CS209854B2 - Driving facility - Google Patents

Description

Vynález se týká poháněcího zařízení, které má motor s vnitrním spalováním, zejména vznětový motor, který je jednak přeplňován skupinou turbokompresoru, obsahující kompreso-r, turbinu pohánějící kompresor a průtokový kanál spojující s výhodou trvale výstup z kompresoru se vstupem turbiny a schopný přivádět к turbině celé průtočné množství kompresoru neprocházející motorem, a jednak má pracovní komoru o proměnlivém obsahu spojenou prostřednictvím přívodního potrubí s výstupem kompresoru a prostřednictvím výfukového potrubí s průtokovým kanálem a ležící paralelně alespoň к části průtokového kanálu, dále má pomocnou spalovací komoru, rozdělenou ve směru proudění na primární spalovací oblast, do které se dopravuje čerstvý vzduch průtokovým kanálem a palivo systémem pro dodávku paliva a na sekundární směšovací oblast, do které se přivádí čerstvý vzduch průtokovým kanálem a spalné plyny výfukovým potrubím a ze které vystupují horké plyny do turbiny pro její pohon a dále má v průtokovém kanále škrticí ústrojí schopné vytvářet mezi vzduchem vystupujícím z kompresoru a mezi plynem vstupujícím do turbiny pokles tlaku, který je prakticky nezávislý na poměru množství vzduchu procházejícím průtokovým kanálem a na celkovém množství vzduchu dodávaném kompresorem, avšak který se mění úměrně s tlakem panujícím v průtokovém kanále před škrticím ústrojím.

Pojmem motor s vnitřním spalováním, který má pracovní komoru o proměnlivém obsahu, se míní každý motor, který obsahuje alespoň jednu pracovní komoru, ve které se uskutečňuje fáze sání, komprese, spalování a expanze a fáze výfuku, a to ve čtyřech nebo ve dvou dobách. Všeobecně se jedná o motory, u kterých je každá nebo všechny pracovní komory vymezena pístem, obklopeným válcem nebo jinou skříní, přičemž tento píst vykonává vratný pohyb nebo rotační pohyb, jako je tomu například u motorů s rotujícím pístem a podobných, a to vše na rozdíl od motorů s vnitrním spalováním, které mají pracovní komoru o- neproměnlivém obsahu, jako jsou například plynové turbiny.

Pokud je v dalším uveden výraz motor, který obsahuje pracovní komoru, zahrnuje to rovněž všechny motory, které mají jak jednu pracovní komoru, tak i motory, což je nejčastější případ, které mají větší počet pracovních komor. Dokonce i tehdy, uvádí-li se například, že turbokompresorová skupina má kompresor a turbinu nebo že poháněči zařízení má pomocnou spalovací komoru, znamená to, že turbokompresorová skupina má alespoň jeden kompresor a alespoň jednu turbinu a že poháněči zařízení má alespoň jednu pomocnou spalovací komoru a že tyto skutečnosti nejsou opakovány jen z toho důvodu, aby se zjednodušil popis vynálezu.

Popsaná uspořádání motoru jsou uvedena například ve francouzském pat. spise číslo 2 179 309 a 2 222 537.

Než bude vysvětleno zlepšení poháněčích zařízení popsaného typu, která přináší vynález, je účelné provést srovnání motoru s vnitřním spalováním, který má pracovní komoru o proměnlivém obsahu, s motorem o neproměnlivém obsahu, jako je plynová turbina. U turbin má pracovní komora za úkol zajistit nejen úplné spálení paliva a vysokou účinnost spalování a nedovolit vytváření usad sazí, ale navíc má zajistit stabilní hoření paliva, které vstoupí do komory, to znamená, že nesmí připustit nežádoucí zhasnutí plamene -ani jeho náhlé výbuchy.

Pro zajištění těchto podmínek je známé rozdělit pracovní nebo spalovací komoru turbiny na dvě oblasti, z nichž první bývá nazývána primární spalovací oblast, do které se vede palivo a vzduch v poměru blízkém poměru stechiometrickému, a druhá oblast bývá nazývána sekundární nebo směšovací, kde se teplé spalné plyny vytvářené v primární spalovací oblasti ochlazují směšováním s čerstvým vzduchem přiváděným směšovacími otvory. Aby spalování bylo tak úplné a stabilní jak je jen možné, musí být tlaková ztráta vzduchu vstupujícího do primární spalovací oblasti dostatečně velká к tomu, aby v ní vyvolala uspokojivou turbulenci, avšak dostatečně malá, aby nepůsobila nepříznivě na účinnost celého poháněcího zařízení tvořeného kompresorem, spalovací komorou a turbinou. Konstrukce dobré spalovací komory je tedy spojena s problémem vytvořit primární spalovací oblast s maximální turbulencí s minimálními tlakovými ztrátami. Je všeobecně známé, že tohoto- cíle lze dosáhnout pouze takovou spalovací komorou, která má tlakové ztráty nejméně 5 °/o.

Vynález si klade za úkol upravit motor s pracovní komorou o proměnlivém obsahu s využitím výhod motorů s pracovní komorou o neproměnlivém obsahu, přičemž tyto úpravy mají být ekono-micky únosné a zajistit celkovou vysokou účinnost poháněcího zařízení.

Úkol je vyřešen poháněcím zařízením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že průtokový kanál je rozdělen na dvě paralelní větve, z nichž první větev je opatřena škrticím ústrojím a sahá ve směru proudění za primární spalovací oblast a druhá větev je spojena s primární spalovací oblastí prostřednictvím alespoň jednoho otvoru oprůřezu zajišťujícím uvedený pokles tlaku také ve směru proudění před a za tímto otvorem, a že systém pro- dodávku paliva ústí do primární spalovací oblasti v úrovni vířivého pohybu vytvořeného vzduchem vstupujícím uvedeným otvorem.

Poněvadž pokles tlaku nebo tlaková ztráta vyvolaná škrticím ústrojím v motoru popsaného typu může být větší než 10 % nebo do-konce v některých případech dosahovat 20 %, využití toh^oito poklesu tlaku v otvoru nebo v otvorech, kterými proudí vzduch do primární spalovací . oblasti pomocné spalovací komory, umožní zajistit v této primární spalovací oblasti takové podmínky, které se považují za zvláště výhodné u plynových turbin.

Je zřejmé, že vynález nelze jednoduše odvodit ze známého stavu techniky. Tak například v uvedeném francouzkém pat. spise č. 2 222 537 je popsáno škrticí ústrojí pro· vytvoření tlakové ztráty umístěné ve směru proudění před pomocnou spalovací komorou, která má mimoto zcela rozdílnou úlohu než pracovní komora plynové turbiny, a to při ' nejmenším při normálním chodu motoru.

Podle výhodného provedení vynálezu je poháněči zařízení opatřeno· ovládacími prostředky pro zajištění vzájemně závislé změny průřezu otvoru nebo otvorů a množství paliva dodávaného systémem pro dodávku paliva do)- pomocné spalovací komory, aby v pomocné spalovací .komoře panovaly podmínky dostatečně blízké stechiometrickému poměru pro zajištění stability spalování.

Podle dalšího· výhodného provedení vynálezu oibsahují ovládací prostředky ovládací ústrojí citlivé na tlak panující v libovolném místě okruhu plynného prostředí spojujícího výstup kompresoru se vstupem turbiny, přičemž toto ovládací ústrojí je vytvořeno tak, že změny průřezu otvoru nebo otvorů a množství paliva dodávané systémem pro dodávku paliva jsou v mezích mezi maximální a minimální hodnotu nepřímo úměrné změně tlaku v okruhu a tedy poklesu tlaku mezi místem před a za uvedenými otvory, protože tento pokles je úměrný relativnímu tlaku. Ovládací ústrojí, zatížené z jedné strany tlakem panujícím v libovolném místě okruhu plynného prostředí, je z opačné strany zatíženo společnou silou vratné pružiny a seřiditelného protitlaku.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu je k první větvi průtokového kanálu, která je připojena přímo k sekundární směšovací oblasti a ústí do ní s výhodou ve směru proudění před vstupem výfukových potrubí, je připojen obvod chladicího vzduchu pro různé prvky motoru, který sahá ve směru proudění ke. vstupu do turbiny. Škrticí ústrojí, kterým, je opatřena první větev průtokového kanálu, je· umístěno ve spoji nebo těsně u spoje této větve se sekundární směšovací oblastí pomocné spalovací komory.

Uvedená konstrukce umožňuje vytvořit, a to bez podstatných přídavných nákladů, chladicí ústrojí, jehož funkce prakticky nezatěžuje energetickou bilanci celého· zařízení.

Podle výhodného vytvoření vynálezu obsahuje ovládací ústrojí nejméně dva souosé duté prvkyj z nichž jeden je pevný a ostat- , ní jsou pohyblivé, přičemž dva ze souosých ^dutých ^prv^ků vymezují soustavu otvor^ů průřezu proměnlivém v závislosti · na jejich vzájemné poloze. Pevný souosý dutý prvek, omezující alespoň část sekundární směšovací oblasti pomocné spalovací komory, vymezuje s prvním pohyblivým souosým dutým prvkem soustavu přídavných otvorů o průřezu proměnlivém v závislosti na poloze prvního pohyblivého souosého dutého prvku, které tvoří škrtící ústrojí. V tomto případě je druhý pohyblivý souosý dutý prvek uložen uvnitř prvního pohyblivého souosého dutého prvku, vymezuje s ním soustavu otvorů a vytváří sekundární směšovací oblast pomocné spalovací komory a druhý pohyblivý souosý dutý prvek je pevně spojen s ovládacím ústrojím. *

Alternativně mohou oba pohyblivé souosé duté prvky vymezovat s pevným souosým dutým prvkem obě soustavy otvorů o proměnlivém· průřezu, přičemž druhý pohyblivý souosý dutý prvek, který vymezuje soustavu otvorů, vytváří sekundární směšovací oblast pomocné spalovací komory.

Je známé, že v motorech s vnitřním spalováním, přeplňovaných turbokompresorem a opatřených pomocnou spalovací komorou, může být pokles tlaku nebo tlaková ztráta, vyvolaná škrticím ústrojím v průtokovém kanále mezi kompresorem a turbinou, větší než 10 % nebo dokonce v některých případech dosahuje 20 %. iPodte v^yn^álezu se stejný pokles tlaku vyvolává na vstupu vzduchu do primární spalovací oblasti pomocné spalovací komory pomocí otvorů, sta^vit^e^i^r^í^l^O’ průřezu, takže v primární spalovací oblasti vzniká turbulentní proudění zajišťující úplné a stabilní spalování paliva. Protože je tato tlaková ztráta zajištěna prostřednictvím již dříve existujících prostředků, jsou náklady na tuto úpravu omezeny na velmi přijatelnou míru a celková účinnost zařízení se nezmenší vytvořením přídavné tlakové ztráty. Ovládací ústrojí, kterým se nastavuje průřez otvorů a přívod paliva do primární spalovacc. oblasti, odstraňuje nebezpečí zhasnutí plamene a zlepšuje účinnost spalování. Napojení chladlicíIoo obvodu motoru na větev průtokového kanálu umožňuje vytvořit bez přídavných nákladů chladicí soustavu, jejíž funkce prakticky nezatěžuje energetickou bilanci ceJ^é^h^o zařízení.

Vynález je v dalším podrobněji vytvětlen na několika příkladech provedení ve spojení s výkresy. Je pochopitelné, že příklady provedení znázorňují toliko· výhodné uspořádání vynálezu, avšak v žádném případě nevymezují jeho rozsah.

Na výkresech značí obr. 1 schematický půdorys a částečný řez poháněcího zařízení s dieselovým motorem podle prvního provedení, obr. 2 schematický půdorys a částečný řez částí druhého·· provedení zařízení, přičemž neznázorněná část je zcela shodná s uspořádáním podle obr. 1, obr. 3 ve větším měřítku osový řez pomocnou spalovací komorou, jejíž ovládací prostředky přívodu

Ί paliva a vzduchu jsou uspořádány v obměněném provedení oproti obr. 1 a 2, obr. 4 axo-nometrícký pohled na obměněné provedení pomocné spalovací komory, obr. - 5 a 6 schematicky různé detaily z obr. 4 a obr. 7 část schematického· půdorysu zařízení s některými řezy, kde pomocná spalovací komora je uspořádána podle varianty provedení z obr. 3.

Motor 1 s vnitřním spalováním, znázorněný na obr. 1 a 2, je přeplňován turbokompresorovou skupinou, která •obsahuje kompresor 2, turbinu 3 poháněnou kompresorem 2 prostřednictvím hřídele 4 a průtokový kanál 5, který je spojen, s výhodou trvale, s výstupem kompresoru 2 a se vstupem turbiny 3. Smysl oběhu vzduchu a ostatních plynných směsí je na o<br. 1 a 2 znázorněn šipkami.

Motor 1 s vnitřním spalováním má několik pracovních komor ·6, na obr. 1 a 2 tři pracovní komory 6, které mají proměnlivý obsah a jsou spojeny přívodním potrubím 7 s výstupem kompresoru 2 přes přední oblast průtokového kanálu 5, a výfukovými potrubími 8 se vstupem do turbiny 3 přes zadní oblast průtokového kanálu 5, a to tak, že pracovní komory 6 jsou paralelní alespoň s částí průtokového kanálu 5.

Poháněči zařízení podle vynálezu má dále pomocnou spalovací komoru 9, která je rozdělena ve směru proudění na primární spalovací oblast 10, · do které se přivádí čerstvý vzduch průtokovým kanálem 5 a palivo· systémem 11 pro dodávku paliva, a na sekundární směšovací oblast 12, do které se přivádí čerstvý vzduch průtokovým kanálem 5 a spaliny výfukovými potrubími 8; ze sekundární směšovací oblasti 12 -se odvádějí horké plyny do turbiny 3 -pro její pohon.

Poháněči zařízení má ještě v průtokovém kanále 5 škrticí ústrojí - 13 zajišťující mezi vzduchem vystupujícím z kompresoru 2 a plyny vstupujícími -do turbiny 3 pokles tlaku, který je prakticky nezávislý na poměru množství vzduchu procházejícího průtokovým kanálem -5 a celkového množství vzduchu -dodávaného· kompresorem 2, který se však mění ve stejném smyslu jako tlak panující v průtokovém kanále 5 ve směru proudění před škrticím ústrojím 13.

Jak je to patrno z obr. 1 a 2, je škrticí ústrojí 13, které je tvořeno otočnou klapkou, posuvnou -nebo otočnou - kuželkou nebo jiným podobným ventilovým ústrojím, -ovládáno -diferenciálním pístem 14 se dvěma nestejně velkými čely 15 a 16, mezi která je potrubím 17 přiváděn tlak panující v průtokovém kanále 5 ve směru proudění - před škrticím ústrojím 13. Na druhou čelní plochu menšího· čela 15 diferenciálního pístu 14 působí tlak -okolního ovzduší a většího čela 16 tlak panující v průtokovém kanále 5 za škrticím ústrojím 13, přičemž tento tlak se přivádí potrubím 18. Diferenciální píst 14 je uložen posuvně v pevném diferenciálním válci 19. Celkové uspořádání pevného dife renciálního válce 19, diferenciálního pístu 14, škrticího ústrojí 13 a mechanismu, který je připojuje k diferenciálnímu pístu 14 je upraveno tak, aby se zajistilo splnění uvedeného požadavku poklesu tlaku při průchodu vzduchu škrticím ústrojím. 13.

Je samozřejmé, že škrticí ústrojí 13 a jeho ovládací prostředky s diferenciálním- pístem 14 lze místo ze samostatných prvků zkombinovat způsobem popsaným ve zmíněných francouzských /pat. spisech -č. 2 179 309 a č. 2 222 537 a opatřit různými dalšími prvky, například tlumiči, vratnými pružinami - a podobně.

Průtokový kanál 5 je - podle vynálezu rozdělen na dvě paralelní větve, z nichž první větev 5a je opatřena škrticím ústrojím 13 a vede za primární spalovací oblast 10, zatímco druhá větev 5b je spojena s primární spalovací - -oblastí 10 pomocné spalovací komory 9 prostřednictvím alespoň jednoho - otvoru 20, který má takový průřez, aby se vytvořil uvedený pokles tlaku prakticky rovněž před a za tímto otvorem 20. Do- primární spalovací -oblasti 10 ještě ústí vstřikovač 21 systému 11 pro dodávku paliva, a to v oblasti turbulence vytvořené vstupem vzduchu otvorem 29. Je třeba zdůraznit, že zmíněný -pokles tlaku mezi vzduchem vycházejícím z kompresoru 2 a plyny vstupujícími do- turbiny 3 není vyvoláván průchodem vzduchu otvorem -20 nebo otvory 20, -ale že je způsoben škrticím ústrojím 13, protože škrticí ústrojí 13 vytváří tento pokles tlaku -nezávisle na -množství, které jím prochází.

Poháněči zařízení obsahuje rovněž ovládací prostředky, - které umožňují současnou na sobě závislou změnu průřezu -otvoru 20 nebo o-tvorů 20 a množství paliva dodávaného systémem 11 pro -dodávku paliva. Podle příkladu provedení znázorněného na obr. 1 a 2 obsahují tyto ovládací prostředky -ovládací ústrojí 22, schei^í^^t^cky zobrazené jako páka, které je mechanicky spojeno jednak s regulačním ventilem 24 - a jednak s posuvným -dutým prvkem 23 ve tvaru pouzdra, který je veden pevným souosým dutým prvkem 25 -omezujícím primární -spalovací -oblast 10 a uzavírajícím druhou větev 5b průtokového· kanálu 5, přičemž jediný volný průchod vzduchu je tvořen věncem otvorů 20 v pevném souosém -dutém prvku 25. Posuvný souosý dutý prvek 23 překrývá zcela nebo zčásti -otvory 20 a -ovládá tak jejich činný průřez. Regulační ventil 24 řídí činný průřez -průtokového otvoru 26, který je připojen ve směru proudění vzadu potrubím. 21 k neznázorněnému zdroji paliva pod tlakem a vpředu potrubím 28 ke vstřikovací 21. Vstřikovač 21, regulační ventil 24 -a potrubí 27, 28 jsou částmi systému 11 pro dodávku paliva.

K první větvi 5a průtokového kanálu 5, a to buď ve směru proudění za škrticím ústrojím 13, jako- je tomu -na obr. 1 a 2, -nebo před škrticím ústrojím 13, jako je- tomu na obr. 3, lze. . připojit obvod chladicího . vzduchu pro* různé .. prvky motoru 1, přičemž .tento. obvod . ústí na^ vstup turbiny 3. . K .tomu účelu jsou, uspořádány . dva válcové . souosé pláště 29, . 30, . .. z. nichž - souosý vnitřní plást 29 je připojen . k druhé . větvi 5b průtokového kanálu . . 5, . .obsahuje plášť primární spalovací .. .oblasti 10 a vymezuje vevnitř sekundární . směšovací oblast 12. Výfuková potrubí 8 vyúsťují do . souosého* vnitřního pláště

29. . Oba . válcové souosé pláště 29, 30 vytvářejí mezi sebou . prstencovou komoru 31, která je spojena . . s první větví 5a průtokového kanálu . 5 a . vytváří chladicí obvod, . a to . zejména pro souosý vnitřní plášť 29.

U . příkladu provedení znázorněného na obr. 1 se sekundární směšovací vzduch přivádí dO' . souosého vnitřního· pláště 29 otvory 32, které procházejí tímto pláštěm 29 ve směru proudění za ústím, výfukových potrubí . 8 . . a kterými prochází veškeré množství vzduchu vedené. první větví . 5a průtokového kanálu .. 5.

U příkladu provedení znázorněného na. obr. 2 se sekundární směšovací vzduch přivádí do. souosého vnitřního pláště 29 z největší části otvory 33, které mají poměrně velký průřez a procházejí souosým vnitrním pláštěm 29 ve směru proudění před . ústtím výfukových potrubí 8, zatímco zbytek sekundárního· vzduchu, jakmile ochladil některé části motoru 1, . se přivádí do souosého vnitřního pláště 29 přívodními otvory 34, které mají poměrně malý průřez a procházejí . tímto· pláštěm 29 ve stejné rovině jako otvory 32 u příkladu podle obr. 1. Vzduch, který prochází . první větví 5a průtokového kanálu 5, se dělí mezi sekundární směšovací oblast 12 a část chladicí prstencové komory . 31 za otvory 33, a to v podstatě ve stejném poměru, jaký je mezi celkovým průřezem . otvorů 33 a mezi celkovým průřezem přívodních-otvorů 34.

Příklady provedení znázorněné na obr. 3 a 4 jso*u oproti předcházejícím provedením zdokonaleny ve dvou směrech.

První zlepšení spočívá v tom, že ovládací ústrojí . 22 je citlivé na tlak panující v libovolném místě okruhu plynného prostředí, který spojuje výstup z kompresoru 2 se vstupem turbiny 3, a je vytvořeno . tak, že jak průřez otvoru 20 . nebo otvorů 20 tak skutečné .množství paliva přivedené systémem . 11 pro· dodávku paliva se mění, a to alespoň v oblasti pohybu . posuvného souosého dutého prvku 23, nepřímo úměrně s tímto tlakem· oa tedy, jak . již bylo. uvedeno, s rozdílem tlaků panujících ve směru proudění před a za otvory 20. K . tomu . účelu působí na ovládací ústrojí 22 z jedné strany uvedený tlak v okruhu a z druhé strany společně síla vratné pružiny 35 . (není znázorněna na obr. 4, avšak je patrná na obr. 6] .a . nastavitelného protitíaku.

Podle druhého. zdokonalení je škrticí úSi^-ojí '13, kterým je opatřena ' první větev 5a průtokového kanálu 5, umístěného . ve . spoji (obr. 3) nebo* v blízkosti spoje . (obr. 4), . této první větve 5a se sekundární směšovací . oblastí 12.

K tomu účelu jsou škrticí ústrojí 13 a ovládací prostředky . schopné měnit . průřez . otvoru 20 nebo .otvorů 20 * opatřeny třemi souosými dutými prvky 36, 36a, 37, 37a, 38, 38a, z nichž jeden je vytvořen jako pevný souosý dutý prvek . 37, 37a a 38, 38a, které se mohou pohybovat na sobě nezávisle. Pevný . souosý dutý prvek 36, ' 36a vymezuje uvnitř alespoň část sekundární směšovací oblasti 12 pomocné spalovací komory 9 a spolu s prvním pohyblivým souosým dutým prvkem 37, 37a tvoří škrticí ústrojí 13 sestávající z řady přídavných otvorů 39, 39a proměnlivého· průřezu, a to v závislosti na poloze tohoto prvního pohyblivého. souosého dutého prvku 37, 37a. Druhý pohyblivý souosý dutý prvek 38, 38a tvoří spolu s jedním z dalších souosých dutých prvků, například s prvním pohyblivým souosým dutým . prvkem. 37 na ..obr. 3 a s pevným souosým dutým prvkem . 36a na obr. 4, ovládací prostředky. .k nastavování velikosti otvorů 20, 20a o proměnlivém průřezu, jehož plocha je. závislá na poloze tohoto druhého pohyblivého souosého dutého prvku 38, 38a.

U příkladu provedení znázorněného· na obr. 3 jsou oba pohyblivé souosé duté prvky 37, 38 osově posuvné vzhledem k pevnému souosému dutému prvku 36, .přičemž druhý pohyblivý . souosý dutý prvek 38 · je uložen uvnitř prvního pohyblivého souosého* .. ‘dutého- prvku 37, který je umístěn uvnitř . pevného souosého dutého prvku 36. Pevný souosý dutý prvek 36, do kterého ústí výfuková potrubí .8, . vytváří spolu .s .. vnějším pláštěm 30 chladicí prstencovou komoru 31. Přídavné otvory 39 o proměnlivém průřezu jsou umístěny . do věnce. na souosých dutých prvcích 36, 37 tak, že při přesouvání prvního pohyblivého souosého^ dutého prvku 37 . se mění velikost . jejich průřezu.

První pohyblivý souosý dutý prvek 37 prochází ve stěně průtokového kanálu 5 utěsněným průchodem 40 vytvořeným například. jako kloub, membrána, měch nebo podobně a má možnost se posouvat. Vně průtokového kanálu 5 je první pohyblivý .souosý. dutý prvek 37 opatřen válcem 41, v němž se může .posuvně pohybovat ovládací ústrojí 22 ve tvaru . plunžru pevně .spojené s druhým pohyblivým souosým dutým prvkem 38. Otvory 2*0 jsou uspořádány do věnce na obou těchto pohyblivých souosých dutých prvcích 37, 38 tak, že jejich . vzájemné přesouvání mění průřez otvorů 20.

Uvnitř válce 41 se přesouvá volný píst. 42, v němž je vytvořen průtokový otvor 2¾ pro regulaci množství paliva. Do tohoto průtokového otvoru 26 se zasouvá regulační ventil 24 ve formě jehly, který tvoří . jeden. z konců dříku 43 procházejícího osově ovládacím ústrojím 22. Dřík 43 je . uvnitř opatřen podélným průchodem, který vytváří potrubí (obr. 1 a 2) a vyúsťuje ve vstřikovací 21 umístěném na konci ovládacího ústrojí ..22'.

Potrubí 27 pro přívod paliva ústí 'do ' dna válce . 41. Přebytek, .paliva . 'se odvádí odpadovým ' potrubím .. 44 ' přes otvor 45, jehož volný. průřez je regulován volným pístem 42. Volný píst 42 se pohybuje působením sil, které na jedné straně vytváří tlak paliva přicházeíícnio potrubím 27 a na druhé straně .druhá vratná pružina 4S, která se opírá o utěsněnou přepážku 47, uspořádanou napříč uvnitř válce 41. Vstupní konec podélného průchodu ' ve dříku 43 neboli potrubí 28 leží mezi . volným pístem 42 a utěsněnou přepážkou 47. Na . druhé . straně utěsněné přepážky 47 vymezuje ovládací ústrojí 22 komoru 48, do . které ústí potrubí 49, které přivádí již zmíněný pneumatický protitlak. Vratná pružina . 35 , je uložena v komoře 48 a opírá se o. utěsněnou přepážku 47.

Konec prvního .pohyblivého 'souosého dutého prvku 37, který vyčnívá z utěsněného průchodu ' 40, má průřez s .a působí na něj tlak okolního ovzduší. Tento průřez s je menší .. než průřez ' S jeho druhého konce, který ' .leží. ve směru proudění před výfukovými potrubími 8. Protože na vnější plochu prvního pohyblivého souosého- dutého prvků. 37, zmenšenou o část vyčnívající z utěsněného průchodu 40, působí výstupní tlak P2 ,' kompresoru '2, tedy relativní tlak panující v průtokovém kanále 5 . před škrticím ústrojím . 13 , nebo před přídavnými otvory 39 o proměnlivém průřezu, je pokles tlaku Δ P vytvořený . tímto. škrticím ústrojím 13 dán vztahem

Δ'Ρ s . P2 ^_ S kde

ΔΡ je ' pokles tlaku

Pž je· tlak v průtokovém kanále 5 před škrticím ústrojím s .je průřez užšího konce a . S ' je 'průřez .širšího· konce prvního pohyblivého. souosého .dutého prvku 37, a ' ' to ' .bez-, .ohledu na procházející množství, alespoň . potud, nejsou-li škrticí přídavné οt vory .3.9, 'úplně . otevřeny.

Ovládáním a . nastavením vratné pružiny 35 a' druhé 'vratné pružiny 46 a volbou geometrie otvorů 20 a průtokového otvoru 26 zůstává množství vzduchu vstupujícího do primární spalovací oblasti 10 a množství paliva .dodávaného vstřikovačem 21 v poměru, který je dostatečně blízký poměru stechiometrickému, aby zabezpečil dobrou stabilitu spalování, a tato množství se mění nepřímo úměrné k tlaku . v libovolném místě průtokového kanálu 5, to je tlaku na vstupu do turbiny 3 podle příkladu provedení na obr. 3 nebo . na výstupu z kompresoru podle příkladu provedení na obr. 4. Tyto změny množství . .se uskutečňují mezi maximální hodnotou, kdy turbokompresorová skupina tvořená kompresorem 2 a turbinou 3 pracuje samostatně nebo s motorem 1 ve volnoběhu, a' mimmální. hodnotou. plamene, která může mít případně nulovou hodnotu, vycházeje od velikosti výkonu, při kterém pracuje turbokompresorová skupina samostatně a celá použitelná energie se přenáší do výfuku 1.

Protitlak přiváděný potrubím 49 (obr. 3) umožňuje. měnit regulační rozsah tohoto ústrojí a tedy i ' uvádět podle volby znovu v činnost pomocnou spalovací komoru 9.

Příklad provedení na obr. 4 se liší v podstatě od příkladu podle obr. 3 tím, že pohyblivé souosé duté prvky 37a, 38a jsou místo posuvně uspořádány otočně. Toliko pro zjednodušení výkresu není na obr.. 4 znázorněn chladicí obvod tvořený chladicí prstencovou komorou 31.

Pevný souosý dutý prvek 36a je vytvořen ve tva.ru válce a má jednak vstup . 50 vzduchu, do kterého ústí část průtokového kanálu 5 od .kompresoru 2, a jednak první věnec přídavných otvorů 39a o proměnlivém ' průřezu a prstenec otvorů 33. Na vnitřní stěně pevného· souosého dutého prvku 36a se může otáčet první pohyblivý souosý dutý prvek 37a, který je vytvořen rovněž ve tvaru válce a má .druhý věnec přídavných otvorů . 39 a. První pohyblivý souosý dutý prvek 37a je připojen prostřednictvím příček 51 a pouzdra 52 k první ovládací páce 53.

Příčinou utěsněnou přepážkou 54 je pevný . souosý dutý prvek 36a připojen . к pevnému válcovému pouzdru 55, na jehož vnitřním povrchu se může otáčet druhý pohyblivý souosý dutý prvek 38a, který je rovněž vytvořen ve tvaru válce, přičemž jak druhý pohyblivý souosý dutý prvek 38a, tak i pevné válcové pouzdro 55 jsou opatřeny věnci otvorů 20a. Druhý pohyblivý souosý dutý prvek 38a je připojen prostřednictvím příčné utěsněné přepážky 56, vytvářející dno primární spalovací oblasti 10 pomocné spalovací komory 9, a pouzdra 57 k druhé ovládací páce 58 spřažené prostřednictvím dříku 43 (obr. 3) s ovládacím ústrojím 22. Vnější pouzdro 52 souose obklopuje pouzdro 57, kterým prochází ' potrubí . 28 a které je opatřeno na konci .obráceném k primární spalovací oblasti 10 vstřikovačem 21.

Na .obr. 6 'je znázorněno schéma ovládacích prostředků pro vzájemně závislé současné řízení dodávky množství primárního vzduchu a paliva pro příklad provedení z obr. 4, přičemž shodné prvky jako v předchozích provedeních jsou označeny shodnými vztahovými znaky. Ovládací prostředky využívají jako hnacího média paliva, které přichází s konstantním' tlakem potrubím 59. Ve směru proudění za tryskou 60 ústí potrubí 59 'do řídicího válce 61, ve kterém se posouvá řídicí píst 62 analogicky jako ovládací ústrojí 22 , podle obr. 3. Řídicí píst 62 je pod tlakem vratné pružiny ' 35 (neznázorněná na obr. 4) a pod tlakem paliva ve válci 61 a je pevně připojen ke dříku 43. Palivo opouští válec 61 štěrbinou regulova209854 nou ovládacím pístem 63 bohatosti směsi a vrací se vratným, potrubím 64 do zásobníku paliva. Na ovládací píst 63 působí v jednom směru síla vratné ovládací pružiny 65 a v opačném směru ovládací tlak přiváděný potrubím 49a. Tlak přiváděný tímto potrubím 49a je s výhodou úměrný tlaku panujícímu v Гbovodném .místě průtokového kanálu 5, například na výstupu z kompresoru 2, přičemž součinitel úměrnosti lze libovolně ovládat.

Na obr. 5 je znázorněno schéma regulátoru poklesu tlaku AP u příkladu provedení podle obr. 4. Tento regulátor využívá rovněž jako hnacího média paliva přicházejícího* pod tlakem potrubím 59. Ve směru proudění za tryskou 66 ústí potrubí 59 do druhého řídicího válce 67, kde se posouvá druhý řídicí píst 68, jehož dřík je připojen к první ovládací páce 53. Na druhý řídicí píst 68, působí síla vratné pružiny 70 a tlak paliva ve druhém řídicím válci 67. Palivo vytéká z druhého řídicího válce 67 regulovatelnou štěrbinou, která je ovladatelná prostřednictvím diferenciálního' pístu 14, jak bylo vysvětleno při popisu příkladů znázorněných na. obr. 1 a 2. Palivo· se vrací vratným potrubím 71 zpět do zásobníku paliva.

Funkce provedení znázorněných na obr. 4 až 6 je stejná jako- u příkladu podle obr. 3 s tím rozdílem, že ovládací mechanismy jsou přestavovány hydraulicky a že změna regulačního rozsahu regulačního orgánu znázorněného na obr. 6 se uskutečňuje přímým působením na tlak přiváděný potrubím 49a.

V každém případě se vytváří za otvory 20 nebo 20a turbulence vzduchu, která zajistí spalování paliva vstřikovaného· do primární spalovací oblasti 10 za optimálních podmínek. Této· turbulence se dosahuje bez ztráty výkonu, protože škrticí ústrojí 13, které ji vyvolává, bylo u zařízení již před tímto vynálezem.

Příklad provedení znázorněný na obr. 7 se liší od provedení podle obr. 3 v podstatě tím, že škrticí ústrojí 13a zajišťující regulo14 vanou ztrátu tlaku je v tomto případě odděleno od pomocné spalovací komory 9a, která má proměnlivou geometrii. Průtokový kanál 5 je vymezen skříní 74, ze které vystupují dvě přívodní potrubí 7 a která je ohraničena příčkou 75, za níž ve směru proudění je vytvořena první větev 5a. Příčka 75 je opatřena otvorem, jehož okraje vytvářejí sedlo 76, se kterým spolupracuje závěrný kotouč 77 uložený ve směru proudění za tímto sedlem 76. Závěrný kotouč 77 je pevně spojen s dříkem 78, který prochází sedlem 76 a přes těsnění 79 i vnější stěnou skříně 74. Závěrný kotouč 77 s dříkem 78 vytváří škrticí ústrojí 13a. Působením tlaku oko-1ního ovzduší na horní stranu, dříku 78 a tlaků, které panují ve směru proudění před závěrným kotoučem 77 a za ním a působí na jeho horní a spodní povrch, je škrticí ústrojí 13a v rovnováze, kterou vyjadřuje rovnice

P2—Рз __ si

Pž— Po Si kde

Po je tlak okolního ovzduší

P2 je tlak ve směru proudění před závěrným kotoučem 77

Рз je tlak ve směru proudění za závěrným kotoučem 77 si je průřez dříku 78 a

Si je plocha závěrného kotouče 77.

Pomocná spalovací komora 9a je vymezena pevným dutým prvkem 25 tvořícím plášť pevně spojený se skříní 74, a druhým pohyblivým souosým dutým prvkem 38, uspořádaným a ovládaným stejně jako· na obr. 3. Jediné rozdíly spočívají v tom, že vratná pružina podle obr. 3 je nahrazena pružným měchem 35a, který současně vytváří těsnění mezi komorou 48 a druhou větví 5b průtokového kanálu 5, a že válec 41 je připevněn ke skříni 74.

Claims (11)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Poháněči zařízení, které má motor s vnitřním spalováním, zejména vznětový motor, který je jednak přeplňován skupinou turbokompresoru, obsahující kompresor, turbinu pohánějící kompresor a průtokový kanál spojující s výhodou trvale výstup z kompresoru se vstupem turbiny a schopný přivádět к turbině celé průtočné množství kompresoru neprocházející motorem, a jednak má pracovní komoru o proměnlivém obsahu spojenou prostřednictvím přívodního· potrubí s výstupem kompresoru a prostřednictvím výfukového potrubí s průtokovým kanálem a ležící paralelně alespoň к části průtokového kanálu, dále má pomocnou spalovací komoru, rozdělenou ve směru proudění na primární spalovací oblast, do které se dopravuje čerstvý vzduch průtokovým kanálem a palivo systémem pro dodávku paliva a na sekundární směšovací oblast, do· které se přivádí čerstvý vzduch průtokovým kanálem a spalné plyny výfukovým potrubím a ze které vystupují horké plyny do turbiny pro její pohon a dále má v průtokovém kanále škrticí ústrojí schopné vytvářet mezi vzduchem vystupujícím z kompresoru a mezi plynem vstupujícím do turbiny pokles tlaku, který je prakticky nezávislý na poměru množství vzduchu procházejícím průtokovým kanálem a na celkovém množství vzduchu dodávaném kompresorem, avšak který se mění úměrně s tlakem panujícím v průtokovém kanále před škrticím ú209854

15 16 strojím, vyznačené tím, že průtokový kanál (5) je rozdělen na dvě paralelní větve (5a, 5b), z nichž první větev (5a) je opatřena škrticím ústrojím (13) a sahá ve směru proudění za primární spalovací oblast (10) a druhá větev (5b) je spojena s primární spalovací oblastí (10) prostřednictvím alespoň jednoho otvoru (20) o průřezu zajišťujícím uvedený pokles tlaku také ve směru proudění před a za tímto otvorem (20), a že systém (11) pro· dodávku paliva ústí do primární spalovací oblasti (10·) v úrovni vířivého pohybu vytvořeného vzduchem vstupujícím · uvedeným otvorem (20).

2. Poháněči zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že je opatřeno ovládacími prostředky pro zajištění vzájemně závislé změny průřezu otvoru (20) nebo otvorů (20) a množství paliva dodávaného systémem (11) pro dodávku paliva · do pomocné spalovací komory (9).

3. Poháněči zařízení podle bodu 2 vyznačené tím, že ovládací prostředky obsahují ovládací ústrojí (22) citlivé na tlak panující v libovolném místě okruhu plynného prostředí spojujícího výstup kompresoru (2) se vstupem turbiny (3), přičemž toto ovládací ústrojí (22) je vytvořeno tak, že změny průřezu otvoru (2Ό-) nebo otvorů (20) a množství paliva dodávaného^ systémem (11) pro dodávku paliva jsou v mezích mezi maximální a minimální hodnotou .nepřímo· úměrné změně tlaku.

4. Poháněči zařízení podle bodu 3, vyznačené tím, že ovládací ústrojí (22), zatížené z jedné strany tlakem panujícím v libovolném místě okruhu plynného prostředí, je z opačné strany . zatíženo společnou silou vratné pružiny (35) a seřiditelného protitlaku.

5. Poháněči zařízení podle jednoho z bodů 1 · až 4, vyznačené tím, že k první větvi (5a) průtokového kanálu (5), která je připojena · přímo k sekundární směšovací · oblasti (12) a ústí do ní s výhoidou ve směru proudění před vstupem výfukových potrubí (8), je připojen obvod chladicího vzduchu pro různé prvky •motoru (1), který sahá · ve směru proudění ke vstupu do turbiny (3).

6. Poháněči zařízení podle bodu 5, vyznačené tím, že škrticí ústrojí (13), kterým je opatřena první větev (5a) průtokového kanálu (5), je umístěno ve spoji nebo se · těsně u spoje této · větve (5a) se sekundární směšovací oblastí (12) pomocné spalovací komory (9).

7. Poháněči zařízení podle bodu 3, vyznačené tím, že ovládací ústrojí (22) obsahuje nejméně dva souosé duté prvky · (23, 25, · 36, 37, · 38, 36a, 37a, 38a), z nichž jeden souosý dutý prvek (25, 36, 36a) je pevný a ostatní souosé duté prvky (23, 37, . 38, 37a, . 38a) jsou pohyblivé, přičemž dva . . ze · souosých dutých · prvků (23, 25, 36, 37, 38, 36a, 37a, 38a) vymezují soustavu otvorů · (20, 20a) o průřezu proměnlivém v závislosti na jejich vzájemné poloze.

8. Poháněči zařízení podle bodu 7, vyznačené tím, že pevný · souosý dutý prvek (36, 36a), omezující .alespoň část sekundární směšovací oblastí (12) pomocné spalovací komory (9), vymezuje s prvním pohyblivým souosým dutým· prvkem (37, 37a) soustavu přídavných otvorů (39, 39a) o průřezu proměnlivém v závislosti na poloze prvního pohyblivého .souosého dutého prvku (37, 37a), · které tvoří škrticí ústrojí (13).

9. Poháněči zařízení podle bodů 6 až 8, vyznačené tím, že druhý pohyblivý souosý dutý prvek (38) je uložen uvnitř prvního pohyblivého souosého dutého prvku . (37), vymezuje s · ním soustavu otvorů (20) a vytváří sekundární .směšovací oblast · (12) pomocné spalovací komory (9).

10. Poháněči zařízení podle bodů 4 a 9, vyznačené tím, že druhý pohyblivý . souosý dutý prvek (38) je pevně spojen s .ovládacím ústrojím (22).

11. Poháněči zařízení podle bodu 8, vyznačené tím, že oba pohyblivé souosé' duté prvky (37a, 38a) vymezují s pevným souosým dutým prvkem (36a) obě soustavy otvorů (20a, 39a) o proměnlivém průřezu, přičemž druhý pohyblivý souosý dutý prvek (38a), který vymezuje soustavu otvorů (20a·), vytváří .sekundární směšovací oblast (12) pomocné spalovac í komory (9).