PL104729B1 - Dwustopniowa turbosprezarka doladowujaca,napedzana gazami spalinowymi - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest dwustopniowa turbosprezarka doladowujaca, napedzana gazami spalinowymi, stosowana do silników spalinowych, zawierajaca co najmniej dwie turbosprezarki, skladajace se z jednej sprezarki i jednej turbiny, przy czym jedna z tych dwóch trubosprezarek jest stopnia wysokopreznego, a druga stopnia niskopreznego, a przy tym sprezarka stopnia niskopreznego jest wlaczona w obieg przed sprezarka stopnia wysokopreznego, natomiast turbina niskoprezna jest wlaczona w obieg za turbina wysokoprezna.

Srodkiem zwiekszenia mocy silników wysokopreznych i gazowych od dawna powszechnie stosowanym i sprawdzonym jest doladowywanie tych silników turbosprezarka zasilana gazami spalinowymi. Prowadzi 4e badania nad dalszym zwiekszeniem sredniego cisnienia roboczego poprzez doladowywanie, a ponadto nad obnizeniem wlasciwego zuzycia paliwa.

Turbosprezarki doladowujace, napedzane gazami spalinowymi z wielostopniowymi sprezarkami i turbina¬ mi znane sa juz od dluzszego czasu. Na przyklad pierwsze turbosprezarki doladowujace byly wyposazone w dwustopniowe sprezarki odsrodkowe z lopatkami odchylonymi ku tylowi. Ten sposób umozliwia osiagrl ecie zadanego stosunku sprezania z dobrym wspólczynnikiem sprawnosci (BBC—Mitteilungen, Band 52, nr 3, marzec 1965).

Znane sa dwustopniowe trubosrpezarki doladowujace u których obie turbosprezarki sa usytuowane wspólosiowo w tym celu, aby uniknac dlugiej drogi przeplywu gazu pomiedzy turbina wysokoprezna a turbina niskoprezna. Zastosowanie turbin wspólosiowych umozliwia prosta zmiane rozkladu spadku cisnienia. W tym znanym ukladzie turbina, wysokoprezna zasilana z silnika napedza sprezarke niskoprezna zasysajaca powietrze doladowujace, a turbina niskoprezna przylaczona do turbiny wysokopreznej i zasilana z turbiny wysokopreznej napedza sprezarke wysokoprezna zasilajaca silnik. W tym znanym ukladzie w zakresie pomiedzy turbina wysokoprezna a turbina niskoprezna znajduja sie kierownice zawracajace strumien gazów spalinowych, na skutek czego obie turbiny sa napedzane w tym samym kierunku, jak przedstawiono w opisie patentowym Wielkiej Brytanii nr 1092113.2 104 729 Wedlug innej znanej konstrukcji dwustopniowej turbosprezarki, turbina i sprezarka stopnia wysokoprezne¬ go oraz turbina i sprezarka stopnia niskopreznego sa osadzone na jednym wale, przy czym otwór wylotowy gazów odlotowych turbiny wysokopreznej turbosprezarki doladowujacej jest polaczony bezposrednio, a nie za pomoca kierownicy zmieniajacej kierunek przeplywu, z otworem wlotowym turbiny niskopreznej turbosprezarki doladowujacej, obracajacej sie w kierunku przeciwnym, zgodnie z opisem wylozeniowym RFN nr 2233970.

. Te^znane uklady dwustopniowych turbosprezarek doladowujacych napedzanych gazami spalinowymi ^nastreczaja wiele problemów w porównaniu z jednostopniowymi turbosprezarkami doladowujacymi zwiazanych 'zwlaszcza z brakiem miejsca, ciezarem i polozeniem srodka ciezkosci ukladu sprzezonego z silnikiem wysoko¬ preznym, j .Celem wynalazku jest skonstruowanie dwustopniowej sprezarki doladowujacej napedzanej gazami spalino¬ wymi w którym droga przeplywu pomiedzy obudowa wylotu gazu ze stopnia wysokopreznego a obudowa wlotu gazu do stopnia niskopreznego byla mozliwie mala, umozliwiajac tym samym zaoszczedzenie miejsca oraz wyeliminowanie drogi czesci lacznikowych, kompesnatorów rozszerzalnosci cieplnej, itp. Cel ten zostal osiagniety przez to, ze sprezarka wedlug wynalazku zawiera wspólna obudowe dla wylotu gazów spalinowych ze stopnia wysokopreznego i wlotu gazów spalinowych do stopnia niskopreznego, a ponadto osie obu walów turbin stopnia wysokopreznego i niskopreznego sa usytuowane równolegle wzgledem siebie.

Zaleta usytuowania wylotu gazów spalinowych ze stopnia wysokopreznego i wlotu gazów spalinowych do stopnia niskopreznego w jednej wspólnej obudowie jest glównie zwartosc konstrukcji, a ponadto znaczne zmniejszenie wagi jak i przede wszystkim korzystne polozenie srodka ciezkosci silnika. Poza tym umozliwia wyeliminowanie dodatkowych przewodów odprowadzajacych gazy spalinowe, co nie tylko ulatwia montaz lecz równiez umozliwia uzyskanie lepszego stosunku sprezania w turbinie stopnia wysokopreznego.

W dalszej korzystnej postaci wykonania dwustopniowa sprezarka zawiera równiez jedna wspólna obudowe dla wylotu gazów spalinowych ze stopnia wysokopreznego i wlotu gazów spalinowych do stopnia niskopreznego.

Poza tym wylot gazów spalinowych ze stopnia wysokopreznego oraz wlot gazów do stopnia niskopreznego moga znajdowac sie w oddzielnych obudowach.

Uklad ten zapewnia wieksza swobode konstrukcyjna co do mozliwosci dolaczenia przewodów dolotowych i odlotowych do wlotu gazów spalinowych do stopnia wysokopreznego i do wylotu gazów spalinowych ze stopnia niskopreznego co pozwala na lepsze wykorzystanie miejsca kolo silnika.

W dalszej postaci wykonania wynalazku jest zastosowana wspólna obudowa rozwiazujaca calosciowo zagadnienie przeplywu gazu zarówno przez stopien wysokoprezny jak i stopien niskoprezny.

Zastosowanie tych srodków technicznych umozliwialo wyeliminowanie niezbednego polaczenia kolnierzo¬ wego pomiedzy obydwoma czesciami obudowy, to znaczy pomiedzy obudowa wylotu gazów spalinowych do stopnia niskopreznego, oraz obudowa wlotu gazów spalinowych do stopnia wysokopreznego i wylotu gazów spalinowych ze stopnia niskopreznego.

Szczególnie korzystne jest zewnetrzne usytuowanie lozysk obu walów turbin, usytuowanych równolegle swymi osiami.

Zaleta takiego zewnetrznego usytuowania lozysk jest przede wszystkim to, ze zadne z lozysk nie jest narazone na dzialanie goracych gazów spalinowych a ponadto istnieje mozliwosc latwej wymiany i sprawdzania lozysk.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia schematycznie dwustopniowa turbosprezarke doladowujaca napedzana gazami spalinowymi zawierajaca wspólna obudowe dla wylotu gazów spalinowych ze stopnia wysokopreznego i wlotu gazów spalinowych do stopnia niskopreznego, w przekroju poprzecznym, fig. 2 — dwustopniowa sprezarke doladowujaca majaca wspólna obudowe dla stopnia wysokopreznego I stopnia niskopreznego, w przekroju poprzecznym, a fig. 3 — dwustopniowa turbosprezarke doladowujaca wyposazona w oddzielne obudowy dla wlotu gazów spalinowych do stopnia wysokopreznego i wylotu gazów spalinowych ze stopnia niskopreznego, w przekroju poprzecznym.

Jak przedstawiono na fig. 1 na wale 1 stopnia wysokopreznego turbosprezarki doladowujacej napedzanej gazami spalinowymi, jest osadzony wirnik 2 turbiny a na przeciwleglej koncówce walu 1 jest osadzona sprezarka 3. Równolegle do osi walu 1 stopnia wysokopreznego, jest usytuowany wal 4 stopnic niskopreznego turbosprezarki, w zwiazku z czym wirnik 5 turbiny niskopreznej jest umieszczony w poblizu wirnika 2 turbiny wysokopreznej a na przeciwleglej koncówce walu 4 jest osadzona sprezarka 6 niskoprezna. Wal 1 wraz z wirnikiem 2 turbiny wysokopreznej oraz wal 4 wraz z wirnikiem 5 turbiny niskopreznej jest osadzony w zdwojonej obudowie 7, 7', przy czym czesc 7 zdwojonej obudowy obejmuje wlot 8 wysokopreznych gazów spalinowych oraz wylot 9 niskopreznych gazów spalinowych, natomiast druga czesc 7' zdwojonej obudowy, która jest polaczona z pierwsza czescia 7 za pomoca polaczenia kolii erzowego obejmuje wylot 10 gazów spalinowych ze stopnia wysokopreznego i wlot 11 gazów spalinowych do stopnia niskopreznego.104 729 3 Sprezarka niskoprezna 6 ma wlot 12 zasysanego swiezego powietrza i sprezanej w sprezarce niskopreznej 6 a nastepnie doprowadzane przewodem rurowym 13 poprzez chlodnice 14 powietrza doladowujacego do sprezarki wysokopreznej 3. Ze sprezarki 3 powietrze jest doprowadzane do wylotu 15 kierujacego powietrze doladowujace do silnika nie przedstawionego na rysunku.

Na figurze 2 jest przedstawiona w przekroju poprzecznym dwustopniowa sprezarka doladowujaca, w której zamiast zdwojonej obudowy 7, T wedlug fig. 1 jest zastosowana wspólna obudowa 16 dla stopnia wysokoprezne¬ go i niskopreznego turbosprezarki. W tej wspólnej obudowie 16 znajduje sle zarówno wlot 8 gazów spalinowych do czesci wysokopreznej, jak równiez wylot 10 gazów spalinowych z czesci wysokopreznej i wlot 11 gazów spalinowych do czesci niskopreznej oraz wylot 9 gazów niskopreznych. Wal 1 wraz z wirnikiem 2 turbiny i sprezarka 3 stopnia wysokopreznego oraz wal 4 wraz z wirnikiem 5 turbiny i sprezarka 6 stopnia niskoprezne¬ go, wlot 12 zasysanego powietrza, a takze przewód rurowy 13 doprowadzajacy powietrze doladowujace, chlodnica 14 powietrza doladowujacego, sprezarka 3 wysokoprezna oraz wylot 15 powietrza doladowujacego, opuszczajacego stopien wysokoprezny sa usytuowane tak samo jak w rozwiazaniu wedlug fig. 1.

Na figurze 3 zdwojona obudowa 7, T przedstawiona na fig. 1 jest przedstawiona jako podzielona, przy czym wlot 8 wysokpreznycn gazów spalinowych, i wylot 9 niskopreznych gazów spalinowych kazdorazowo zawieraja oddzielna czesc 17 obudowy dla czesci wysokopreznej oraz oddzielna czesc 18 obudowy dla czesci niskopreznej turbosprezarki doladowujacej, a przy tym obie te czesci sa polaczone zarówno ze soba za pomoca kolnierzy 19 jak równiez ze wspólna czescia obudowy wylotu 10 gazów spalinowych do stopnia wysokopreznego i czescia obudowy wlotu 11 gazów spalinowych do stopnia niskopreznego. Korzystnie mozna oczywiscie zastosowac dowolne znane czesci lacznikowe. Równiez i w tym przykladzie wykonania wynalazku ulozyskowa- nie i usytuowanie walu 1 wraz z wirnikiem 2 turbiny i sprezarka 3 stopnia wysokopreznego, a takze wal 4 wraz z wirnikiem 5 turbiny i sprezarka 6 stopnia niskopreznego, wlot 12 zasysanego powietrza jak równiez uklad doprowadzania powietrza doladowujacego poprzez przewód rurowy 13 i chlodnice 14 pow etrza doladowujace¬ go i dalej poprzez wylot 15 powietrza doladowujacego sa rozwiazane podobnie jak w przykladzie wykonania wynalazku przedstawionym na fig. 1 i 2.

We wszystkich przykladach wykonania wynalazku zarówno wal 1 stopnia wysokopreznego jak i wal 4 stopnia niskopreznego sa osadzone w lozyskach 20, które w kazdym przypadku znajduja se po zewnetrznej stronie obudowy turbosprezarki i tym samym nie sa bezposrednio narazone na oddzialywanie strumieni goracych gazów spalinowych, a przy tym sa latwo dostepne.

Opisane przyklady zastosowania rozwiazania wedlug wynalazku nie ograniczaja sie do przedstawionych na rysunku. Oprócz rozdzielnej obudowy 17,18 wedlug fig. 3, czesc T obudowy moze byc na przyklad rozwiazane w ten sposób, ze wylot 10 gazów spalinowych ze stopnia wysokopreznego oraz wlot 11 gazów spalinowych do stopnia niskopreznego beda sie znajdowaly w oddzielnych czesciach obudowy, przy czym obie te czesci obudowy moga byc równiez polaczone ze soba za pomoca kolnierzy.

Claims (6)

Zastrzezenia patentowe

1. Dwustopniowa turbosprezarka doladowujaca, napedzana gazami spalinowymi, stosowana do silników spalinowych, zawierajaca co najmniej dwie turbosprezarki skladajace sie, kazda z jednej sprezarki i jednej turbiny, przy czym jedna z tych dwóch turbosprezarek jest stopnia wysokopreznego a druga stopni a niskoprez¬ nego, a przy tym sprezarka stopnia niskopreznego jest wlaczona w obieg przed sprezarka stopnia wysokoprezne¬ go, natomiast turbina spalinowa niskoprezna jest wlaczona w obieg za turbina spalinowa wysokoprezna, znamienna tym, ze ma wspólna obudowe (7' lub 16) dla wylotu (10) gazów spalinowych ze'stopnia wysokopreznego i dla wlotu (11) gazów spalinowych do stopnia niskopreznego, a przy tym oba waly (1, 4) turbin stopnia wysokopreznego stopnia niskopreznego sa usytuowane osiami równolegle wzgledem siebie.

2. Dwustopniowa turbosprezarka wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze ma wspólna obudowe (7) dla wlotu (8) gazów spalinowych do stopnia wysokopreznego i wylotu (9) gazów spalinowych ze stopnia niskopreznego.

3. Dwustopniowa turbosprezarka wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze ma oddzielne obudowy (17, 18) dla wlotu (8) gazów spalinowych do stopnia wysokopreznego i dla wylotu (9) gazów spalinowych ze stopnia niskopreznego.

4. Dwustopniowa turbosprezarka wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze ma wspólna obudowe (16) dla ukladu przeplywowego gazów spalinowych stopnia wysokopreznego i stopnia niskopreznego,

5. Dwustopniowa turbosprezarka wedlug zastrz. 1, albo 2 albo 3, znamienna tym, ze czesci (17, 18) obudowy dla wlotu (8) gazów spalinowych do stopnia wysokopreznego i wylotu (9) gazów spalinowych ze stopnia niskopreznego, a takze czesc (7') obudowy dla wylotu (10) gazów spalinowych ze stopnia wysokoprez¬ nego i wlotu (11) gazów spalinowych ze stopnia niskopreznego sa polaczone ze soba za pomoca rozlacznych czesci lacznikowych (19).4 104 729

6. Dwustopniowa turbosprezarka wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze lozyska (20) obu walów (1, 4) turbin usytuowanych równolegle swymi osiami $a umieszczone po zewnetrznych stronach obudowy turbosprezarki. 8 19 2 10 3 FIG.1 FIG, 2 8 19 2 10 1 3 F1G.3 Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120 + 18 Cena 45 zl l