СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ НАГАРА ЛАБИРИНТНЫХ УПЛОТНЕНИЙ РОТОРА ТУРБОКОМПРЕССОРА ТЕПЛОВОЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
METHOD FOR PROTECTION AGAINST SCALE IN LABYRINTH SEALS OF DIESEL LOCOMOTIVE INTERNAL COMBUSTION ENGINE TURBOCOMPRESSOR ROTOR

Изобретение относится к лабиринтным уплотнениям ротора турбокомпрессора наддува двигателя внутреннего сгорания, в частности к способам предотвращения утечек газа через лабиринтные уплотнения.
Известен способ сокращения утечек газа через лабиринтные уплотнения, использованный в одной из модификаций турбокомпрессора типа ТК 34 тепловозного дизеля, который заключается в том, что при работе турбокомпрессора сжатый воздух из напорного патрубка компрессора поступает по каналу к полости между секциями лабиринтных уплотнений ротора со стороны турбинного колеса и создает противодавление, препятствующее попаданию газа из проточной части турбины в лабиринтные уплотнения и далее в систему смазки подшипников турбокомпрессора (книга А.Г.Аврунина «Тепловозные дизели 2Д100, 10Д100». М., «Транспорт», 1970 г, стр.78-81).
Недостатком известного способа защиты лабиринтных уплотнений от попадания газа из проточной части турбины является его неэффективность из-за низкого давления сжатого воздуха в напорном патрубке компрессора при низких оборотах ротора турбокомпрессора в случае работы тепловозного дизеля в режиме холостого хода и на промежуточных режимах (Труды ЦНИИ МПС, ВНИИЖТ, вып.359, 1968 г «Исследование и усовершенствование тепловозных дизелей и холодильников», таблица 2 в статье «Результаты испытаний дизеля 10Д100 и его охлаждающих устройств»).
Известен способ ручной безразборной промывки лабиринтных уплотнений различными моющими средствами, в том числе дизельным топливом. (RU, патент №2044929, кл. F04D 29/70, 1995 г.).
Недостатком указанного способа является то, что он не защищает лабиринтные уплотнения ротора турбокомпрессора от нагара, а позволяет лишь удалить нагар, накопившийся в лабиринтных уплотнениях при функционировании турбокомпрессора.
Известен способ повышения эффективности лабиринтных уплотнений ротора турбокомпрессора наддува двигателя внутреннего сгорания, принятый за прототип, заключающийся в том, что сжатый воздух к лабиринтным уплотнениям подают от автономного источника через канал, сечение которого обеспечивает максимально возможное давление сжатого воздуха в секциях лабиринтных уплотнений (RU, патент №2300034, кл. F16J 15/447, 2007 г.).
Недостатком известного способа повышения эффективности лабиринтных уплотнений является необходимость обеспечения значительного расхода сжатого воздуха от автономного источника, который необходимо подавать к лабиринтным уплотнениям для обеспечения высокого давления в их секциях при относительно большом зазоре между лабиринтными уплотнениями и корпусом турбокомпрессора.
Техническим результатом изобретения является снижение расхода сжатого воздуха от автономного источника для защиты лабиринтных уплотнений от нагара.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе защиты от нагара лабиринтных уплотнений ротора турбокомпрессора наддува тепловозного двигателя внутреннего сгорания сжатый воздух от автономного источника подают к лабиринтным уплотнениям через управляемый пневмораспределитель импульсами заданной длительности в заданные отрезки времени, причем для повышения эффективности защиты лабиринтных уплотнений путем дополнительной очистки их воздушной эмульсией топлива выход управляемого пневмораспределителя могут подключать к лабиринтным уплотнениям через активное сопло эжектора, а к пассивному соплу эжектора при этом подключают выход управляемого гидрораспределителя, к входу которого подводят топливо из топливной системы тепловоза.
На фиг.1 представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа защиты от нагара лабиринтных уплотнений ротора турбокомпрессора с помощью сжатого воздуха от автономного источника. На фиг.2 показана схема устройства для реализации предлагаемого способа защиты лабиринтных уплотнений от нагара с помощью сжатого воздуха с одновременной очисткой лабиринтных уплотнений от нагара с помощью воздушной эмульсии топлива, подаваемого из топливной системы тепловоза.
Устройство для реализации предлагаемого способа защиты от нагара лабиринтных уплотнений ротора турбокомпрессора наддува тепловозного двигателя внутреннего сгорания (фиг.1) состоит из блока управления 1, управляемого пневмораспределителя 2, вход которого подключен к автономному источнику сжатого воздуха 3, например, к пневмосистеме тепловоза, а выход - к полостям 4 между секциями лабиринтных уплотнений 5 ротора 6, установленного в корпусе турбокомпрессора 7.
Для повышения эффективности защиты лабиринтных уплотнений от нагара устройство, показанное на фиг.1, может быть дополнено (фиг.2) эжектором 8, через активное сопло 9 которого выход управляемого пневмораспределителя 2 подключен к полостям 4 лабиринтных уплотнений, при этом пассивное сопло 10 эжектора через управляемый от блока управления 1 гидрораспределитель 11 (например, клапан с электромагнитным управлением) подключено к топливной системе тепловоза 12.
Способ защиты от нагара лабиринтных уплотнений ротора турбокомпрессора наддува тепловозного двигателя внутреннего сгорания реализуется следующим образом.
Сжатый воздух от автономного источника 3 подают в полости 4 между секциями лабиринтных уплотнений 5 через управляемый пневмораспределитель 2 импульсами заданной длительности и в заданные отрезки времени, формируемыми с помощью блока управления 1, который, включаясь, например, по сигналу с контроллера в кабине тепловоза, формирует электрические импульсы, поступающие на управляемый пневмораспределитель 2, в котором они преобразуются в соответствующие импульсы давления сжатого воздуха, поступающего в полости 4 между секциями лабиринтных уплотнений 5.
При этом уровень давления сжатого воздуха в полостях 4 не будет зависеть от режима функционирования двигателя внутреннего сгорания и определится только уровнем давления в автономном источнике сжатого воздуха 3, например, в пневмосистеме тепловоза, а импульсное потребление сжатого воздуха из автономного источника 3 не отразится на других подключенных к нему потребителях сжатого воздуха.
Для повышения эффективности способа защиты одновременно со сжатым воздухом от автономного источника к лабиринтным уплотнениям могут дополнительно подводить топливо из топливной системы тепловоза с образованием воздушной эмульсии топлива, для чего выход управляемого пневмораспределителя 2 подсоединяют к активному соплу 9 эжектора 8, а к пассивному соплу 10 эжектора через управляемый гидрораспределитель 11 подают топливо из топливной системы тепловоза 12, при этом в полости 4 лабиринтных уплотнений будет в заданные с помощью блока управления 1 промежутки времени импульсами поступать воздушная эмульсия топлива, образовавшаяся на выходе эжектора 8, которая эффективно защитит и дополнительно очистит секции лабиринтных уплотнений от нагара, по каким-либо причинам осевшего на их поверхностях.