UA79451C2 - Method for control of centripetal turbine with blade-less guide apparatus - Google Patents
Method for control of centripetal turbine with blade-less guide apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- UA79451C2 UA79451C2 UA20040907860A UA20040907860A UA79451C2 UA 79451 C2 UA79451 C2 UA 79451C2 UA 20040907860 A UA20040907860 A UA 20040907860A UA 20040907860 A UA20040907860 A UA 20040907860A UA 79451 C2 UA79451 C2 UA 79451C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- turbine
- curl
- cross
- section
- bna
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
- F01D17/143—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path the shiftable member being a wall, or part thereof of a radial diffuser
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/146—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by throttling the volute inlet of radial machines or engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/40—Application in turbochargers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід відноситься до області турбінобудування, а саме до способів регулювання доцентрової турбіни 2 (радіально-осьових або діагональних) з безлопатковим направляючим апаратом (БНА), і може бути використаний, наприклад, в агрегатах наддуву ДВЗ.The invention relates to the field of turbine construction, namely to the methods of adjusting the centrifugal turbine 2 (radial-axial or diagonal) with a bladeless guide device (BNA), and can be used, for example, in turbocharging units of internal combustion engines.
Відомий спосіб регулювання доцентрової турбіни, що має лопатковий направляючий апарат, при якому пропускну здатність (витратну характеристику) турбіни регулюють за рахунок повороту лопаток соплового апарата турбіни, змінюючи при цьому площу прохідного перетину направляючого апарата (11. 70 Загальними ознаками відомого і способу, що заявляється, є те, що регулювання пропускної здатності здійснюють за рахунок зміни площі прохідного перетину направляючого апарата.There is a known method of regulating a centrifugal turbine having a vane guide device, in which the throughput capacity (flow characteristic) of the turbine is regulated by turning the blades of the nozzle device of the turbine, while changing the cross-sectional area of the guide device (11. 70 General features of the known and claimed method , there is the fact that the regulation of throughput is carried out by changing the cross-sectional area of the guiding device.
Недоліком відомого способу регулювання є його складність, що обумовлена необхідністю виконання високотехнологічного механізму одночасного повороту декількох направляючих лопаток. Крім того, цей спосіб регулювання відноситься до доцентрових турбін з лопатковим направляючим апаратом і не може бути 72 використаний для регулювання доцентрової турбіни з безлопатковим направляючим апаратом.The disadvantage of the known method of adjustment is its complexity, which is due to the need to implement a high-tech mechanism for the simultaneous rotation of several guide vanes. In addition, this adjustment method applies to centrifugal turbines with a blade guide apparatus and cannot be used to adjust a centrifugal turbine with a bladeless guide apparatus.
Найбільш близьким по технічній сутності до пропонованого є відомий спосіб регулювання доцентрової турбіни з безлопатковим направляючим апаратом, обраний як прототип, при якому здійснюють регулювання пропускної здатності турбіни шляхом зміни площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки БНА. При цьому, на розгінній ділянці завитки встановлюють поворотну заслінку, що представляє собою пластину, розташовану на йо крайці з боку вхідного у завитку газу. Зміну площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки БНА здійснюють за рахунок обертального руху навколо осі поворотної заслінки, зменшуючи або збільшуючи площу прохідного перетину |див. рис.ва, 6) (21.The closest in technical essence to the proposed one is the well-known method of regulating a centrifugal turbine with a bladeless guide device, chosen as a prototype, in which the throughput of the turbine is regulated by changing the cross-sectional area of the accelerating section of the BNA curl. At the same time, a rotary valve, which is a plate located on its edge on the side of the gas entering the coil, is installed on the acceleration section of the coil. The change in the cross-sectional area of the acceleration section of the BNA curl is carried out due to the rotational movement around the axis of the rotary valve, reducing or increasing the cross-sectional area | see fig.va, 6) (21.
Загальними ознаками відомого і способу, що заявляється, є те, що регулювання пропускної здатності доцентрової турбіни здійснюють шляхом зміни площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки БНА. сCommon features of the known and the claimed method are that the capacity adjustment of the centrifugal turbine is carried out by changing the cross-sectional area of the acceleration section of the BNA curl. with
Недоліком відомого способу регулювання турбіни по прототипу є суттєве зниження ККД турбіни у всьому Ге) діапазоні регулювання пропускної здатності унаслідок використання для зміни площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки БНА поворотної заслінки із-за появи на її вихідній крайці додаткової дисипації енергії, обумовленої зривами потоку газу, що входить у завитку БНА. Як випливає з представлених дослідних даних Ірис.Фв, криві 1, 2, З |2І|Ї при зменшенні пропускної здатності турбіни на З095 у порівнянні з -- номінальною, ККД турбіни знижується на 20...26965. юThe disadvantage of the known method of adjusting the turbine according to the prototype is a significant decrease in the efficiency of the turbine in the entire range of capacity adjustment as a result of the use to change the cross-sectional area of the acceleration section of the curl of the BNA rotary valve due to the appearance at its outlet edge of additional energy dissipation caused by gas flow disruptions. which is included in the curl of the BNA. As it follows from the presented experimental data of Iris.Fv, curves 1, 2, З |2И|Й when the throughput capacity of the turbine is reduced by З095 compared to -- nominal, the efficiency of the turbine decreases by 20...26965. yu
В основу винаходу поставлена задача створення ефективного способу регулювання доцентрової турбіни зThe basis of the invention is the task of creating an effective method of regulating a centrifugal turbine with
БНА, у якому за рахунок іншого способу зміни площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки БНА в досягається практично повна відсутність додаткової дисипації енергії газу в ній при регулюванні за рахунок Ге»! плавності зміни площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки БНА, що забезпечує при цьому одержання постійного високого ККД турбіни у всьому діапазоні її регулювання по пропускній здатності. вBNA, in which, due to another method of changing the cross-sectional area of the acceleration section of the windings of the BNA, an almost complete absence of additional dissipation of gas energy in it is achieved during regulation at the expense of Ge"! the smoothness of the change in the cross-sectional area of the acceleration section of the BNA curl, which ensures at the same time obtaining a constant high efficiency of the turbine in the entire range of its adjustment in terms of throughput. in
Зокрема, для дизельного двигуна з турбонаддувом таке регулювання пропускної здатності турбіни турбокомпресора по швидкісній характеристиці двигуна дає значне зниження середнєексплуатаційної витрати палива і поліпшення його екологічних характеристик. «In particular, for a turbocharged diesel engine, this adjustment of the throughput capacity of the turbocharger turbine according to the speed characteristic of the engine results in a significant reduction in the average operating fuel consumption and an improvement in its environmental characteristics. "
Поставлена задача досягається тим, що в способі регулювання доцентрової турбіни з безлопатковим З 50 направляючим апаратом, що заснований на регулюванні пропускної здатності турбіни шляхом зміни площі с прохідного перетину розгінної ділянки завитки безлопаткового направляючого апарата, відповідно до винаходу, з» зміну площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки безлопаткового направляючого апарата здійснюють за рахунок криволінійно- поступального руху профільованого елемента по або проти потоку газу, що входить у завитку, при цьому геометричну форму, розташування і величину площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки безлопаткового направляючого апарата визначають криволінійно-поступальним рухом профільованого і елемента. (се) Від прототипу винахід, що заявляється, відрізняється наступними ознаками: - регулювання пропускної здатності турбіни здійснюють за рахунок криволінійно-поступального руху е профільованого елемента; сл 20 - криволінійно-поступальний рух профільованого елемента здійснюють у 2-х напрямках: по потоку газу, що входить у завитку БНА турбіни, або проти нього в залежності від необхідності зменшення або збільшення ть величини площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки БНА; - криволінійно-поступальний рух профільованого елемента визначає геометричну форму, розташування і величину площі прохідного перетину кінця розгінної ділянки завитки БНА турбіни. 25 У результаті використання винаходу, що заявляється, забезпечується технічний результат, який полягає вThe task is achieved by the fact that in the method of regulating a centrifugal turbine with a bladeless Z 50 guide apparatus, which is based on regulating the throughput of the turbine by changing the cross-sectional area of the acceleration section of the curl of the bladeless guide apparatus, according to the invention, by changing the area of the passage section of the acceleration section curls of the vaneless guiding device are carried out due to the curvilinear translational movement of the profiled element along or against the flow of gas entering the curl, while the geometric shape, location and size of the passage cross section of the acceleration section of the curl of the vaneless guiding device are determined by the curvilinear translational movement of the profiled and element. (se) The claimed invention differs from the prototype in the following features: - regulation of the throughput of the turbine is carried out due to the curvilinear-progressive movement of the profiled element; fig. 20 - the curvilinear-progressive movement of the profiled element is carried out in 2 directions: along the flow of gas entering the BNA curl of the turbine, or against it, depending on the need to decrease or increase the size of the passage cross-section of the acceleration section of the BNA curl; - the curvilinear-progressive movement of the profiled element determines the geometric shape, location and size of the cross-sectional area of the end of the acceleration section of the BNA curl of the turbine. 25 As a result of the use of the claimed invention, a technical result is provided, which consists in
ГФ) практично повній відсутності додаткової дисипації енергії газу за рахунок плавності зміни площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки БНА, що забезпечує при цьому одержання постійного високого ККД турбіни у о всьому діапазоні її регулювання по пропускній здатності.GF) almost complete absence of additional gas energy dissipation due to the smoothness of the change in the cross-sectional area of the acceleration section of the BNA curl, which ensures at the same time obtaining a constant high efficiency of the turbine in the entire range of its regulation in terms of throughput.
Між суттєвими ознаками винаходу, що заявляється, і технічним результатом, який досягається, існує такий 60 причинно-наслідковий зв'язок.There is such a cause-and-effect relationship between the essential features of the claimed invention and the technical result that is achieved.
Криволінійно-поступальний рух елемента, що є профільованим, дозволяє здійснювати плавну зміну площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки у всьому діапазоні регулювання, що виключає тим самим дисипацію енергії газу через зриви потоку газу, що входить у завитку БНА, і, відповідно, істотне зниження ККД турбіни. Рух профільованого елемента по потоку газу, що входить у завитку БНА турбіни, або проти нього бо дозволяє плавно зменшувати або збільшувати величину площі прохідного перетину розгінної ділянки завиткиThe curvilinear-progressive movement of the element, which is profiled, allows for a smooth change in the cross-sectional area of the acceleration section of the curl in the entire adjustment range, which thus excludes the dissipation of gas energy due to interruptions in the flow of gas entering the curl of the BNA, and, accordingly, a significant decrease in efficiency turbines The movement of the profiled element along the gas flow, which enters the BNA curl of the turbine, or against it, because it allows you to smoothly reduce or increase the size of the cross-sectional area of the acceleration section of the curl
БНА, сприяючи практичній відсутності додаткової дисипації енергії газу у завитці, що також, у порівнянні з прототипом, значно збільшує ККД турбіни у всьому діапазоні регулювання. Можливість задавати розташуванням профільованого елемента при його криволінійно-поступальному русі величину, форму і площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки БНА турбіни дозволяє підвищити ефективність регулювання за рахунок раціонального підбора геометричних параметрів такого перетину.BNA, contributing to the practical absence of additional gas energy dissipation in the curl, which also, compared to the prototype, significantly increases the efficiency of the turbine in the entire adjustment range. The ability to set the location of the profiled element during its curvilinear-progressive movement of the size, shape and area of the passage section of the acceleration section of the turbine BNA curl allows to increase the efficiency of regulation due to the rational selection of the geometric parameters of such a section.
За наявними в заявника відомостями, сукупність суттєвих ознак, що характеризують сутність винаходу, що заявляється, не відома, виходячи з наявного рівня техніко, що дозволяє зробити висновок про його відповідність критерієві "новизна". На думку заявника для фахівця в області турбінобудування, зокрема 70 виробництва агрегатів наддуву ДВЗ, сутність винаходу, що заявляється, не випливає явно з рівня техніки, тому що з нього не виявляється сукупність суттєвих ознак і їхній вплив на технічний результат, що досягається. Це дозволяє зробити висновок про відповідність способу, що заявляється, критерієві "винахідницький рівень".According to the information available to the applicant, the set of essential features characterizing the essence of the claimed invention is not known, based on the available technical level, which allows us to conclude that it meets the "novelty" criterion. In the opinion of the applicant, for a specialist in the field of turbine construction, in particular 70 production of turbocharger units, the essence of the claimed invention does not clearly follow from the state of the art, because it does not reveal a set of essential features and their influence on the technical result achieved. This allows us to conclude that the claimed method meets the "inventive level" criterion.
Спосіб регулювання доцентрової турбіни з безлопатковим направляючим апаратом, що заявляється, може бути багаторазово використаний у виробництві радіально-осьових і діагональних турбін з одержанням очікуваного /5 технічного результату, що дозволяє зробити висновок про відповідність винаходу критерієві "промислова придатність". Таким чином, спосіб регулювання доцентрової турбіни, що заявляється, є технічним рішенням, яке задовольняє всім умовам патентоспроможності винаходу.The claimed method of regulating a centrifugal turbine with a bladeless guide device can be repeatedly used in the production of radial-axial and diagonal turbines with the expected /5 technical result, which allows us to conclude that the invention meets the "industrial applicability" criterion. Thus, the claimed centrifugal turbine adjustment method is a technical solution that meets all the conditions of patentability of the invention.
Сутність винаходу пояснюється кресленням (Фіг.1), на якому представлене схематичне зображення доцентрової турбіни з БНА, на Фіг.2 зображена залежність площі прохідного перетину розгінної ділянки завиткиThe essence of the invention is explained by the drawing (Fig. 1), which shows a schematic image of a centrifugal turbine with BNA, Fig. 2 shows the dependence of the cross-sectional area of the acceleration section of the curl
БНА від переміщення профільованого елемента, на Фіг.З показані залежності відносної зміни ККД турбіни Алі від зміни відносної приведеної витрати газу ле: при регулюванні турбіни при декількох фіксованих ступенях розширення газу лт, а на Фіг.4 - графіки зміни показників ДВЗ по зовнішній швидкісній характеристиці при використанні пропонованого способу регулювання турбіни турбокомпресора (криві 1) і нерегульованої турбіни сч турбокомпресора (криві 2).BNA from the movement of the profiled element, Fig. 3 shows the dependence of the relative change in the efficiency of the Ali turbine on the change in the relative reduced gas flow le: when adjusting the turbine at several fixed degrees of gas expansion lt, and Fig. 4 shows the graphs of the change in the internal combustion engine parameters according to the external speed characteristic when using the proposed method of regulating the turbocharger turbine (curves 1) and the unregulated turbocharger turbine (curves 2).
Пропонований спосіб регулювання доцентрової турбіни здійснюють таким чином. (о)The proposed method of adjusting the centrifugal turbine is carried out as follows. (at)
На Фіг.1 позначено: 1 - завитка БНА, 2 - робоче колесо турбіни, З - профільований елемент.Fig. 1 shows: 1 - curl BNA, 2 - turbine impeller, C - profiled element.
Пропонований спосіб регулювання доцентрової турбіни з БНА заснований на регулюванні пропускної здатності турбіни. Доцентрова турбіна з БНА містить рухливий профільований елемент 3, що розташований у «- завитці 1 в районі розгінної ділянки (див. Фіг.1). Зміну площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки 1 здійснюють за рахунок криволінійно-поступального руху профільованого елемента З по або проти потоку газу, М) що входить у завитку 1 БНА турбіни, зменшуючи або збільшуючи площу прохідного перетину завитки 1 БНА. При « цьому геометричну форму, розташування і величину площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки 1 БНА визначають криволінійно-поступальним рухом профільованого елемента 3. Криволінійно-поступальний рух /Ф) профільованого елемента З забезпечує плавну зміну площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки 1 БНА М у всьому діапазоні його переміщень, у результаті чого додаткова дисипація енергії газу у завитці 1 БНА при регулюванні практично відсутня, що забезпечує високі значення ККД турбіни у всьому діапазоні регулювання.The proposed method of regulating the centrifugal turbine with BNA is based on the regulation of the throughput of the turbine. Centrifugal turbine with BNA contains a movable profiled element 3, which is located in "- coil 1 in the area of the acceleration section (see Fig. 1). The change in the cross-sectional area of the acceleration section of coil 1 is carried out due to the curvilinear progressive movement of the profiled element Z along or against the gas flow, M) entering the coil 1 BNA of the turbine, reducing or increasing the cross-sectional area of the curl 1 BNA. At the same time, the geometric shape, location and size of the cross-sectional area of the acceleration section of the coil 1 of the BNA are determined by the curvilinear-progressive movement of the profiled element 3. The curvilinear-progressive movement /F) of the profiled element Z ensures a smooth change in the area of the passage of the acceleration section of the curl 1 of the BNA M throughout range of its movements, as a result of which the additional dissipation of gas energy in coil 1 of the BNA during regulation is practically absent, which ensures high turbine efficiency values in the entire regulation range.
Розглянемо варіант реалізації пропонованого способу регулювання доцентрової турбіни з БНА на прикладі доцентрової турбіни турбокомпресора для наддуву ДВЗ, що працює по швидкісній характеристиці. З випускного « 20 колектора ДВЗ гази, які відробили у циліндрах, надходять через завитку 1 БНА на робоче колесо 2 турбіни (див. -вLet's consider the variant of the implementation of the proposed method of regulating the centrifugal turbine with BNA using the example of the centrifugal turbine of a turbocharger for supercharging an internal combustion engine, which works according to the speed characteristic. From the exhaust "20 collector of the diesel engine, the gases that have exhausted in the cylinders enter through the curl 1 BNA to the working wheel 2 of the turbine (see -c
Фіг.1), виробляючи потужність, що передається через вал на компресор турбокомпресора. Компресор, с поглинаючи потужність турбіни, розвиває тиск наддуву у впускному колекторі ДВЗ, від величини якого залежать :з» багато показників двигуна з турбонаддувом, зокрема паливна економічність і екологічні показники. Тиск газів у випускному колекторі, а отже, потужність турбіни і тиск наддуву, залежать від пропускної здатності турбіни, обумовленою площею прохідного перетину Е розгінної ділянки завитки 1 БНА турбіни. -1 У випадку, коли ДВЗ укомплектований турбокомпресором з нерегульованою турбіною, площа прохідного перетину Е розгінної ділянки завитки 1 БНА турбіни підбирається таким чином, щоб забезпечити оптимальну іс), величину тиску наддуву на номінальній або близькій до нього потужності двигуна. Однак при роботі двигуна в ї» умовах реальної експлуатації по швидкісній характеристиці відбувається неузгодженість витратних характеристик двигуна і турбіни турбокомпресора, у результаті чого на часткових режимах тиск наддуву 1 50 виявляється суттєво нижче оптимальних значень, що приводить до перевитрати палива і погіршенню ще екологічних показників двигуна.Fig.1), producing power that is transmitted through the shaft to the turbocharger compressor. The compressor, by absorbing the power of the turbine, develops supercharging pressure in the intake manifold of the internal combustion engine, on the value of which many indicators of the turbocharged engine depend, in particular, fuel efficiency and environmental indicators. The pressure of the gases in the exhaust manifold, and therefore the power of the turbine and the boost pressure, depend on the throughput capacity of the turbine, which is determined by the cross-sectional area E of the acceleration section of the winding 1 BNA of the turbine. -1 In the case when the DVZ is equipped with a turbocharger with an unregulated turbine, the cross-sectional area E of the accelerating section of the winding 1 BNA of the turbine is selected in such a way as to ensure the optimal boost pressure at or close to the nominal power of the engine. However, during the operation of the engine under the conditions of real operation, according to the speed characteristics, there is a discrepancy between the consumption characteristics of the engine and the turbocharger turbine, as a result of which the boost pressure 1 50 in partial modes is significantly lower than the optimal values, which leads to excessive fuel consumption and deterioration of the environmental indicators of the engine.
Відповідно до винаходу, що заявляється, оптимальні величини тиску наддуву на часткових режимах роботи двигуна по швидкісній характеристиці досягаються шляхом зміни величини площі прохідного перетину Е (Фіг.2) розгінної ділянки завитки 1 БНА за рахунок криволінійно-поступального руху профільованого елемента З (див.According to the claimed invention, the optimal values of supercharging pressure at partial modes of operation of the engine according to the speed characteristic are achieved by changing the size of the cross-sectional area E (Fig. 2) of the acceleration section of the curl 1 BNA due to the curvilinear-progressive movement of the profiled element C (see
Фіг.1). При зниженні потужності двигуна, профільований елемент З переміщається у завитці 1 по потоку, плавноFig. 1). When the engine power is reduced, the profiled element C moves in the coil 1 along the flow, smoothly
ГФ) зменшуючи площу прохідного перетину Є завитки до значення, наприклад, Е о і, навпаки, при підвищенні г) потужності двигуна, профільований елемент З переміщається у завитці 1 проти потоку, плавно збільшуючи перетин розгінної ділянки завитки 1 БНА до значення, наприклад, Е 4 (Фіг.2). При цьому, профільований елемент во З може займати як по потоку, так і проти потоку не тільки положення, що забезпечують максимальну і мінімальну площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки 1 БНА, але також безліч інших положень між ними по траєкторії свого руху в процесі регулювання пропускної здатності турбіни.ГФ) reducing the area of the passing section Э of the curl to a value, for example, Е о and, conversely, when increasing d) engine power, the profiled element Z moves in the curl 1 against the flow, smoothly increasing the cross section of the acceleration section of the curl 1 BNA to a value, for example, Е 4 (Fig. 2). At the same time, the profiled element in Z can occupy both downstream and upstream positions, not only in positions that provide the maximum and minimum cross-sectional area of the acceleration section of turn 1 of the BNA, but also in many other positions between them along the trajectory of its movement in the process of adjusting the throughput turbine capacity.
Таким чином, при роботі двигуна по швидкісній характеристиці забезпечується оптимальний тиск наддуву на всіх режимах, залежність якого від навантаження двигуна неважко визначити задаючи геометрію завитки 1, ве профілю профільованого елемента З і його переміщень. Аналогічно, пропонований винахід може бути використаний і при роботі двигуна по інших характеристиках - навантажувальним, регуляторним.Thus, during the operation of the engine according to the speed characteristic, optimal supercharging pressure is ensured in all modes, the dependence of which on the engine load is easy to determine by setting the geometry of the curl 1, and the profile of the profiled element C and its movements. Similarly, the proposed invention can be used when the engine is operating according to other characteristics - load, regulatory.
Пропонований спосіб регулювання доцентрової турбіни з безлопатковим направляючим апаратом був реалізований у конструкції турбокомпресора ТКР-8,5Т78-02 і досліджений на безмоторному стенді шляхом зняття характеристик турбіни в широкому діапазоні зміни витрати газу при фіксованому ступені розширення лу й оптимальному значенні характеристичного числа турбіни О/Со-0,67.The proposed method of regulating a centrifugal turbine with a bladeless guide device was implemented in the design of the TKR-8.5T78-02 turbocompressor and tested on a motorless bench by measuring the characteristics of the turbine in a wide range of changes in gas flow at a fixed degree of expansion and the optimal value of the characteristic number of the turbine O/Soichny -0.67.
Як видно з графіків (Фіг.3), величина ККД турбіни йт| змінюється в діапазоні 1275 при зміні відносного приведеної витрати газу доз до З096 шляхом регулювання площі прохідного перетину ЕР розгінної ділянки завитки 1 БНА профільованим елементом З відповідно до винаходу. Незначна зміна ККД турбіни в широкому 70 діапазоні регулювання пропускної здатності підтверджує ефективність способу, що заявляється.As can be seen from the graphs (Fig. 3), the value of the efficiency of the turbine yt| varies in the range of 1275 with a change in the relative reduced gas flow rates to Z096 by adjusting the passage area of the ER of the acceleration section of the curl 1 of the BNA by the profiled element C according to the invention. A slight change in the efficiency of the turbine in a wide 70 range of adjustment of the throughput confirms the effectiveness of the claimed method.
Іншим, більш суттєвим, доказом ефективності пропонованого способу регулювання доцентрової турбіни є проведені моторні випробування б-ти циліндрового М-образного двигуна СМД-62 з турбокомпресоромAnother, more significant, evidence of the effectiveness of the proposed method of adjusting the centrifugal turbine is the motor tests of the second cylinder M-shaped engine SMD-62 with a turbocharger
ТКР-8,578-02, які показали, що пропонований спосіб регулювання доцентрової турбіни дозволив суттєво поліпшити показники двигуна по зовнішній швидкісній характеристиці. Як видно з графіків (Фіг.4), за рахунок використання в турбіні турбокомпресора регулювання пропускної здатності по пропонованому способу (криві 1) у порівнянні з нерегульованою турбіною турбокомпресора (криві 2), питома ефективна витрата палива двигуна де на режимах знижених частот обертання колінчатого вала знижується на 7...12г/квт -год. Зазначений ефект досягається тим, що при неузгодженості витратних характеристик двигуна і турбіни турбокомпресора на часткових навантаженнях, криволінійно-поступальний рух у завитці профільованого елемента по і проти потоку, ор регулює пропускну здатність турбіни за рахунок плавної зміни площі прохідного перетину розгінної ділянки завитки БНА, що приводить до збільшення ККД турбокомпресора Пткр; Тиску наддуву Рк, ії як наслідок, коефіцієнта надлишку повітря о; і індикаторного ККД двигуна п). При цьому, за рахунок збільшення коефіцієнта надлишку повітря на часткових режимах, поліпшуються екологічні показники двигуна.TKR-8,578-02, which showed that the proposed method of adjusting the centrifugal turbine made it possible to significantly improve the engine's external speed characteristics. As can be seen from the graphs (Fig. 4), due to the use in the turbocharger turbine of adjusting the throughput according to the proposed method (curves 1) in comparison with the unregulated turbocharger turbine (curves 2), the specific effective fuel consumption of the engine where in the modes of reduced crankshaft rotation frequencies decreases by 7...12 g/kWh. The specified effect is achieved by the fact that when the flow characteristics of the engine and turbine of the turbocompressor are not aligned at partial loads, the curvilinear-progressive movement in the curl of the profiled element along and against the flow, or regulates the throughput of the turbine due to a smooth change in the cross-sectional area of the acceleration section of the BNA curl, which leads to increase the efficiency of the Ptkr turbocharger; The boost pressure Pk, and as a result, the coefficient of excess air o; and indicator engine efficiency n). At the same time, due to the increase in the ratio of excess air in partial modes, the environmental performance of the engine improves.
Таким чином, спосіб регулювання доцентрової турбіни з безлопатковим направляючим апаратом, що с ов заявляється, дозволить поліпшити техніко-економічні показники установок з доцентровими турбінами.Thus, the method of regulating a centrifugal turbine with a bladeless guide device, which is claimed, will allow to improve the technical and economic indicators of installations with centrifugal turbines.
Проведені випробування доцентрової турбіни по пропонованому способу її регулювання відповідно до о винаходу підтвердили одержання очікуваного технічного результату і позитивного ефекту.Conducted tests of the centrifugal turbine according to the proposed method of its regulation in accordance with the invention confirmed the expected technical result and positive effect.
Джерела інформації: 1. Турбодвигатели и компрессорь!: Справ, пособие / Г. Хак, Лангкабель. - М. О0О "Издательство Астрель", -д- зо 2003. - С.145. 2. Поветкин Г.М. и др. Основнье направления повьішения технико -зкономических показателей тракторньх о двигателей. ЦНИЙИТЗИ, сер. "Тракторь и двигатели", 1989Гг., Вьіп.2, С.29-30 (прототип). « (о)Sources of information: 1. Turbo-engines and compressor!: Case, manual / H. Hak, Langkabel. - M. JSC "Izdatelstvo Astrel", dated 2003. - P.145. 2. Povetkin H.M. and others. The main direction of increasing the technical and economic indicators of tractors and engines. Tsniyitsy, sir. "Tractor and Engines", 1989, edition 2, pp. 29-30 (prototype). « (about)
Claims (1)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20040907860A UA79451C2 (en) | 2004-09-27 | 2004-09-27 | Method for control of centripetal turbine with blade-less guide apparatus |
| RU2004130568/06A RU2298652C2 (en) | 2004-09-27 | 2004-10-18 | Method of control centripetal turbine with vaneless guide assembly |
| PCT/UA2005/000038 WO2006036134A1 (en) | 2004-09-27 | 2005-09-21 | Mehtod for adjusting an inflow turbine provided with vaneless distributor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA20040907860A UA79451C2 (en) | 2004-09-27 | 2004-09-27 | Method for control of centripetal turbine with blade-less guide apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA79451C2 true UA79451C2 (en) | 2007-06-25 |
Family
ID=36119185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA20040907860A UA79451C2 (en) | 2004-09-27 | 2004-09-27 | Method for control of centripetal turbine with blade-less guide apparatus |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2298652C2 (en) |
| UA (1) | UA79451C2 (en) |
| WO (1) | WO2006036134A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010010319A1 (en) * | 2010-03-06 | 2011-09-08 | Daimler Ag | Internal combustion engine |
| WO2016126968A1 (en) | 2015-02-06 | 2016-08-11 | Cardiac Pacemakers, Inc. | Systems and methods for safe delivery of electrical stimulation therapy |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4177005A (en) * | 1975-09-06 | 1979-12-04 | Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg Aktiengesellschaft (M.A.N.) | Variable-throat spiral duct system for rotary stream-flow machines |
| GB2105789B (en) * | 1981-08-13 | 1985-01-23 | Neil Watson | Variable geometry turbine |
| FR2528112B1 (en) * | 1982-06-03 | 1986-04-11 | Peugeot | SUPERCHARGER FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| RU2131981C1 (en) * | 1997-10-23 | 1999-06-20 | Магзумьянов Радик Фаатович | Internal combustion engine supercharging pressure control device |
-
2004
- 2004-09-27 UA UA20040907860A patent/UA79451C2/en unknown
- 2004-10-18 RU RU2004130568/06A patent/RU2298652C2/en not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-09-21 WO PCT/UA2005/000038 patent/WO2006036134A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004130568A (en) | 2006-04-10 |
| RU2298652C2 (en) | 2007-05-10 |
| WO2006036134A1 (en) | 2006-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8522547B2 (en) | Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine of a motor vehicle | |
| US9932843B2 (en) | Double flow turbine housing turbocharger | |
| US20200208652A1 (en) | Radial compressor comprising an iris diaphragm mechanism for a charging device of an internal combustion engine, charging device, and lamella for the iris diaphragm mechanism | |
| US8512000B2 (en) | Exhaust gas turbocharger | |
| US8919119B2 (en) | Sliding vane geometry turbines | |
| US10808569B2 (en) | Turbocharger | |
| EP1700007A2 (en) | Vane and throat shaping for a radial turbine assembly | |
| US9567942B1 (en) | Centrifugal turbomachines having extended performance ranges | |
| US20100202877A1 (en) | Turbocharger diffuser | |
| JPH11503507A (en) | Exhaust gas recirculation system for internal combustion engines | |
| US6378305B1 (en) | Internal combustion engine having an exhaust-gas turbocharger and a method for operating same | |
| US20110131976A1 (en) | Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine | |
| JP2005521827A (en) | Variable turbocharger | |
| CN1680683A (en) | Variable geometry turbine | |
| JP2009534569A (en) | Turbocharger with adjustable turbine shape and vane retaining ring pressure compensation opening | |
| JP5975102B2 (en) | Internal combustion engine turbocharger compressor | |
| JP4661536B2 (en) | Turbocharger control device | |
| US11255252B2 (en) | Radial compressor for a charging device of an internal combustion engine, charging device and lamellas for an iris diaphragm mechanism, and method for producing such lamella | |
| US20030115870A1 (en) | Exhaust-gas turbocharger in an internal combustion engine | |
| JP2011111988A (en) | Supercharging engine system | |
| CN110685797B (en) | Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine | |
| US4822242A (en) | Variable capacity turbo supercharger | |
| UA79451C2 (en) | Method for control of centripetal turbine with blade-less guide apparatus | |
| EP1482128A1 (en) | Supercharged Internal combustion engine | |
| US20040062638A1 (en) | Turbine for an exhaust gas turbocharger |