Главная | Карта сайта | ДВС | Статьи

Вспомогательные устройства двигателей

Более совершенный процесс сжатия осуществляется у роторных винтовых нагнетателей.
Основной причиной их сравнительно небольшого распространения является громоздкость и большой вес.
Лопаточные нагнетатели подразделяются на центробежные и распространение имеют приводные центрогнетатели. На фиг. 153 представлена схема такого нагнетателя. Основой его является рабочее колесо 3, представляющее собой диск с радиальными лопатками 4. Он проводится во вращение с числом оборотов 2000—80 ООО1 в минуту через редуктор 7. При вращении рабочего колеса воздух, находящийся между лопатками, центробежной силой отбрасывается с большой скоростью к периферии рабочего колеса и дальше, по окружающему колесо диффузору 5, в спиральную улитку 6. Таким образом, перед вращающимся рабочим колесом создается разрежение, вследствие чего воздух направляется к нему через патрубок 1. В диффузоре, где проходное сечение постепенно увеличивается, скорость воздуха уменьшается, а давление возрастает — происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную. Чтобы вход воздуха происходил без удара о вращающиеся лопатки колеса, относительная входная его скорость должна быть направлена по касательной к входной кромке лопатки. С этой целью устанавливается направляющий аппарат 2.
Выходящий из корпуса поток воздуха обычно еще обладает значительной скоростью, которую можно перевести в дополнительное давление соответствующим устройством канала, связывающего нагнетатель со сборником, распределяющим воздух по цилиндрам двигателя.
Центробежные нагнетатели имеют преимущественное распространение вследствие их малых габаритов и веса по сравнению с другими нагнетателями при высоком коэффициенте полезного действия.
В отличие от центробежных нагнетателей, где направление движения воздуха, захваченного рабочим колесом, является радиальным, в осевых нагнетателях воздух движется параллельно их оси.
На фиг. 154 представлена схема осевого нагнетателя. Здесь ротор 1 располагается в корпусе, сообщающемся со всасывающей полостью 5 и нагнетательным патрубком 6. Ротор осевого нагнетателя представляет собой барабан, на котором по 5 б окружности укреплены лопатки.
Перед вращающимися рабочими лопатками находятся неподвижные, укрепленные в корпусе лопатки направляющего аппарата.
Совокупность одного ряда рабочих лопаток ротора и последующего одного ряда _ лопаток направляющего аппарата, расположенных по окружности, называется ступенью нагнетателя. Осевые нагнетатели обычно бывают многоступенчатыми. Рабочие лопатки, имея специальный профиль, при своем перемещении оказывают на воздух давление, являющееся причиной его перемещения и сжатия.
Практическое значение для агрегатов наддува имеют только многоступенчатые нагнетатели, так как в каждой ступени давление воздуха повышается примерно на 0,2—0,3 кг/см2.
Конструкция осевого нагнетателя сложнее и дороже, чем центробежного. Однако при большом объеме сжимаемого воздуха осевой нагнетатель получается более компактным и имеет более высокий к. п. д.
Во всех рассмотренных выше устройствах, служащих для продувки и наддува, движение рабочих частей осуществляется от механического привода. При этом затрачивается значительная мощность, что влечет к существенному снижению механического коэффициента полезного действия двигателя.
Известно, что при работе двигателя большое количество тепловой энергии уносится с отработавшими газами. Наиболее эффективным методом использования этой энергии является газотурбинный наддув. В этом случае нагнетатель приводится в движение от газовой турбины, использующей энергию отработавших газов двигателя. Схема двигателя с газотурбинным наддувом рассматривалась на рисунке. Как это видно из схемы, между двигателем и нагнетателем существует лишь газовая связь — нет связывающей механической передачи. Поэтому, как уже указывалось, такое использование энергии выхлопных газов не отражается на механическом к. п. д. двигателя. Кроме того, отсутствие механического привода приводит к упрощению конструкции (не требуется сложного редуктора между коленчатым валом двигателя и нагнетателем).
При газотурбинном наддуве увеличивается противодавление на выпуске. При этом может ухудшиться очистка цилиндров и увеличиться температура отработавших газов. В связи с этим прибегают к одновременному открытию у в. м. т. всасывающих и выпускных клапанов, что приводит к лучшей очистке цилиндра, а также снижению температуры стенок цилиндра и выпускных клапанов за счет охлаждающего действия продувочного воздуха. Кроме того, нормальная работа двигателя достигается путем разветвления выпускного трубопровода. Это дает возможность избежать нарушения процесса продувки отдельных цилиндров, а также лучше использовать кинетическую энергию потока выпускных газов.
Иногда встречается сочетание газовой турбины с двигателем внутреннего сгорания, имеющее не только газовую, но и кинематическую связь между собой. Так, например, в случае, когда мощность турбины недостаточна для обслуживания полной нагрузки нагнетателя, недостающая мощность черпается от коленчатого вала двигателя. В наиболее сложных условиях применяется комбинированный наддув, когда первая ступень нагнетателя приводится газовой турбиной, а вторая ступень работает от механического привода с вала двигателя.