способ очистки турбокомпрессора наддува двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ очистки турбокомпрессора наддува двигателя внутреннего сгорания, включающий циклическую подачу направленного потока сжатого воздуха с чередованием подачи моющего раствора, отличающийся тем, что моющий раствор подают при его температуре 80-85^oС при работе двигателя в режиме холостого хода.

2. Устройство для очистки турбокомпрессора наддува двигателя внутреннего сгорания, содержащее емкость для моющего раствора, имеющую патрубок подвода сжатого воздуха от внешнего источника и патрубок отвода моющего раствора, сообщенный с местом подачи раствора в турбокомпрессор, отличающееся тем, что устройство имеет установленную на валу ротора турбокомпрессора с зазором обечайку, на поверхности которой равномерно по окружности выполнены отверстия, расположенные под углом 30-50^o к продольной оси, при этом отводящий патрубок сообщен с отверстиями для подачи раствора в зазор между обечайкой и валом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для очистки турбокомпрессоров тепловозов при их техническом обслуживании и восстановительном ремонте в условиях локомотивного депо.

Известен способ уменьшения отложений в проточной части компрессора путем подвода к рабочему телу жидкой присадки в виде слабощелочного раствора едкого натрия [1]

Однако этот способ длителен по времени и характеризуется достаточно высокой стоимостью очистки.

Известен способ очистки турбокомпрессора, включающий подачу моющего раствора под избыточным давлением и прокачку лабиринтного канала ротора турбокомпрессора дизельного двигателя [2]

Данный способ не обладает достаточно высоким КПД вследствие низкой чувствительности нагреваемой биметаллической пластины при значительных перепадах рабочих температур, что обуславливает нетехнологичность его применения.

Известно устройство для очистки торцового лабиринтного уплотнения рабочего колеса турбокомпрессора, содержащее подводящую и установленную с возможностью возвратно-поступательного перемещения распределительную трубки с отверстиями для подачи моющего раствора, в которых установлены шарниры с соплами, а отверстия подводящей трубки имеют С-образную форму [3]

Это устройство сложно по конструкции и требует при ремонте дополнительное специальное оборудование и высокую квалификацию ремонтного персонала.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности является выбранный в качестве прототипа способ очистки турбокомпрессора наддува двигателя внутреннего сгорания, включающий циклическую подачу направленного потока сжатого воздуха с чередованием подачи моющего раствора. Устройство для осуществления очистки турбокомпрессора наддува содержит емкость для моющего раствора, имеющую патрубок подвода сжатого воздуха от внешнего источника и патрубок отвода моющего раствора, сообщенный с местом подачи раствора в турбокомпрессор [4]

Указанному техническому решению также присущи сравнительно невысокий КПД и недостаточная степень очистки, обуславливающие неэффективность и нетехнологичность процесса очистки.

Цель изобретения повышение технологичности очистки и надежности.

На фиг.1 изображена принципиальная схема турбокомпрессора 4ТК, устанавливаемого на тепловозах серии М и ТЭП-60; на фиг.2 упрощенная схема турбокомпрессора тепловоза 2ТЭ10; на фиг.3 обечайка лабиринтного уплотнения ротора турбокомпрессора; на фиг.4 сечение А-А на фиг.3; на фиг.5 емкость для моющего раствора; на фиг.6 трубопроводная соединительная арматура; на фиг.7 фрагмент предлагаемого устройства на фиг.1; на фиг.8 гребешки лабиринтов на валу.

В турбокомпрессорах тепловозных дизелей в процессе длительной эксплуатации скапливаются тяжелые фракции паров несгоревшего топлива, масла, которые вместе с сажистыми веществами образуют густую смесь. Эта смесь, попадая в лабиринты и на лопатки турбинного колеса и направляющего аппарата, оседает на них, а наличие температуры выхлопных газов от работающего дизеля постепенно уносит из смеси оставшиеся летучие вещества. Смесь накапливается и постепенно становится в виде твердого гудрона, препятствуя свободному вращению ротора турбокомпрессора. Обороты последнего снижаются, воздухоснабжение дизеля ухудшается, и как следствие, выхлоп газов чернеет и растет нагарообразование. Для удаления скопившихся смол и нагара из труднодоступных мест турбокомпрессора необходимо воздействие рабочей средой, которая сможет удалить и освободить ротор турбокомпрессора от этих отложений.

Устройство для очистки турбокомпрессора наддува содержит установленную на валу 1 ротора 2 турбокомпрессора цилиндрическую обечайку 3, открытый торец и внутренняя поверхность которой образуют с корпусом 4 соответственно торцовый зазор 5 и кольцевую щель 6, сообщенные с внутренней полостью защищаемого узла и лабиринтным каналом 7 уплотнения ротора 2 турбокомпрессора.

Устройство для очистки турбокомпрессора снабжено емкостью 8 для моющего раствора, образующей с турбокомпрессором замкнутую систему, имеющей подводящий патрубок 9 для присоединения к внешнему автономному источнику сжатого воздуха, например, магистральному воздушному тракту тепловода (не показан), и отводящий патрубок 10 для присоединения к лабиринтному каналу 7 уплотнения ротора 2 турбокомпрессора посредством переходного патрубка 11, а цилиндрическая обечайка 3 выполнена с импеллерными отверстиями 12, расположенными по винтовой линии с постоянным шагом и углом наклона к продольной оси 30-50^о, что позволяет подавать моющий раствор под разными углами и наиболее рационально заполнить кольцевую щель 6, и размещена по отношению к ротору 2 турбокомпрессора с технологическим зазором 13.

Емкость 8 для моющего раствора выполнена в виде резервуара сварной конструкции с рабочим давлением до 6 кг/см², который установлен вблизи от турбокомпрессора в дизельном помещении и снабжен пятью типовыми пробковыми кранами 14, образующими блок управления, а также контрольным манометром 15, ввинченным в пробку 16 горловины, и расходомерным стеклом 17. Для соединения резервуара с турбокомпрессором служат резинотканевые соединительные шланги 18 и соединительная арматура 19.

В качестве моющего раствора может применяться порошок ХС-2М, который представляет собой механическую смесь на основе неорганических солей натрия, метасиликата натрия, триполифосфата натрия, кальцинированной соды и поверхностно-активных веществ, белого или светло-желтого цвета, хорошо растворимый в воде.

Для приготовления моющего раствора необходимо иметь бак емкостью до 50 л (не показан), который заполняют на 2/3 подогретой до 50-60^оС водой и порошком ХС-2М из расчета 80-100 г на литр воды. Моющий раствор перемешивают до полного растворения порошка. Перед применением температуру смеси поднимают до 90^оС.

Способ очистки турбокомпрессора наддува и работа устройства осуществляется следующим образом.

Предварительно к подводящему патрубку 9 резервуара 8 с моющим раствором присоединяют концевой воздушный рукав для подачи сжатого воздуха от магистрального воздушного тракта тепловоза (не показан), при этом краном машиниста в кабине тепловоза давление воздуха устанавливают на уровне 6 кг/см², а резинотканевыми соединительными шлангами 18 и соединительной арматурой 19 соединяют емкость 8 с турбокомпрессором.

Запускают дизель без нагрузки, т.е. в режиме холостого хода, устанавливая температуру воды и масла в интервале 50-70^оС, и заливают в резервуар 8 моющий раствор до верхнего уровня, контролируемого по расходомерному стеклу 17.

Открывают пробковые краны на подводящем 9 и отводящем 10 патрубках резервуара 8, поочередно открывая другие пробковые краны 14 для подачи моющей жидкости в турбокомпрессор. Дизель должен проработать с залитой в лабиринтный канал 7 уплотнения ротора 2 турбокомпрессора моющей жидкостью не менее 30 мин.

Для прокачки лабиринтного канала 7 открывают пробковый кран на подводящем патрубке 9, воздушный пробковый кран для выпуска сжатого воздуха из резервуара 8 и один из пробковых кранов 14 на соединительном шланге 18, при этом воздух под рабочим давлением поступает по переходному патрубку 11 в лабиринтный канал 7 уплотнения, оттуда далее поступает на лопатки направляющего аппарата и турбинного колеса и выбрасывается в атмосферу. Одновременно в поток воздуха поступает моющая жидкость кратковременным открытием пробкового крана отводящего патрубка 10, образуя направленный пневмогидравлический поток, перемещаемый по винтовой линии. После кратковременного открытия этот кран перекрывают, выдерживая паузу в течение 15-20 с, после чего циклично чередуют продувку и прокачку лабиринтного канала 7. Процесс продолжают до 15 мин. На двухсекционном тепловозе указанный рабочий процесс очистки продолжают до 2 ч.

Частота вращения ротора турбокомпрессора и наддув воздуха в результате проведенного технического обслуживания, как правило, достигают своей номинальной (паспортной) величины.

Моющее средство ХС-2М эффективно при обмывке маслянистых загрязнений, загустевших с сажей продуктов неполного сгорания дизельного топлива и масла. Очистка лабиринтного канала и внутренних деталей турбокомпрессора производится жидкостно-воздушной струей под давлением до 6 кг/см² при температуре моющей жидкости до 80-85^оС и достаточно легко может быть автоматизирована.

Для получения максимального эффекта от применения предложенного способа очистки турбокомпрессора наддува, особенно на турбокомпрессорах, длительное время работающих без ремонта, можно рекомендовать предварительную промывку керосином внутренних полостей турбокомпрессора, после чего производят эффективную очистку их по указанной выше технологии с соблюдением установленных правил техники безопасности.

Применение данного способа и устройства обеспечивают улучшение воздухоснабжения дизеля тепловоза, исключает повышенную дымность выхлопа и повышенный расход топлива, обусловленные интенсивным нагарообразованием в турбокомпрессоре, что в конечном итоге увеличивает ресурс работы и снижает материальные затраты на эксплуатацию и ремонт в целом.