SU1002641A1 - Power unit - Google Patents

Description

(54 ) СИЛОВАЯ УСТАНОВКА(54) POWER INSTALLATION

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно двигателестроению, в частности к устройствам, использующим отход щее тепло двигателей внутреннего сгорани  дл  повышени  эффективности и снижени  шума.The invention relates to mechanical engineering, namely engine building, in particular, to devices using waste heat of internal combustion engines to increase efficiency and reduce noise.

Известны силовые установки, содержащие двигатель внутреннего сгорани , по меньшей мере два водоподогревател , установленные в вертикальной выхлопной трубе, подсоединенной изогнутым участком к выпускным органам двигател , сепаратор, подключенный к выходному участку выхлопной трубы, вод ной бак, подсоединенный через силовую магистргшь к сепаратору и к водоподогревател м, циркул ционный насос, напорна  магистраль которого подключена к сепаратору иPower plants are known that contain an internal combustion engine, at least two water heaters installed in a vertical exhaust pipe connected by a curved section to engine exhaust parts, a separator connected to the exhaust section of the exhaust pipe, a water tank connected through a power line to the separator and to water heater, the circulation pump, the pressure pipe of which is connected to the separator and

;К водопрдогревателем,и потребитель тепла 1.; To water heater, and heat consumer 1.

Однако в таких силовых установкахHowever, in such power plants

; недостаточно эффективно используетс  тепло выхлопных газов, так как вода, примен ема  дл  передачи; exhaust gas heat is not efficiently used, as water used to transfer

:энергии в потребители тепла, проходит через водоподогреватели, выпол .ненные в виде трубок, расположенных в выхлопной трубе. Это приводит к снижению эффективности передачи тепла- рт отработавших газов к воде, к увеличению гидравлического сопротивлени  выхлопной трубы и к сниже .Нию эффективности всей установки в целом.: energy to heat consumers, passes through water heaters, made in the form of tubes located in the exhaust pipe. This leads to a decrease in the efficiency of transferring heat from the exhaust gas to water, to an increase in the hydraulic resistance of the exhaust pipe and to a decrease. The efficiency of the entire installation as a whole.

Цель изобретени  - повышение эффективности силовой установки и снижение шума выхлопа. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the power plant and reduce exhaust noise.

10ten

Дл  достижени  поставленной цели в известной силовой установке, содержащей двигатель BHyTpeHjiero сгорани , по меньшей мере два водоподогревател , установленных: в вертикальной выхлопной трубе, подсоединенной изогну15 тым участком к выпускным органам двигател , сепаратор, подключенный к выходному участку выхлопной трубы, вод ной бак, подсоединенный через сливную магистраль к сепаратору и к водо20 подогревател м, циркул ционный насос, напорна  магистраль которого подключена к сепаратору и к водоподогревател м , и потребитель тепла, каждый водоподогреватель выполнен в виде To achieve this goal, in a well-known power plant containing a BHyTpeHjiero engine of combustion, at least two water heaters installed: in a vertical exhaust pipe connected by a curved section to the exhaust bodies of the engine, a separator connected to the outlet section of the exhaust pipe, a water tank connected through the drain line to the separator and to the water heaters 20, the circulation pump, the pressure pipe of which is connected to the separator and to the water heaters, and the heat consumer, each water heater is in the form

25 контактного теплообменника, снабжен форсунками распыла воды и патрубком отвода избыточной воды, потребитель тепла выполнен в виде рекуперативных теплообменников и установлен в на30 порной магистрали насоса, изогнутый25 contact heat exchangers, equipped with water spray nozzles and a pipe for draining excess water, the heat consumer is designed as recuperative heat exchangers and is installed in a 30 pore line of the pump, curved

часток трубы выполнен с ответвлением, оторое подсоединено к баку, k форунки подключены к напорной магнатали насоса.the pipe sections are made with a branch, which is connected to the tank, k onions are connected to the pressure magnate of the pump.

Кроме того, в ответвлении изогну:- 5 ого участка установлен автоматичес ий.поплавковый клапан.In addition, in the branch I will bend: - an automatic floating valve is installed on the 5th section.

Выхлопна  труба разделена по длине на участки, контактные теплообенники размещены между участками и каждый из них выполнен в виде поло-Ю го усеченного конуса, к оснований которого прикреплен срез участка выхлопной трубы, а к боковой образующей - форсунка, форсунка ориентирована выходным отверстием напротив среза 15 выхлопной трубы.The exhaust pipe is divided in length into sections, contact heat exchangers are placed between the sections and each of them is made in the form of a polo-Yu go truncated cone, to the bases of which a section of the exhaust pipe is attached, and to the lateral generatrix - an outlet opening opposite to section 15 exhaust pipe.

При этом форсунка может быть таке снабжена дополнительным выходным отверстг.ем, ориентированным к вершине усеченного конуса.20In this case, the nozzle can also be equipped with an additional outlet opening oriented to the top of the truncated cone.

На чертеже изображена схема силовой установки.The drawing shows a diagram of the power plant.

Силова  установка содержит двигатель 1 внутреннего сгорани , два водоподогревател  2 и 3, вертикальную 25 выхлопную трубу 4, сепаратор 5, вод ной бак 6, циркул ционный насос 7, и потребитель тепла 8. В предлагаемой силовой установке выхлопна  труба 4 подсоединена изогнутым участ- -зп ком 9 к выпускным органам 10 двигател  1, сепаратор 5 подключен к выходному участку 11 выхлопной трубы 4, вод ной бак 6 подсоединен через сливную магистраль 12 к сепаратору 5 ,г и к водоподогревател м 2 и 3, напорна  магистраль 13 циркул ционного насоса 7 подключена к сепаратору 5 и к водоподогревател м 2 и 3. Каждый, водоподогреватель 2 и 3 силовой установки выполнен в виде контактного теплообменника, снабжен форсунками 14 и 15 распыла воды и патрубками 16 и 17 отвода избыточной воды, потребитель 8 тепла выполнен в виде, рекуперативных теплообменников и ус- 45 тановлен в напорной магистрали 13 насоса 7, изогнутый участок 9 трубы 4 выполнен с ответвлением 18, которое подсоединено через трубопровод 19 и сливную магистраль 12 к 50 баку 6, а форсунки 14 и 15 подключены к напорной магистрали 13 насоса 7.The power plant contains an internal combustion engine 1, two water heaters 2 and 3, 25 vertical exhaust pipe 4, separator 5, water tank 6, circulation pump 7, and heat consumer 8. In the proposed propulsion system, exhaust pipe 4 is connected Record 9 to exhaust parts 10 of engine 1, separator 5 is connected to exhaust pipe section 11 of exhaust pipe 4, water tank 6 is connected via drain line 12 to separator 5, g and to water heater 2 and 3, pressure line 13 of circulation pump 7 connected to separator The torus 5 and to the water heaters m 2 and 3. Each water heater 2 and 3 of the power plant is designed as a contact heat exchanger, equipped with nozzles 14 and 15 of water spray and nozzles 16 and 17 of excess water, heat consumer 8 is made in the form of regenerative heat exchangers and installed in the pressure line 13 of the pump 7, the curved section 9 of the pipe 4 is made with a branch 18, which is connected via pipe 19 and drain line 12 to 50 tank 6, and nozzles 14 and 15 are connected to the pressure line 13 of pump 7.

Кроме того, в ответвлении 18 изогнутого участка 9 установлен автоматический поплавковый клапан 20, 55 выхлопна  труба 4 разделена по длине на участки 21 и 22, контактные теплообменники размещены между этими участками и каждый из них.выполнен в виде полого усеченного конуса, к 60 основанию 23 и 24 которого прикреплен срез 25 и 26 участка 21 и 22 выхлопной трубы 4, а к боковой образующей 27 и 28 - форсунка 14 и 15. В оиловой установке одна форсунка, 5In addition, the automatic float valve 20, 55 exhaust pipe 4 is divided in length 18 into sections 21 and 22, contact heat exchangers are placed between these sections and each of them. Performed in the form of a hollow truncated cone, to 60 base 23 24 of which sections 25 and 26 of section 21 and 22 of exhaust pipe 4 are attached, and nozzle 14 and 15 are attached to the lateral generatrix 27 and 28. In the oil installation, one nozzle, 5

например 14, может быть выполнена с одним выходным отверстием 29, ориентированным напротив среза 25 участка 21 выхлопной трубы 4, а друга  форсунка, например 15, кроме основного отверсти  30, может быть снабжена дополнительным вых одным отверстием 31, ориентированным к вершине 32 усеченного конуса.Дл  регулировани  форсунок 14 и 15 и очистки водоподогревателей 2 и 3, они снабжены люками 32 и 33. В сливной магистрали 12 перед вод ным баком 6 установлен фильтр 34.for example 14, can be made with one outlet 29, oriented opposite slice 25 section 21 of the exhaust pipe 4, and another nozzle, for example 15, besides the main hole 30, can be equipped with an additional single outlet 31, oriented to the top 32 of a truncated cone. To adjust the nozzles 14 and 15 and clean the water heaters 2 and 3, they are equipped with hatches 32 and 33. A filter 34 is installed in the drain line 12 in front of the water tank 6.

Силова  установка работает следующим образом.Power installation works as follows.

Выхлопные газы двигател  1 внутреннего сгорани  с высокой температурой поступают в водоподогреватель 2, выполненный в виде контактного теплообменника , в котором установлена форсунка 14, обеспечивающа  тонкий распыл воды в виде факела капель. Эти капли воды испар ютс  во встречном потоке газа, снижают его температуру и, соответственно, давление. Это приводит к уменьшению шума выхлопа , снижению противодавлени  потоку газа в трубе 4, улучшению протекани  процессов газообмена и к увеличению эффективности процессов сгорани  в цилиндре двигател  1. Избыточна  вода, подаваема  форсункой 14 стекает через ответвление 18 и патрубок 16 отвода воды. Эта вода, подогрета  до температуры кипени ,поступает в бак 6, а из него с помощью, циркул ционного насоса 7 - в потребитель 8 тепла и снова к форсунке 14 В потребителе В тепла (рекуперативном теплообменнике происходит утилиз аци.  тепла, используемого, например , дл  обогрева транспортного средства или, в случае стационарной установки, дл  обогрева помещений. В случае избыточного накоплени  воды в ответвлении 18 автоматический поплавковый клапан 20 всплывает, обеспечива  слив воды.The exhaust gases of the engine 1 with a high-temperature internal combustion flow into a water heater 2, made in the form of a contact heat exchanger, in which a nozzle 14 is installed, providing a fine spray of water in the form of a droplet plume. These water droplets evaporate in a counter flow of gas, lowering its temperature and, accordingly, pressure. This leads to reduction of exhaust noise, reduction of back pressure to gas flow in pipe 4, improvement of gas exchange processes and increase in efficiency of combustion processes in engine cylinder 1. Excess water supplied by nozzle 14 flows through branch 18 and water discharge pipe 16. This water, heated to the boiling point, enters the tank 6, and from there, with the help of a circulation pump 7, to the consumer 8 of heat and again to the 14 V nozzle of the consumer B of heat (the recuperative heat exchanger is utilized by heat, used, for example, for heating the vehicle or, in the case of a stationary installation, for heating the rooms.In case of excessive accumulation of water in the branch 18, the automatic float valve 20 floats, ensuring the discharge of water.

Из участка 22 трубы 4 парогазова  смесь поступает во второй водоподогреватель 3, где она охлаждаетс , отдава  тепло воде, распыливаемой форсункой 15. Это способствует дополнительному снижению давлени  и температуры отработавших газов, а также шума.выхлопа. Неиспаривша с  часть воды, подогреваетс  и поступает через патрубок 17 отвода воды и сливную магистраль 12 в вод ной бак 6, повьоша  в нем температуру воды .From the section 22 of the pipe 4, the vapor-gas mixture enters the second water heater 3, where it cools, releasing heat to the water sprayed by the nozzle 15. This contributes to an additional decrease in the pressure and temperature of the exhaust gases, as well as the noise of the exhaust. Without evaporating part of the water, it is warmed up and supplied through the branch pipe 17 of the water drainage and the drain line 12 to the water tank 6, raising the temperature of the water in it.

Claims (5)

. В сепа.раторе 5 происходит отделение капель воды, уносимой потоком парогазовой смеси, и дополнительный подогрев воды, поступающей из потребител  8 тепла по напорной магистрали 13. Выполнение.форсунок 14 и 15 ориентированными выхлопными отверсти ми 29 и 30 напротив среза 25 и 26 участков 21 и 22 выхлопной трубы 4, а также выполнение одной из форсунок например 15с дополнительным выходны отверстием 31, ориентированным к вер шине усеченного конуса, способствует лучшему распЕ шиванию воды. Таким образом, в описываемой силовой установке обеспечиваетс  умень шение шума выхлопа и повышение эффек тивности за счет снижени  противодавлени  на выхлопеиз цилиндров дви гател  и повышени  степени утилизаци тепла в рекуперативных теплообменник ах. Формула изобретени  1. Силова  установка, содержаща  двигатель внутреннего сгорани , по меньшей мере два водоподогревател , установленные в вертикальной выхлопной трубе, подсоединенной изогнутым участком к выпускным органам двигател , сепаратор, подключенный к выходному участку выхлопной трубы,вод ной бак, подсоединенный через сливную магистраль к сепаратору и к водо подогревател м, циркул ционный насос напорна  магистраль которого подключе на к сепаратору и к водоподогревател м , и потребитель тепла, отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности, каждый водоподогреватель выполнен в виде кон|тактного теплообменника, снабжен фор сунками распыла воды и патрубком отвода избыточно fi воды, потребитель тепла выполнен в виде рекуперативных теплообменников и установлен в напорной магистрали насоса, изогнутый участок трубы выполнен с ответвлением, которое, подсоединено к баку, а форсунки подключены к напор«ой магистрсши насоса. . Separator 5 separates water droplets carried away by the vapor-gas mixture, and additional water is heated from heat consumer 8 via a pressure line 13. Execution of injector 14 and 15 with oriented exhaust ports 29 and 30 opposite section 25 and 26 of sections 21 and 22 of the exhaust pipe 4, as well as the implementation of one of the injectors, for example, 15c with an additional outlet 31, oriented to the top of the truncated cone tire, contributes to better water splitting. Thus, in the described power plant, the exhaust noise is reduced and the efficiency is increased by reducing the engine exhaust back pressure on the engine cylinders and increasing the degree of heat utilization in the recuperative heat exchanger ah. Claim 1. Power plant comprising an internal combustion engine, at least two water heaters installed in a vertical exhaust pipe connected by a curved section to engine exhaust parts, a separator connected to the outlet section of the exhaust pipe, a water tank connected to the exhaust pipe the separator and water heaters, the circulation pump of the pressure pipe of which is connected to the separator and water heaters, and the heat consumer, which is increase in efficiency, each water heater is made in the form of a contact heat exchanger, is equipped with spray guns and a branch pipe draining excess fi water; baku, and the nozzles are connected to the pressure of the “th master's degree pump. 2.Установка по п. 1, о т л и ч аю щ а   с   тем, что в ответвлении изогнутого участка установлен автоматический поплавковый клапан. 2. The installation according to claim 1, in connection with the fact that an automatic float valve is installed in the branch of the curved section. 3.Установка по пп, 1 и 2, о тличающа с  тем, что выхлопна  труба разделена по длине на участки, контактные теплообменники размещены между участками и каждый из них выполнен в виде полого усеченного конуса, к основанию которого прикреплен срез участка выхлопной трубы, а к боковой образующейфорсунка . 3. Installation in PP, 1 and 2, differing in that the exhaust pipe is divided in length into sections, contact heat exchangers are placed between the sections and each of them is made in the form of a hollow truncated cone, to the base of which a section of the exhaust pipe section is attached, to lateral forming injector. 4.Установка по п. 3, о т л и ч аю щ а   с   тем, что форсунка ориентирована выходным отверстием напротив среза выхлопной трубы. 4. Installation under item 3, that is, with the fact that the nozzle is oriented with an outlet opening opposite the cut-off of the exhaust pipe. 5.Установка по п. 3, отличающа с  тем, что форсунка снабжена дополнителлным выходным отверстием, ориентированным к вершине усеченного конуса. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Ливенцев Ф.Л. Силовые установки с двигател ми внутреннего сгора ни . Л., Машиностроение, 1969, с. 259, рис. 146.5. The installation according to claim 3, wherein the nozzle is provided with an additional outlet opening oriented to the top of the truncated cone. Sources of information taken into account during the examination 1. Liventsev F.L. Power plants with internal combustion engines. L., Mechanical Engineering, 1969, p. 259, fig. 146.