RU2002132784A - Способ работы и устройство комбинированного двигателя внутреннего сгорания с газопаровым рабочим телом - Google Patents

Claims (26)

1. Способ работы комбинированного двигателя внутреннего сгорания с газопаровым рабочим телом, включающий передачу мощности расширительной машины поршневому двигателю, а поршневого двигателя - компрессору через механическую передачу или гидромуфту, отличающийся тем, что пар подводят в расширительную машину из аккумулятора пара при величине его давления (P₁), превышающего значение, при котором возможен надежный пуск двигателя этой расширительной машиной, пар получают в парогенераторе подачей воды из аккумулятора горячей воды в экономайзер, а из него в испаритель, пар перегревают в пароперегревателе, накапливают его в аккумуляторе направлением его из пароперегревателя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу пара в расширительную машину прекращают при превышении его давления в аккумуляторе (Р₂) выше значения, при котором становится более эффективно его использовать в цилиндрах, а подают пар в цилиндры после воспламенения или зажигания топлива, если давление пара в аккумуляторе продолжает повышаться, то увеличивают продолжительность его подачи в эти цилиндры, при уменьшении давления пара в этом аккумуляторе сначала прекращают его подачу в цилиндры, а потом в расширительную машину при достижении соответствующих давлений Р₂ и P₁.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что продукты сгорания направляют из цилиндров поршневого двигателя последовательно вдоль выпускного тракта в пароперегреватель, испаритель, экономайзер, нагнетатель выпускных газов, контактный конденсатор, детандер, влагоотделитель и поверхностный теплообменник, при этом нагнетатель выпускных газов приводят поршневым двигателем через механическую или гидродинамическую связь, подают воду по водопроводу из аккумулятора холодной воды в распылители контактного конденсатора для охлаждения выпускных газов, регулируют температуру этих газов за этим конденсатором регулятором ниже температуры конденсации водяных паров изменением количества подаваемой холодной воды в этот конденсатор, сливают конденсат из контактного конденсатора в аккумулятор горячей воды.

4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что выпускные газы охлаждают после контактного конденсатора в детандере в результате их расширения, отделяют образовавшиеся капли воды в этих газах во влагоотделителе, а конденсат сливают в аккумулятор холодной воды, охлаждают воду в этом аккумуляторе благодаря циркуляции теплоносителя по водопроводам через поверхностные теплообменники в этом аккумуляторе и выпускном газопроводе, который отдает теплоту холодным продуктам сгорания.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что величину давления создают в контактном конденсаторе нагнетателем выпускных газов по температуре горячей воды в аккумуляторе, близкой к температуре кипения, при этом, если эта температура снижается ниже допустимого значения, то этот нагнетатель повышает давление газов, а если она повышается, то снижает ее.

6. Способ по пп.1-5, отличающийся тем, что теплоноситель системы охлаждения циркулируют по водопроводам через рубашку охлаждения, потребитель теплоты и поверхностный теплообменник в аккумуляторе горячей воды - насосом, при этом ограничивают максимальную температуру этого теплоносителя на выходе из двигателя уменьшением температуры конденсата, поступающего в этот аккумулятор из конденсатора.

7. Способ по пп.1-6, отличающийся тем, что масло циркулируют по маслопроводу через систему смазки и поверхностный теплообменник в аккумуляторе горячей воды насосом, при этом ограничивают максимальную температуру этого масла на выходе из двигателя уменьшением температуры конденсата, поступающего в этот аккумулятор из конденсатора.

8. Способ по пп.1-7, отличающийся тем, что воздух подают компрессором в цилиндры поршневого двигателя через контактно-поверхностный воздухоохладитель, при этом подводят воду из аккумулятора холодной воды в водяной тракт этого воздухоохладителя, а отводят ее в аккумулятор горячей воды по водопроводам под действием насоса, регулируют температуру воздуха, поступающего в поршневой двигатель, изменением количества проходящей воды через этот воздухоохладитель, подают воду из аккумулятора горячей воды в распылители этого контактно-поверхностного воздухоохладителя по водопроводу под действием насоса, регулируют максимальную температуру газов в цилиндрах или выпускном коллекторе, совмещенном с парогенератором, ниже допустимого значения изменением количества распыливаемой воды в этом конденсаторе.

9. Способ по пп.1-8, отличающийся тем, что коэффициент избытка воздуха поддерживают в цилиндрах близким к единице изменением соотношения между количествами подаваемых топлива и воздуха в цилиндрах, а также регулированием постоянного отношения давления наддувочного воздуха к противодавлению выпускных газов путем изменения нагрузки детандера, соединенного с электрогенератором.

10. Способ по пп.1-9, отличающийся тем, что поршневой двигатель прогревают перед пуском в холодный период года, для этого его периодически прокручивают расширительной машиной, куда подают пар из аккумулятора по паропроводу через электромагнитное запорное устройство, управляемое с пульта управления, при этом начинают работать насосы, которые циркулируют по трубопроводам охлаждающий теплоноситель и масло через поршневой двигатель и соответствующие теплообменники в аккумуляторе горячей воды.

11. Способ по пп.1-10, отличающийся тем, что комбинированный двигатель пускают его прокручиванием расширительной машиной через механическую или гидродинамическую связь, при этом подают пар в эту расширительную машину из аккумулятора пара по паропроводу через электромагнитное запорное устройство, управляемое с пульта управления.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что компрессор приводят детандером через механическую или гидродинамическую связь, а количество подаваемого им воздуха в воздухоохладитель регулируют с пульта управления изменением его частоты вращения.

13. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество подаваемой воды из аккумулятора горячей воды в экономайзер по водопроводу регулируют по температуре воды на выходе из этого экономайзера или пара, поступающего в аккумулятор.

14. Способ по пп.10 и 11, отличающийся тем, что электронагревателями нагревают воду в аккумуляторе горячей воды до температуры кипения, а в аккумуляторе пара - до повышения давления пара, необходимого для осуществления надежного пуска комбинированного двигателя после длительной стоянки.

15. Устройство комбинированного двигателя внутреннего сгорания с газопаровым рабочим телом, содержащее поршневой двигатель внутреннего сгорания, соединенный механической передачей с расширительной машиной, парогенератор, расположенный в выпускном газопроводе между турбиной и нагнетателем выпускных газов, а также конденсатор, отличающееся тем, что расширительная машина соединена с аккумулятором пара подводящим паропроводом, на котором установлено электромагнитное запорное устройство, соединенное электросвязью с пультом управления, а отводящим паропроводом - со впускным патрубком нагнетателя выпускных газов, парогенератор содержит экономайзер, испаритель и пароперегреватель, соединенные трубопроводами, при этом экономайзер соединен с аккумулятором горячей воды водопроводом, на котором установлены насос и регулятор температуры воды за экономайзером или пара за пароперегревателем, а пароперегреватель подключен к аккумулятору пара паропроводом, конденсатор соединен с аккумулятором холодной воды подводящим водопроводом, на котором установлен насос, потребитель холода и регулятор температуры газов за этим конденсатором, а также с аккумулятором горячей воды сливным водопроводом.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что расширительная машина одним концом вала соединена механической связью с насосом, а другим концом - с поршневым двигателем через механическую или гидродинамическую связь, нагнетатель выпускных газов соединен через механическую или гидродинамическую связь одним концом вала с насосом, а другим концом - с поршневым двигателем, при этом гидродинамические связи связаны электросвязью с пультом управления.

17. Устройство по пп.15 и 16, отличающееся тем, что компрессор соединен механическими или гидродинамическими связями с поршневым двигателем и насосом, при этом гидродинамические связи связаны электросвязями с пультом управления.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что компрессор подключен воздухопроводом к впускному коллектору поршневого двигателя через контактно-поверхностный воздухоохладитель, водяной тракт которого соединен с аккумулятором холодной воды подводящим водопроводом, а отводящим водопроводом - с трубопроводом горячей воды, распылители этого воздухоохладителя подсоединены к трубопроводу горячей воды подающим водопроводом, при этом на подводящем водопроводе установлен регулятор температуры воздуха, поступающего в двигатель, а на подающем водопроводе регулятор максимальной температуры газов в цилиндрах или в выпускном коллекторе.

19. Устройство по пп.15-18, отличающееся тем, что аккумулятор пара соединен с цилиндрами паропроводами, на которых установлены электромагнитные запорные устройства, связанные с пультом управления электросвязями для управления подачей пара.

20. Устройство по пп.15-19, отличающееся тем, что за парогенератором, совмещенным с выпускными коллектором и газопроводом, расположены вдоль выпускного тракта по ходу движения газов нагнетатель выпускных газов, конденсатор, детандер, влагоотделитель и поверхностный теплообменник, соединенные газопроводами, при этом детандер соединен одним концом вала с электрогенератором через механическую или гидродинамическую связь, а другим концом вала - с насосом через механическую связь, влагоотделитель подключен сливным водопроводом к аккумулятору холодной воды, а поверхностный теплообменник в выпускном газопроводе и поверхностный теплообменник в аккумуляторе холодной воды соединены водопроводами, на одном из которых расположен насос для циркуляции теплоносителя по этим водопроводам через эти теплообменники.

21. Устройство по пп.15-20, отличающееся тем, что аккумуляторы горячей и холодной воды соединены переливным трубопроводом, аккумулятор горячей воды оснащен сливным патрубком, а также этот аккумулятор и аккумулятор пара содержат электронагреватели для нагревания теплоносителей.

22. Устройство по пп.15-21, отличающееся тем, что размеры аккумуляторов горячей воды и пара рассчитываются по тепловой мощности, необходимой для подогрева поршневого двигателя и осуществления надежного пуска, размеры аккумулятора холодной воды определяются конструктивно размещением в нем поверхностного теплообменника, необходимого для охлаждения в нем воды.

23. Устройство по пп.15-22, отличающееся тем, что рубашка охлаждения поршневого двигателя соединена с поверхностным теплообменником в горячей части аккумулятора воды водопроводами, на которых установлены потребитель теплоты и насос, соединенный с валом расширительной машины.

24. Устройство по пп.15-23, отличающееся тем, что система смазки подключена к поверхностному теплообменнику в аккумуляторе горячей воды маслопроводами, на одном из которых установлен масляный насос для циркуляции масла по этим маслопроводам через систему смазки и этот поверхностный теплообменник.

25. Устройство по пп.15-24, отличающееся тем, что пульт управления связан электросвязями с гидродинамическими связями, соединяющими поршневой двигатель с нагнетательными и расширительной машинами, датчиками уровня воды в аккумуляторах горячей и холодной воды, датчиками температуры и давления газов за конденсатором, датчиками давления воздуха и газов во впускном и выпускном коллекторах соответственно, датчиком коэффициента избытка воздуха в цилиндрах, а также электромагнитными запорными устройствами, управляющими подачами топлива и пара в камеры сгорания и пара в расширительную машину.

26. Устройство по п.16, отличающееся тем, что компрессор соединен механическими или гидродинамическими связями с детандером и насосом.