Силовая установка

) 1 9) 5/00, Р 02 В 37/ 51)5 Р ИЗО САН ЕТЕН АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ аповок,в Изобретение роению и может личных отраслях требуется приме него сгорания с тия. я к двигателестльзовано в разо хозяйства, где гателя внутреннением от сжаотноситс быть испо народног нение дви воспламе Известна сил компрессором и с ной с коленчатымНедостатком является.то, что ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1420204, кл. Г 02 В 37/00, 1986.(57) Изобретение относится к области двигателестроения. Изобретение позволяет. повысить эффективность использования энергии выпускных газов силовой установки при снижении их токсичности, Силовая установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, паротурбинную установку 2, турбокомпрессор 3, турбина 4 которого установлена после выпускного коллектора 5 овая установка с турбо 1 ловой турбиной, связан- валом двигателя,известной установки колеса турбины турбодвигателя 1, силовую турбину 8, снабженную выпускным патрубком 9, сообщенную своим входом с выпускным коллектором 5 и кинематически связанную с коленчатым валом 10 двигателя, парогенератор 11,. включенный нагревательной полостью 12 в выпускной патрубок 9 силовой турбины 8, паровую. турбину 13, конденсатор 14 и питательный насос 15. Установка снабжена системой фильтрации в виде двух ступеней 16 и 17 очистки выпускных газов, причем первая ступень 16 выполнена в виде самоочищающегося фильтроэлемента 18 грубой очистки, а вторая ступень 17 - в виде фильтроэлемента 19 тонкой очистки ссистемой 20 автоматического электровыжигания, Применение утилизационного контура с паровой турбиной позволяет передать часть мощности на коленчатый вал двигателя и повысить тем самым эффективность силовой установки; а применение фильтрозлементов грубой и тонкой очистки выпускных газов позволяет уменьшить их токсичность.1 з,п.ф-лы, 2 ил.евааЪ 3 компрессоров работают в неудовлетворительных условиях, подвергаясь эрозии от несгоревших частиц, которые далее выбрасываются в атмосферу, загрязняя окружающую среду.Известна также силовая установка, состоящая из собственно двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, турбокомп рессора, парогенератора, силовой турбины и паровой турбины, связанных механически с коленчатым валом ДВС.Недостатком известной установки является наличие твердых частиц в отработавших газах двигателя, приводящее к снижению ресурса работы турбин за счет процессов эрозии, снижения КПД парогене ратора в результате отложений в нагревательном контуре, а также загрязнению окружающей среды.Известна силовая установкасодержащая двигатель внутреннего сгорания.и ути лизационную паротурбинную установку, а также силовую турбину, кинематически связанную с коленчатым валом, причем паротурбинная установка включает паровую турбину, парогенератор, конденсатор и пи тательный насос. Цель изобретения - повышение эффективного использования энергии. выпускных газов при снижении их токсичности. 20На фиг.1 представлена принципиальная схема силовой установки; на фиг,2 - вариант размещения фильтроэлементов первой ступени системы фильтрации выпускных азов. 25Силовая установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорания, паротурбинную установку 2; турбокомпрессор 3, турбина 4 которого установлена после выпускного коллектора 5; связанного с выпу скными каналами 6 головки 7 блока цилиндров (не показаны) двигателя 1, силовую турбину 8, снабженную выпускным патрубком 9, сообщенную своим входом с выпускным коллектором 5 и кинематиче ски связанную с коленчатым валом 10 двигателя 1 внутреннего сгорания, парогенератор11, включенный нагревательной полостью 12 в выпускной патрубок 9 силовой турбинь 1 8, паровую турбину 40 13, подключенную к паровой полости парогенератора 11, и последовательно установленные между выходом паровой турбины 13 и входом парогенератора 41 конденсатор 14 и питательный насос 15, 45 образующие замкнутьвл контур циркуляции рабочего тела утилизационной паротурбинной установки 2, при этом установка снабжена системой фильтрации в виде двух ступеней 16 и 17 очистки выпускных газов, 50 причем первая. ступень 16 очистки выполнена в виде самоочищающегося фильтроэлемента 18 грубой очистки и установлена в выпускном коллекторе 5, а вторая ступень 17 очистки - в виде фильтроэлемента 19 55 тонкой очистки с системой 20 автоматического электровыжигания и установлена, в выпускном патрубке 9 силовой турбины 8 пе ред парогенеоатором 11, Первая ступень 17 очистки может быть также выполнена многоэлементной, каждый элемент 21 которой установлен в соответствующем выпускном канале 6 головки 7 блока цилиндрой двигателя 1. внутреннего сгорания,В состав силовой установки входят также компрессор 22 турбокомпрессора 3 с подключенными к нему воздушными трактами 23 и 24, редуктор 25, связанный с валом 26 силовой турбины 8, коленчатым валом 10 и валом 27 паровой турбины 13, и. глушитель 28, а система 20 автоматического выжигания включает датчик 29 перепада давления на фильтроэлементе 19, блок 30 автоматического управления и подключенный к нему воздушный клапан 31.Силовая установка работает следующим образом.Отработавшие газы двигателя 1 внутреннего сгорания, имея повышенную тем-. пературу и избыток воздуха, проходят по выпускным к налам 6 головки 7 блока цилиндров и поступают в выпускной коллектор 5, где они очищаются от наиболее крупных частиц в фильтроэлементе 18 первой ступени 16 очистки, Под действием высоких температур отработавших газов при наличии в них избытка кислорода воздуха осевшие в фильтроэлементе 18 частицы выгорают, а сам фильтроэлемент 18 постоянно само- очищается. Далее предварительно очищенный в первой ступени 16 очистки газ поступает на турбину 4 турбокомпрессора 3, где часть его энергии используется для подачи компрессором 22 сжатого воздуха в двигатель 1 по воздушному тракту 23, После турбины 4 газ поступает на вход силовой турбины 8, с вала 26 которой крутящий момент передается через, редуктор 25 на коленчатый вал 10 двигателя 1, Пройдя турбину 8, отработавший газ попадает во вторую ступень 17 очистки, где он очищается с помощью фильтроэлемента 19 от твердых частиц малых размеров, и поступает в нагревательную полость 12 парогенератора 11 утилизационной паротурбинной установки 2, В парогенераторе 11 тепловая энергия отработавших газов расходуется на превращение в пар жидкости, циркулирующей с помощью питатель-.ного насоса 15 в замкнутом контуре утилизационной паротурбинной установки 2, При этом произведенный пар из паровой полости парогенератора 11 поступает на паровую турбину 13, которая передает часть своей энергии с вала 27 через редуктор 25 коленчатому валу 10, а с турбины 13 пар поступает в конденсатор 14, где превращается вновь в жидкость, а затем насосом 13 подается на вход парогенератора 11 для нового рабочего цикла,Отработавшие газы двигателя 1, пройдянагревательную полость 12 парогенератора11, выбрасываются затем через глушитель28 в атмосферу. Постоянно загрязняющийся во время работыдвигателя 1 фильтроэлемент 19 второй ступени 17 очистки очищаютс помощью системы 20 электровыжигания,датчик 29 перепада давления которого подостижении предельно допустимого перепада давления на фильтроэлемент 19 подает сигнал в блок 30 автоматическогоуправления. При этом подается электропитание на фильтроэлемент 19, открываетсявоздушный клапан 31 и часть воздуха извоздушного тракта 24 двигателя 1 перепускается на вход фильтроэлемента 19. Благодаря электронагреву фильтроэлемента 19 идополнительной подаче воздуха осевшиетвердые частицы выгорают. По достижениинормального перепада давления на фильтроэлементе 19 последний с помощью блока30 управления отключается от электропитания, а воздушный клапан 31 закрывается.Тепло, выделенное при сжигании твердыхчастиц, также утилизируется в нагревательной полости 12 парогенератора 11.Фильтро элемент 18 первой ступени 16может быть выполнен из металловолокнового материала с пропускной способностьюдо 10 мкм, а фильтроэлемент 19 второй ступени 17 - из электропроводного материалас пропускной способностью до 1 мкм. Вслучае выполнения первой ступени 16 очистки в виде ряда элементов 21 силовая установка работает аналогично, 35Применение системы фильтрации в виде двух ступеней очистки отработавших газов позволяет повысить эффективностьиспользования энергии впускных газов приснвжении их токсичности и в конечном итоге получить более экономичную экологически чистую силовую установку,Формула изобретения 1, Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания и утилизационную паротурбинную установку, турбокомпрессор, турбина которого установлена после выпускного коллектора, связанного с выпускными каналами головки блока цилиндров двигателя, силовую турбину, снабженную выпускным патрубком. сообщенную своим входом с выпускным коллектором и кинематически связанную с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, парогенератор, включенный нагревательной полостью в выпускной патрубок силовой турбины, паровую турбину, подключенную к паровой полости парогенератора, и последовательно установленную между выходом паровой турбины и входом парогенератора конденсатора и питательный насос, образующие замкнутый контур циркуляции рабочего тела утилизационной паротурбинной установки, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения эффективности использования энергии выпускных газов при снижении их токсичности, установка снабжена системой фильтрации в виде двух ступеней очистки выпускных газов, причем первая ступень очистки выполнена в виде самоочищающегося фильтроэлемента грубой очистки и установлена в выпускном коллекторе, а вторая ступень очистки выполнена в виде фильтроэлемента тонкой очистки с системой автоматического электровыжигания и установлена в выпускном патрубке силовой турбины перед парогенератором,2, Установка по п,1, отл и ч а ющаяс я тем, что первая ступень очистки выпускных газов выполнена многоэлементной, каждый элемент которой установлен в выпускном канале головки блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания,1719693 б РРУ 1 б СоставиВеселовская Техред М Корректор С.Черни едакт Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж л, Гагарина. 101 аз 754ВНИИПИ Гос ь Н,ЛапушкинМоргентал