Комбинированный двухступенчатый наддув применен в двухтактных тепловозных дизелях 10Д100, 11Д45. 14Д40.

В четырехтактных дизелях нагнетатель, приводимый от коленчатого вала, не нужен, так как энергии отработавших газов достаточно для сжатия воздуха до необходимого давления в турбокомпрессоре при всех скоростных и нагрузочных режимах работы.

Турбокомпрессор. Агрегат, объединяющий осевую одноступенчатую реактивную газовую турбину и центробежный одноступенчатый компрессор (нагнетатель), называется турбокомпрессором. На тепловозных дизелях устанавливаются турбокомпрессоры унифицированного ряда ТК с осевой газовой турбиной и центробежным нагнетателем, имеющие высокий к.п.д. и обеспечивающие высокую надежность. Внутри каждого типа компрессоров может существовать несколько модификаций, различающихся главным образом конструкцией корпусов, монтажных фланцев и рабочими характеристиками в зависимости от расположения цилиндров дизеля, а также его параметров. На тепловозные дизели устанавливают четыре типоразмера турбокомпрессоров: ТК-23, ТК-30, ТК-34, ТК-38. Буквы ТК означают турбокомпрессор, а цифры 23, 30 и т. д. — диаметр колеса компрессора в сантиметрах.

В зависимости от степени повышения давления турбокомпрессоры делятся на три группы: низкого давления 1,3-1,9 (Н); среднего давления 2,1-2,5 (С); высокого давления 2,5-3,5 (В). Принципиальная схема осевой (аксиальной) газовой турбины представлена на (рис. 187). Принцип действия турбокомпрессоров одного унифицированного ряда одинаков.

Основные технические параметры. Табл. 2.

Степенью повышения давления называется отношение давления воздуха после нагнетателя к давлению воздуха на входе в нагнетатель.Газовая турбина является лопаточным тепловым двигателем, который преобразует тепловую энергию газового потока в механическую работу. Элементами, преобразующими энергию газа в турбине, является сопловой аппарат и рабочее колесо с лопатками по окружности. Газовый тракт— сопловой аппарат, зазор, межлопаточные каналы — называется проточной частью турбины.

Газ из выпускного коллектора дизеля поступает в сопловой аппарат 4 (см. рис. 188). Здесь скорость газа значительно возрастает, так как тепловая (потенциальная) энергия газа в сопловом аппарате превращается в кинетическую. Из сопел газ поступает на лопатки 3, проходит между ними по криволинейным каналам, создавая вращающий момент на валу. В зависимости от характера протекания газового потока по межлопаточным каналам турбины делятся на активные и реактивные.

В активных турбинах на рабочих лопатках не происходит изменения состояния газа — давление и температура остаются постоянными, относительная скорость газа в межлопаточных каналах почти не меняется.

В реактивных турбинах процесс расширения газа, начавшийся в сопловом аппарате, продолжается и в межлопаточных каналах турбинного колеса, т. е. в реактивных турбинах; процесс преобразования тепловой (потенциальной) энергии в кинетическую происходит также и в рабочих лопатках, вследствие этого относительная скорость газа в межлопаточных каналах возрастает, а давление и температура его снижаются. Так как при этом рабочее колесо турбины вращается с высокой окружной скоростью и, то уменьшается также и абсолютная скорость газового потока на выходе из межлопаточных каналов. Механическая работа иа лопатках турбинного колеса совершается за счет разности энергий газового потока до и после лопаточного аппарата.

Система всасывания, наддува и выпуска ПД1М. Служит для забора, очистки и нагнетания атмосферного воздуха в цилиндры, а также отвода продуктов сгорания через турбо­компрессор в атмосферу. Она включает в себя турбокомпрессор типа ТК-30, фильтр для очистки воздуха, над­дувочный и выпускные коллекторы и охладитель наддувочного воздуха.

Система надува ЧМЭ3, обеспечивающая дизель воздухом, состоит из следующих узлов: фильтра для очистки воздуха, турбокомпрессора, охладителя над­увочного воздуха, надувочного и выпускного коллекторов, всасывающего коллектора с установленными на нем фильт­рами для очистки воздуха. Всасывание из атмосферы и нагнетание сжатого воздуха в цилинд­ры на дизеле K6S310DR осуществляются турбокомпрессором (турбона­гнетателем), Воздух из турбокомпрессора, пройдя водовоздушный охладитель, поступает в надувочный коллектор и затем в цилиндры дизеля.

Отработавшие газы из цилиндров дизеля поступают по патрубкам в выпускные коллекторы, откуда попадают в турбокомпрессор. На дизе­ле 6S310DR, не имеющем наддува, воздух естественно всасывается в цилиндры, непосредственно из всасывающего коллектора, отработав­шие газы через выпускной коллектор и выпускную трубу выбрасывают­ся в атмосферу.

Рис. 189. Турбокомпрессор:

1, 26 - шарикоподшипники; 2, 22, 23, 28 - пластины упругие; 3, 25 - крышки подшипниковой по­лости; 4 - защитный лист; 5, 24 - корпусы подшипниковых опор; 6, 27 - втулки внутренние, 7 - насосный центробежный диск; 8 - корпус турбины входной (газоприемный); 9 - аппарат сопло­вой; 10 - корпус турбины средний; 11 - лопатки турбины; 12 - кожух ротора; 13 - ротор турбо­компрессора: 14, 20, 21, 38, 39, 40 - уплотнения лабиринтные; 15 - колесо компрессора рабочее; 16 - входная часть рабочего колеса компрессора (заборник); 17 - направляющая часть корпуса компрессора; 18 - корпус компрессора; 19, 37 - сетки; 29 - постель подшипниковой опоры; 30 - крышка корпуса опоры; 31 - кольцо крепежное; 32 - диффузор компрессора; 33 - стенка компрес­сора; 34 - теплоизоляционный материал; 35 - кронштейн установки турбокомпрессора; 36 - дрос­сель; 41, 42 - втулки подшипника наружные; а, б - полости уравнительные.

На дизеле K6S310DR установлен турбокомпрессор типа PDH50V (рис. 189), представляющий собой сочетание аксиальной газовой турби­ны и радиального центробежного компрессора, смонтированных на об­щем валу.

Принцип работы, назначение и компоновка основных узлов турбокомпрессора PDH50V и описанных выше турбокомпрессоров се­рии ТК аналогичны. Отличаются эти турбокомпрессоры в основном раз­мерами и конфигурацией деталей.

На тепловозах ЧМЭЗ воздух очищается сначала в сетча­тых фильтрующих кассетах, установленных в дверцах кузова теплово­за, поступает внутрь кузова и затем проходит на дизеле K6S310DR че­рез специальный воздухоочиститель, смонтированный на корпусе турбо­компрессора, а на дизеле 6S310DR — через сетчатый фильтр, установ­ленный на всасывающем коллекторе.

Охладитель наддувочного воздуха дизеля K6S310DR состоит из двух трубных досок, в отверстия которых вставлены и развальцованы водо­непроницаемые концы оребренных трубок. Тонколистовые прямоуголь­ные пластины оребрения набираются на две трубки и совместно с ними составляют трубчатый элемент. Внутри трубок образуется водяная, а между трубок — воздушные полости. Водяные полости закрыты сталь­ными крышками с перегородками, создающими четыре противоточных хода охлаждающей воды с фланцами.