ГАЗОВАЯ ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ ТУРБИНА Российский патент 1997 года по МПК F01K23/00 

Изобретение относится к энергетике. Преимущественная область его использования это автомобильный, воздушный, железнодорожный и водный транспорт. Аналогом изобретения служит газовая турбина, показанная в книге "Тепловозы", изд. четвертое, переработанное, под ред. к.т.н. В.Д.Кузьмича. М. Транспорт, 1973, с. 330, рис. 260.

Известна двухступенчатая паровая турбина по а. с.N 1815345, кл. F 01 K 23/00, 1993.

Двухступенчатая паровая турбина требует большой расход пара высокого давления, для чего требуются паровые котлы с большим весом и габаритами, что не дает возможность использовать паровые котлы на автомобильном и воздушном транспорте.

Целью изобретения является создание газовой турбины способов снизить расход топлива в 2 3 раза на л.с. мощности, против известных на сегодня турбины.

Сущностью изобретения является освобождение рабочего вала турбины от затраты своей мощности на работу компрессора и установка этого компрессора на вал турбины второй ступени, там же на противоположном конце вала закрепляется электрогенератор тока для подзарядки аккумулятора благодаря которого электрогенератор тока запускает турбину.

На фиг.1, показана схема поперечного сечения турбины для автомобильного транспорта; на фиг. 2 схема продольного разреза турбины (А А); на фиг. 3 - схема горизонтального разреза турбины по крышкам и газопроводам на фиг.1; на фиг. 4 схема конструкции спиральных пружин, прижимающих крышки к эллипсным колодкам, вариант для турбин воздушного транспорта; фиг. 5 разрез Б Б на фиг. 4.

Турбина содержит: корпус 1, рабочий вал 2, эллипсную колодку 3, камеру газа высокого давления 4, крышку 5, каток 6, маслоподачу 7, газопроводы 8, съемную часть корпуса 9, болт 10, канал 11, турбину второй ступени 12, вал 13, выпуск газа 14, подшипник трения качения 15, накладку 16, шестерню 17, пространство для масла 18, камеру сгорания 19, воздухопровод 20, форсунку 21, компрессор 22, заглушку 23, подшипник трения качения 24, накладку 25, накладку 26, подшипник трения качения 27, накладку 28, фланец 29, электрогенератор тока 30, шток 31, пружину 32, упорную плиту 33, болт 34.

Корпус 1 отливается из легкого прочного металла.

Все поверхности, соприкасающиеся с подвижными деталями, подвергаются шлифовке вместе с этими деталями.

Сборка турбины начинается с постепенного просовывания рабочих валов 2 через круглые отверстия в торцах и перегородках корпуса 1, при этом через проем крышки 5 первой камеры опускают эллипсную колодку 3 и в ее отверстии проталкивают этот вал 2. Таким образом оба рабочих вала 2 входят свободные в связь с эллипсными колодками без какого-либо закрепления.

По концам этих валов 2 закрепляются шестерни 17 с постановкой подшипников 15 с накладками 16, закрепленными к корпусу 1 болтами. После этого опускаются в свои проемы крышки 5 со своими катками 6. Последние должны плотно опираться на поверхность эллипсных колодок 3 и не иметь щелей.

Далее турбину второй ступени помещают в круглую камеру и надевают на концы подшипники 24, закрывая их заглушкой 23 и накладками 25 и 26, закрепляя их в корпусу 1 болтами.

Затем закрепляют готовый блок камеры сгорания 19 с компрессором 22 путем соединения фланцами камеры сгорания с газопроводом 8, а компрессора 22 с валом 13 турбины 12 второй ступени. На конце ведущего рабочего вала 2 закрепляется съемный фланец 29. К переднему концу вала 13 турбины второй ступени с помощью фланцев крепится электрогенератор тока 30.

Для газовых двухступенчатых турбин, предназначенных для воздушного транспорта, предусмотрены установка на крышках 5 штоков 31 с приваркой.

На штоки 31 надеваются спиральные пружины 32 и накрываются упорной плитой 33, закрепленной болтами 34.

Отдельно от турбины устанавливается электроаккумулятор, соединенный с электрогенератором тока 30 проводами ( не показаны). Ротор генератора тока 30 имеет автоматику, которая позволяет выйти из сцепления от вала 13 при полной зарядке аккумулятора (не показано).

После того, как водитель автомашины убедился в исправности турбины, включают электрогенератор тока 30 в работу за счет электроэнергии аккумулятора.

Электроаккумулятор заставляет электрогенератор вращать компрессор 22 и сжатый воздух поступает в камеру сгорания 19. От аккумулятора накаливается запальник (не показаны), после чего водитель открывает вентиль подачи горючего в форсунку. Сжатый воздух, нагретый до высокой температуры, приобретает высокое давление и по газопроводам 8 попадает в камеры 4, где давит на эллипсные колодки 3, заставляя их вращаться вместе с валами 2. Вращение осуществляется за счет разницы длины диаметров эллипсных колодок, умноженной на ширину колодки и давления газа. В камере 4 ввиду отсутствия щелей газ высокого давления после того, как повернул эллипсную колодку 3, т.е. совершил необходимую работу, остается в том же объеме и давления. После того, как вершина эллипсной колодки при вращении перекрыла доступ в камеру 4, открываются щели 11, сквозь которые газ высокого давления прорывается к турбине второй ступени, вращает ее и заставляет работать компрессор 22. После того, как электроаккумулятор полностью зарядился. электрогенератор автоматически отключается от вала 13.

Как известно, все известные газовые турбины теряют 2/3 своей мощности для обеспечения работы компрессора. Только 1/3 расходуемого горючего производит полезную работу. Именно поэтому известные газовые турбины не находят широкого применения.

Двухступенчатая турбина освобождает рабочий вал 8 первой ступени от потери мощности для работы компрессора. Компрессор работает от турбины второй ступени, от нее работает также электрогенератор тока 30.

Таким образом КПД горючего практически увеличивается, как минимум, в 3 раза, а если принять во внимание то, что турбина первой ступени не имеет щелей и не несет потери как в известных газовых турбинах с лопатками, то КПД горючего может увеличится в 4 5 раз.

Использование: энергетика, в частности автомобильный, воздушный, железнодорожный и водный транспорт. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1, рабочие валы 2, эллипсные колодки 3, камеры газа высокого давления 4, крышки 5, катки 6, маслопроводы 7, газопроводы 8, съемную часть корпуса 9, болты 10, канал 11, турбину второй ступени 12, вал 13, выпуск газа 14, подшипник трения качения 15, накладку 16, шестерни 17, емкость для масла 18, камеру сгорания 19, воздухопроводы 20, форсунку 21, компрессор 22, заглушку 23, подшипник трения качения 24, накладку 25, накладку 26, подшипник трения качения 27, накладку 28, фланец 29, генератор тока 30, шток 31, спиральную пружину 32, упорную плиту 33 и болты 34. 1 з.п.ф-лы 5 ил.

1. Газовая двухступенчатая турбина, состоящая из металлического корпуса, расположенных в нем параллельно двух рабочих валов с свободно надетыми на них эллипсными колодками, на которые опираются крышки с катками, на концах валов закреплены шестерни с подшипниками, накладками, закрепленными болтами к корпусу, турбина второй ступени размещена в нижней части корпуса и соединена с первой ступенью каналами, вал турбины закреплен подшипниками, накладками и болтами крепления к корпусу, камера сгорания на фланцах соединена с газопроводами корпуса и с компрессором, отличающаяся тем, что компрессор соединен фланцами с валом второй ступени турбины, на втором конце вала фланцами закреплен генератор тока. 2. Турбина по п. 1, отличающаяся тем, что для турбины воздушного транспорта предусмотрены спиральные пружины со штоками, упорной плитой, прижимающие крышки с катками к поверхности эллипсных колодок.