Турбопоршневой двигатель

(5)5 Е 02 В 47/02; ЕТЕНИЯ ВТОРСКО ИДЕТЕЛЬСТВУ ай,о ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)(71) Ленинградский институт водного транспорта(56) Иванченко Н.Н., О.Г.Красовский,С,С.Соколов, Высокий наддув дизелей.: Машиностроение, 1986.Лазарев Е,А. Эффективность некоторыхспособов охлаждения и типов охладителейнаддувного воздуха в дизеле, Двигателестроение, (ч. 7, 1989., с. 28,29,51,Лебедев О.Н., Сомов В.А., КалашниковС.А. Двигатели внутреннего сгорания речныхсудов. - М.; Транспорт, с. 176-177, 1990.Авторское свидетельство СССРКт 1236132, кл, Р 02 В 47/02, 1984.(57) Изобретение относится к области машиностроения. а именно кдвигателям внутреннего сгорания, преимущественно судовым. Целью изобретения является повышение ресурса двигателя за счет удаления избыточной влаги из наддувного воздуха. Поставленная цель. достигается тем, что турбопоршневой двигатель, содержащий поршневую часть 1, турбину 2, компрессор 3, воздушные трубопроводы 4 и коллектор 7, выпускную магистраль 11, форсунки 5, трубопроводы подачи воды 6, клапаны 20 с исполнительными механизмами, снабжен турбосепаратором 8, трубопроводы 9 и 10 отвода воды которого соединены с выпускной магистралью 11. Турбосепаратор 8 имеет наружную обойму 12 с направляющим аппаратом 13, рабочее колесо 14 и влагоулавливающую камеру 15. Для регулирования расхода воды в воздушном коллекторе 7 установлен датчик температуры 18, соединенный с исполнительным механизмом регулировочного клапана 20.-2 ил,5 10 15 20 25 30 40 45 50 55 Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателямвнутреннего сгорания, преимущественносудовым.Известно, что форсирование двигателей осуществляется путем повышения ихсреднего эффективного давления с помощью агрегатов наддува.Во избежание чрезмерного роста тепловых нагрузок деталей цилиндропоршневой группы ЦПГ), для уменьшения потерьтеплоты в охлаждающую жидкость и с отработавшими газами охлаждение наддувочно го воздуха осуществляют с помощью5 екуперативных теплообменников,Недостатками таких турбопоршневыхдвигателей являются высокие массогабаритные характеристики рекуперативныхтеплообменников и сложность регулирования температуры наддувного воздуха.Известен турбопоршневой двигатель,принятый в качестве прототипа, в которомохлаждение наддувочного воздуха осуществляется путем испарения впрыснутой до илипосле компрессора воды.Недостатками этого двигателя являются:Использование воды из системы охлаждения, содержащей, как правило, антикоррозийные присадки - нитраты, хроматы,полифосфаты, силикаты или молибдаты натрия, что может интенсифицировать абразивный износ ЦПГ и натриево-ванадиевуюкоррозию выпускных клапанов;попадание на стенки втулки цилиндракапель неиспарившейся воды способствуетразрушению масляной пленки и интенсифицирует износ деталей ЦПГ.Подогрев воды перед впрьском теплотой отработавших газов снижает количество теплоты, отбираемой от наддувочноговоздуха,Целью изобретения является повышение ресурса двигателя за счет удаления избыточной влаги из наддувочного воздуха.Поставленная цель достигается тем,что в турбопоршневом двигателе, содержащем поршневую часть, турбокомпрес сор агрегата наддува, воздушныетрубопроводы и коллектор, выпускнуюмагистраль, распылительные форсунки итрубопроводы для подачи воды, регулировочные клапаны с исполнительными механизмами, установленные на трубопроводахподачи воды, согласно изобретению, онснабжен турбосепаратором, установлснным в воздушном коллекторе, трубопроводы отвода воды которбго соединены свыпускной магистралью после турбины агрегата наддува, При этом турбосепаратор выполнен со свободно вращающимся рабочим колесом и содержит наружную обойму с направляющим аппаратом, установленную во внутренней полости воздушного коллектора с кольцевым зазором, а на периферии рабочего колеса размещена влагоулавливающая камера, причем кольцевой зазор и влагоулавливающая камера соединены с помощью трубок с выпускной магистралью. В воздушном коллекторе размещен также датчик температуры воздуха наддува, соединенный с исполнительным механизмом регулированного клапана,На фиг.1 показана принципиальная схема турбопоршневого двигателя; на фиг.2 - турбосепаратор со свободно вращающимся рабочим колесом,Турбопоршневой двигатель состоит из поршневой части 1, турбины 2 и компрессора 3, воздушного трубопровода 4, Форсунки 5 с трубопроводоо подвода воды б установлены на воздушном трубопроводе 4 или коллекторе 7 перед турбосепаратором 8 со свободно вращающимся колесом, который трубками 9 и 10 соединен с выпускной магистралью 11.Турбосепаратор 8 имеет наружную обойму 12 с направляющими аппаратом 13, рабочее колесо 14 и влагоулавливающую камеру 15, причем, последние соединены с выпускной магистралью 11 трубками 9 и 10.Во внутренней обойме 16 установлены подшипники 17, являющиеся опорами консольного рабочего колеса 14 турбосепаратора 8. Для регулирования расхода воды в воздушном коллекторе 7 между компрессором 3 и турбосепаратором 8 установлен термопатрон 18, выполненный легкокипящей жидкостью и соединенный трубкой 19 с исполнительным механизмом регулируемого крана (клапана) 20.Турбопоршневой двигатель работает следующим образом.Отработавшие газы из поршневой части 1 двигателя поступают в турбину 2 агрегата поддува, которая передает механическую энерги.о компрессору 3. В процессе сжатия воздуха в компрессоре 3 происходит повышение его температуры, На вход компрессора 3 или после него с помощью форсунки 5 и трубки подвода воды б осуществляется впрыск воды. Капли воды испаряются. отнимая необходимую для этого теплоту от воздуха, тем самым повышая мощность двигателя и снижая его теплонапряженность,В процессе испарения капель в них возрастает концентрация растворенных в воде солей. Для удаления избыточной влаги ис. пользуют турбосепаратор 8, который представляют собой одноступенчатую турбинусо свободно вращающимися рабочим колесом 14. Наружная обойма 12 установлена вколлектор 7 с некоторым зазором "б", позволяющим улавливать пленочную влагу,двигающуюся по внутренней поверхностивоздушного коллектора 7.Направляющий аппарат 13 обеспечивает закрутку воздушного потока в необходимую сторону вращения рабочегоколеса 14, которое установлено консольно во внутренней обойме 16 на подшипниках 17,Капли, встречаясь с рабочим колесом 1514, отбрасываются на периферию во влагоулавливающую камеру 15. По трубкам 9 и 10избыточная влага, растворенные в воде соли и пыль сбрасываются в выпускную магистраль 11. 20Степень удаления дисперсной влаги,частиц соли и пыли достигает 99 О,Вода для охлаждения воздуха может отбираться из санитарной системы судна илипосле фильтрации (на рис. не показано) из 25наружного контура системы охлаждения иподводится к форсункам 5 с помощью трубок б,Регулировка температуры наддувочного воздуха в зависимости от атмосферных 30 Формула изобретения 1. Турбопоршневой двигатель, содержащий по рш не вую часть, турбо ком и рессор агрегата наддува, воздушные трубопроводы и коллектор, выпускную магистраль, распыли- тельные форсунки и трубопроводы для подачи воды, соединенные с контуром системы охлаждения, регулировочные клапаны с ис полнительными механизмами, установленные на трубопроводах подачи воды,.о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения ресурса двигателя за счет удаления избыточной влаги из наддувочного воздуха, он снабжен турбосепаратором, установленным в воздушном коллекторе, трубопроводы отвода воды которого соединены с выпускной магистралью после турбины агрегата наддува. условий и режима работы турбопоршневого двигателя 1 обеспечивается при помощи термопатрона 18, соединенного трубкой 19 с исполнительным механизмом крана (клапана) 20,Термопатрон 18 заполнен легкокипящей жидкостью или твердым заполнителем, имеющим высокий коэффициент линейного расширения, Рост температуры наддувочного воздуха сопровождается ростом давления в термопатроне 18, которое по трубке передается в исполнительный механизм (например, сильфон ного типа) регулируемого крана (клапана) 20, обеспечивающего его открытие и подачу необходимого для охлаждения наддувочного воздуха количества воды. Регулируя расход от 0 до максимума легко обеспечить приемлемую теплонапряженность и экономичность двигателя как на номинальном, так и на частичных режимах.Испарительная система охлаждения проста в изготовлении и эксплуатаций, имеет небольшие размеры, массу, стоимость, не создает существенных гидравлических сопротивлений, легко поддается регулированию и автоматизации, может применяться в одно- и двухступенчатых системах наддува и в сочетании с рекуперативными теплообменниками. 2. Двигатель по и.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что турбосепаратор выполнен со свободно вращающимся рабочим колесом и содержит наружную обойму с направляющим аппаратом, установленную во внутренней полости воздушного коллектора с кольцевым зазором, а на периферии рабочего колеса размещен влагоулавливающая камера, причем кольцевой зазор и влагоулавливающая камера соединены с помощью трубок с выпускной магистралью,3, Двигатель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в воздушном коллекторе размещен датчик температуры воздуха наддува. соединенный с исполнительным механизмом регулировочного клапана.1789740 Ю 17 3 Составитель В, СинцовРедактор О. Стенина Техред М.Моргентал Корректор Н, Бучо ьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Га роизводственно Заказ 338 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5