стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ТУРБОКОМПРЕССОРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий входную и выходную магистрали, компрессор и турбину испытываемого трубокомпрессора, соединенные между собой трубопроводами, устройства измерения и управления и регулируемый источник воздушного потока, причем компрессор и источник потока соединены с входной магистралью, а турбина - с выходной, отличающийся тем, что стенд снабжен теплообменником, эжектором, источником перегретого пара и конденсатором пара, источник воздушного потока выполнен в виде нагнетателя с редуктором, выход которого соединен с входом компрессора, выход которого соединен с последовательно соединенными между собой теплообменником и эжектором, подключенными к источнику перегретого пара, выход эжектора соединен с входом турбины, подключенной выходом к конденсатору пара, соединенному с теплообменником.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области испытания лопаточных машин, в частности турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания и может найти применение при испытании турбокомпрессоров в локомотивных депо.

Известен стенд для испытания турбокопрессоров на горячем газе, содержащий камеру сгорания, установленную между компрессором и турбиной испытуемого турбокомпрессора, устройства для создания пульсаций топлива и газового потока, линию подачи воды в газовый поток с регулятором и форсункой.

Недостатками этого стенда является то, что на испытание турбокомпрессоров затрачивается значительное количество жидкого топлива, которое к тому же неэффективно используется. Кроме того, в камере сгорания известного стенда не обеспечивается устойчивое горение обедненной топливо-воздушной смеси, а характер нагружения турбокомпрессора отличается от реального. Таким образом, в известном стенде ограничены возможности имитации и воссоздания реальных режимов работы.

Наиболее близким к предлагаемому по цели и технической сущности является стенд для испытания турбокомпрессора, содержащий входную и выходную магистрали, регулируемый источник газового потока, выполненный в виде технологического компрессора с регулируемым приводом, устройства измерения и управления, отводящий патрубок с вращающейся заслонкой, регулируемый дроссель с механизмом управления, размещенный на выходе из технологического компрессора, входная и выходная магистрали стенда соединены соответственно с компрессором и турбиной испытуемого турбокомпрессора.

Данный стенд потребляет значительное количество электрической энергии. Кроме того, при испытании турбокомпрессора происходит рассогласование режимов работы турбины и компрессора по расходу воздуха, так как часть воздуха через отводящий патрубок, установленный перед турбиной, выбрасывается в атмосферу.

Целью изобретения является снижение энергоемкости при испытании турбокомпрессора за счет использования пара, идущего в дальнейшем на получение конденсата.

Эта цель достигается тем, что стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания, содержащий входную и выходную магистрали, компрессор и турбину испытуемого турбокомпрессора, соединенные между собой трубопроводами, устройства измерения и управления и регулируемый источник воздушного потока, причем компрессор и источник воздушного потока соединены с входной магистралью, а турбина - с выходной магистралью, снабжен теплообменником, эжектором, источником перегретого пара и конденсатором пара, при этом источник воздушного потока выполнен в виде нагнетателя с редуктором, выход которого соединен с входом компрессора, выход которого соединен с последовательно соединенными между собой теплообменником и эжектором, подключенными к источнику перегретого пара, а выход эжектора соединен с входом турбины, подключенной выходом к конденсатору пара, соединенному с теплообменником.

Такое выполнение стенда позволяет расширить его функциональные возможности и повысить энерговооруженность стенда за счет использования источника перегретого пара и конденсатора пара. Конденсат пара может использоваться в дальнейшем в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания. При этом одновременно расширяются функциональные возможности стенда, так как появля ется возможность одновременно испытывать нагнетатель с редуктором, которые используются в системах наддува.

На чертеже изображена принципиальная схема предложенного стенда.

Стенд включает в себя нагнетатель 1 с редуктором, который приводится от электродвигателя 2. На входной магистрали перед нагнетателем 1 установлен воздушный фильтр 3. Воздух от нагнетателя 1 поступает по трубопроводам на вход компрессора 4. После компрессора 4 воздух попадает в паровоздушный теплообменник 5, откуда нагретый воздух идет на вход турбины 6. На магистрали от теплообменника 5 до турбины 6 установлен эжектор 7 пара для увеличения напора воздуха, подаваемого на турбину 6. Отработавший в теплообменнике 5 пар по трубопроводам поступает в конденсатор 8. В конденсатор 8 поступает также паровоздушная смесь после турбины 6. Напор пара регулируется вентилями 9 и 10. Сконденсированный пар собирается в нижней части конденсатора 8, а воздух выпускается в атмосферу.

Элементы автоматики и управления стендом, а также системы контроля и измерения параметров испытуемого турбокомпрессора не показаны.

Стенд работает следующим образом.

Перед началом работы вентили 9 и 10 находятся в закрытом состоянии. Включают электродвигатель 2, который через редуктор приводит во вращение нагнетатель 1. Воздух из атмосферы через фильтр 3 поступает на вход нагнетателя 1, где его давление повышается, одновременно повышается температура воздуха. Сжатый воздух проходит через компрессор 4, теплообменник 5, эжектор 7 и поступает на вход турбины 6 турбокомпресосра, где расширяется и приводит во вращение турбины 6 и связанный с ним компрессор 4. Для вывода испытуемого турбокомпрессора на необходимый режим испытания открывают вентили 9 и 10. Перегретый пар от источника перегретого пара поступает в теплообменник 5 и эжектор 7. Выходящий из компрессора 4 испытуемого турбокомпрессора воздух подогревается в теплообменнике 5 перегретым паром и поступает на вход эжектора 7. В эжекторе 7 давление воздуха повышается, к нему подмешивается перегретый пар. Образовавшаяся паровоздушная смесь поступает на вход в турбину 6 и расширяется. Ротор турбокомпрессора раскручивается до необходимой частоты вращения. Прошедший через теплообменник 5 пар поступает в конденсатор 8, где конденсируется. Паровоздушная смесь после турбины 6 поступает также в конденсатор 8, где пар конденсируется, а воздух отделяется и уходит в атмосферу. Образовавшийся конденсат может использоваться для заправки систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания или на технологические нужды.

Для изменения режима работы турбокомпрессора изменяют вентилями 9 и 10 расход перегретого пара.

Для остановки турбокомпрессора закрывают вентили 9 и 10, выключают электродвигатель.

Применение предложенного стенда для испытания турбокомпрессоров позволяет снизить энергозатраты на испытание в 2-3 раза. Одновременно улучшаются условия труда, исключается загрязнение окружающей среды.