (дроссель переменного сечения) кинематически связана с двигателем 2 и установлена в выхлопном патрубке 10 газовой турбины 4 последовательно с регенератором 11 с возможностью омывания наружной поверхности ее корпуса отработавшими газами, выходящими из выходного канала регенератора 11. Выпускной патрубок силовой турбины соединен через дополнительный трубопровод 12, являющийся продолжением трубопровода 7 подачи воздуха, с дополнительной камерой сгорания 3, связанной с впускным патрубком газовой турбины 4, выхлопной патрубок 10 которой соединен через поворотные жалюзи 13 с входным каналом корпуса регенератора 11. Силовая установка включает в себя также холодильник 14, обводной трубопровод 15 и электростартер 16.Силовая установка работает следующим образом.На неноминальных режимах работы двигателя, характерных для транспортных силовых установок, силовая турбина 9 соединяется с коленчатым валом муфтой сцепления (на чертеже не показана) и на нее перепускается по трубопроводу 7 через регенератор 11 избыточная часть сжатого воздуха от компрессора 5. После расширения в силовой турбине 9 до противодавления на выхлопе в магистрали 1 выпуска отработавших газов сжатый воздух поступает в камеру сгорания 3 в среду выхлопных газов. 1 уда же подается и дополнительное топливо для дожигания выхлопных газов и повышения энтальпии продуктов сгорания перед газовой турбиной 4, Дополнительное топливо сжигается в камере в количествах, обеспечивающих поддержание необходимых высоких значений степени наддува и расхода воздуха в компрессоре 5, При этом перед силовой турбиной 9 сжатый воздух подогревается в регенераторе 11 отработавшими газами турбины 4. Этими же отработавшими газами после регенератора 11 путем внешнего омыв ания наружных поверхностей корпуса силовой турбины вблизи ее рабочего колеса воздух подогревается и при расширении на лопатках рабочего колеса турбины для повышения его работоспособности,Аналогичный перепуск сжатого воздуха осуществляется и при запуске двигателя, Но в этом случае турбокомпрессор раскру 5 1 О 15 "0 25 30 35 40 45 чивается электростартером 16 до момента воспламенения топлива от электросвечи в камере сгорания 3, и часть воздуха, минуя холодильник 14, поступает в двигатель 2 по обводному трубопроводу 15.На номинальном режиме работы двигателя в органе перекрытия 6 изменяется направление сжатого воздуха только в двигатель 2 через холодильник 14, жалюзи 13 перекрывают входной канал регенератора 11 для выхода отработавших газов в атмосферу (см. положение их в виде пунктирных линий) и силовая турбина отключается от коленчатого вала. В камеру сгорания 3 прекращается подача топлива и она используется как обычный канал, через который проходят выхлопные газы на турбину 4.Описываемая силовая установка имеет следующие преимущества по сравнению с известной:уменьшаются потери энергии более высокого давления сжатого воздуха при перепуске его в камеру сгорания в среду выхлопных газов более низкого давления;используется полностью перепускаемая часть сжатого воздуха не только в камере сгорания, но и для получения дополнительного крутящего момента через силовую турбину на валу двигателя;в силовой установке более полно используется тепло отработавших газов из турбины турбокомпрессора вследствие выпуска их через регенератор для подогрева сжатого воздуха перед силовой турбиной и через ее корпус - в проточной части;сокращается время запуска путем включения силовой турбины и подогрева воздуха перед ней.В связи с этим во всех случаях работы двигателя на неномин альных режимах расход топлива в дополнительной камере сгорания описываемой силовой установки будет ниже, а эффективный КПД и экономичность выше, чем в известных силовых установках. Формула изобретения 1. Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания, дополнительную камеру сгорания, установленную в магистрали выпуска отработавших газов, газовую турбину, установленную в той же магистрали и снабженную выхлопным патрубком, кинематически соединенный с газовой турбиной компрессор, подключенный к ресиверу двигателя и к трубопроводу подачи воздуха в дополнительную камеру сгорания, в котором установлен регенератор, подключенный к выхлопному патрубку газовой турбины, и дроссель переменного сечения, отличающаяся тем, что, с целью повышения экономичности, дроссель переменного сечения выполнен в виде сиПодписноеий и открытий 220/11 Изд.168 Тираж 581Поиск Государственного комитета СССР по делам изобрет113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ипография, пр. Сапунова,ловой турбины, кинематически связанной с двигателем.2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что силовая турбина установлена в выхлопном патрубке газовой турбины последовательно с регенератором с возможностью омывания наружной поверхности ее корпуса отработавшими газами. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе