Газотурбинный агрегат питания и кондиционирования
Предложенная полезная модель газотурбинного агрегата питания и кондиционирования преимущественно для специзделий транспортной техники, предназначенных для эксплуатации в климатических условий с температурой окружающей среды ±45°С. Обеспечение заданной температуры в отделениях изделия выполняется турбодетандерной кондиционерной приставкой. Применение турбодетандерной кондиционерной приставки позволяет создать (иметь) малогабаритный агрегат с названными функциями.
Предполагаемая полезная модель относится к области машиностроения и, в частности, к конструкции газотурбинных агрегатов питания и кондиционирования изделий (объектов) наземной спецтехники.
В ОАО СКБ «Турбина» с 31 марта 1988 г. серийно изготавливается и поставляется газотурбинный энергоагрегат ГТА-18А для установки его в моторно-трансмиссионное отделение (МТО) танка Т-80 (см. издание «Танк, бросивший вызов времени»; авторы М.В.Аимк, А.С.Ефремов, Н.С.Попов; издательство «Петровский вал», г.Санкт-Петербург, 2001 г., стр.17). Этот агрегат состоит из одновального газотурбинного двигателя и спаренного с ним генератора постоянного тока мощностью 18 квт. Основное назначение энергоагрегата - обеспечение энергопитанием тех потребителей, которые будут работать во время стоянки машины.
Газотурбинный энергоагрегат ГТА-18А имеет установленный в его корпусе ротор с центробежным компрессором и осевой турбиной. Внутри корпуса размещена кольцевая камера сгорания. Вал ротора связан посредством шестерен с коробкой привода вспомогательных агрегатов и через понижающий редуктор с валом стартер-генератора.
Недостатком конструкции ГТА-18А является то, что для его работы необходимо использовать объектовые системы: масляную (масляный бак, радиатор и др.), воздухоочистки (воздухоочиститель атмосферного воздуха, вентилятор удаления пыли), топливную (топливный бак и др.)
Известна конструкция газотурбинного агрегата питания (АП-18Д), см. «Годы побед и тревог». Издательство «Гаронд» г.Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 145. стр.298., в которой на одной раме смонтированы и функционируют ГТА-18А с масляной системой и системой воздухоочистки.
В последние годы возникла необходимость расширения функциональных возможностей названных агрегатов питания.
Для надежной эксплуатации изделий с нашими агрегатами в климатических условиях с температурой окружающей среды ±45° возникла необходимость объединить агрегат питания с турбодетандерной кондиционерной приставкой, которая позволяет обеспечивать заданную температуру в обитаемом и приборном отделениях изделия.
В состав турбодетандерной приставки входит приводной компрессор, который установлен и приводится от коробки привода вспомогательных агрегатов агрегата питания и кондиционирования. Привод этого компрессора имеет дистанционно управляемый механизм включения.
В приставку входит воздухо-воздушный теплообменник, который устанавливается в общей раме агрегата питания и служит для снижения температуры воздуха, выходящего из приводного компрессора.
И, наконец, в состав приставки входит вентилятор, для прососа атмосферного воздуха через названный теплообменник, который приводится турбиной, установленной на одном валу с вентилятором в трассе выхода горячего воздуха из теплообменника.
В конструкции кондиционерной приставки имеется заслонка, которая направляет воздух приводного компрессора или в трассу охлаждения отделений изделия, или в трассу их обогрева. Итак, основной технический результат от внедрения предлагаемой полезной модели состоит (заключается) в том, что обеспечивается поддержание заданной температуры в приборном и обитаемом отделениях изделия, необходимой для надежной работы приборов и создания (обеспечения) комфортных условий работы экипажа.
На некоторых изделиях, в которых применяется наш агрегат питания, есть необходимость в получении от агрегата не только электрической мощности, но и механической мощности (крутящегося момента) для привода дополнительных устройств (насосов, генераторов и др.).
Для решения этой задачи предлагается в коробку приводов
агрегата ввести дополнительный вал отбора мощности с дистанционным включением и выключением его.
Для возможности применения нашего агрегата питания и кондиционирования не только в изделиях, имеющих основной двигатель внутреннего сгорания с соответствующим запасом жидкого топлива на изделии, повышения автономности и работы агрегата питания в стационарных условиях, предлагается обеспечить его своей топливной системой. На раме агрегата установить топливный бак, топливный насос и топливный фильтр.
Для решения всех перечисленных задач предлагается полезная модель газотурбинного агрегата питания и кондиционирования, в которой кроме газотурбинного энергоагрегата с воздухоочистителем и масляной системой имеются (устанавливаются) приводной воздушный компрессор, воздуховоздушный теплообменник, вентилятор для прососа атмосферного воздуха через этот теплообменник и турбина привода вентилятора, работающая на воздухе приводного компрессора.
Дополнительно в агрегате может быть выполнен (предусмотрен) дистанционно включаемый и выключаемый механический привод для дополнительных устройств (насос, генератор и др.) и своя топливная система.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом. Газотурбинный агрегат питания и кондиционирования имеет общую раму (22), на которую установлены газотурбинный энергоагрегат (1), маслосистема агрегата питания и кондиционирования, имеющая маслоохладитель (18) и бак масляный (9), система очистки воздуха с воздухоочистителем (17) и вентилятором отсоса пыльного воздуха (7). С помощью кронштейнов (23) к раме крепится воздухо-воздушный теплообменник (10) турбодетандерной кондиционерной приставки с подсоединенным к нему герметичным отсеком (2), в котором установлены вентилятор атмосферного воздуха (211) и турбина его привода (21). Компрессор дополнительный (19) турбодетандерной кондиционерной приставки установлен на коробке приводов (20).
Кроме основных перечисленных составляющих в конструкцию газотурбинного агрегата питания и кондиционирования входят патрубки (3, 4, 5, 6, 11, 12, 16), назначение которых понятно из пояснений к чертежу. Порядок работы агрегата в режиме кондиционера следующий. Для охлаждения обитаемого отделения заслонку (8) на выходе воздуха из дополнительного компрессора (19) ставим в положение «Охлаждение», включаем механизм включения (21) дополнительного компрессора и запускаем газотурбинный энергоагрегат (1). Дополнительный компрессор начинает работать. Он забирает воздух из обитаемого отделения, сжимает его до заданного давления с повышением температуры и подает его по патрубку (5) в теплообменник (10). В теплообменнике этот воздух охлаждается атмосферным воздухом, просасываемым вентилятором (2II) отсека (2), и поступает на вход в турбину (2 I), отсека (2), в которой он снижает давление, получает заданную низкую температуру и возвращается в обитаемое отделение по патрубку (3).
Для обогрева обитаемого отделения заслонку (8) ставим в положение «Обогрев», включаем механизм включения дополнительного компрессора и запускаем газотурбинный энергоагрегат. Дополнительный компрессор начинает работать, также забирает воздух из обитаемого отделения, сжимает его до заданного давления с повышением температуры и возвращает его по патрубку (11) в обитаемое отделение.
1. Газотурбинный агрегат питания и кондиционирования, имеющий газотурбинный энергоагрегат с воздухоочистителем и масляной системой, отличающийся тем, что на коробке приводов газотурбинного двигателя агрегата установлен дополнительный воздушный компрессор, а агрегат питания и кондиционирования имеет воздухо-воздушный теплообменник (т.о.), вентилятор для прососа атмосферного воздуха через т.о. и турбину привода вентилятора, работающую на воздухе приводного компрессора.
2. Газотурбинный агрегат питания и кондиционирования по п.1, отличающийся тем, что в коробке приводов имеется дистанционно включаемый и выключаемый механический привод для дополнительных устройств (насос, генератор и др.).
3. Газотурбинный агрегат питания и кондиционирования по п.1, отличающийся тем, что в его конструкцию включен топливный бак с топливным насосом с электрическим приводом, установленный в общей раме.
