ТУРБОПРИВОД Российский патент 1997 года по МПК F01D15/08 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при разработках приводов для стационарных механизмов.

Известны турбокомпрессорные двигатели, распространенные в авиации, состоящие из компрессора (вентилятора), системы подачи топлива, камеры сгорания, газовода и турбины, причем турбина и вентилятор соединены между собой кинематически, чаще всего единым валом.

Воздух из атмосферы засасывается вентилятором и подается под избыточным давлением в камеру сгорания, куда поступает и топливо. В процессе сгорания топлива образуются продукты сгорания, энтальпия которых выше исходной энтальпии воздуха, чем обеспечивается наличие у них располагаемого запаса энергии. В зависимости от назначения турбины на ней сбрасывается в одном случае только часть располагаемой энергии, в другом вся.

Недостатком известного устройства является то, что для начала его работы необходим дополнительный стартовый механизм, обеспечивающий предварительную раскрутку вала и создание избытка давления воздуха в топке.

Задача изобретения упрощение конструкции.

Это достигается тем, что в турбоприводе, включающем вентилятор, систему подачи топлива, камеру сгорания, газовод и турбину, вал последней расположен вертикально, а газовод и камера сгорания размещены ниже турбины.

На чертеже изображен предлагаемый турбопривод.

На общем валу 1, установленном вертикально, расположены турбина 2 в верхней части вала и вентилятор (компрессор) 3 в нижней части. Турбина и вентилятор размещены вдоль вала так, что между ними находятся камера сгорания 4 и газовод 5. В качестве устройства подачи топлива 6 используется система подачи сжиженного газа.

Турбопривод работает следующим образом.

Через устройство подачи топлива 6 в камеру сгорания 4 подается газ. Первоначальное горение в камере сгорания осуществляется в малом режиме. Благодаря тому что продукты сгорания легче атмосферного воздуха, они вытесняются вверх по газоводу 5 к турбине 2. В камеру сгорания на замену уходящих продуктов сгорания поступают через вентилятор 3 порции воздуха, образуя таким образом единый конвективный поток и обеспечивая непрерывность горения.

Конвективный поток, воздействуя на турбину 2, заставляет ее и вентилятор 3 вращаться. В свою очередь, вращение вентилятора приводит к увеличению количества и сжатию подаваемого им в камеру сгорания воздуха, чем обеспечивается начало работы двигателя. При этом в соответствии с потребностями процесса горения система подачи увеличивает и количество подаваемого топлива в камеру сгорания. Увеличение энтальпии продуктов сгорания на единицу их массы за счет повышения давления в камере сгорания, а также общего количества продуктов сгорания приводит к росту момента вращения на турбине и числа ее оборотов, что влечет за собой эскалацию процесса: раскрутку двигателя вплоть до выхода на рабочий режим.

Дополнительными условиями реализации процесса выхода на рабочий режим двигателя являются следующие.

Во-первых, начальный крутящий момент на турбине должен превышать момент трения покоя подвижных частей. Во-вторых, рабочие характеристики турбины и вентилятора должны быть таковыми, чтобы во время выхода двигателя на рабочий режим мощность турбины превышала мощность, потребляемую на вентиляторе и расходуемую на трение подвижных частей. В третьих, процесс горения должен быть устойчив во всем диапазоне изменения режима работы двигателя.

Заявляемое устройство позволяет обойтись без дополнительного стартового механизма для предварительной раскрутки двигателя и упрощает конструкцию турбопривода по сравнению с прототипом.

Использование: в двигателестроении и может быть использовано при разработках приводов для стационарных механизмов. Сущность изобретения: в турбоприводе, включающем вентилятор и турбину, соединенные между собой кинематически, а также систему подачи топлива, камеру сгорания и газовод, вал турбины располагается вертикально, а газовод и камера сгорания размещены ниже турбины, что обеспечивает самораскрутку турбопривода без применения дополнительного стартового механизма. 1 ил.

Турбопривод, включающий в себя вентилятор, систему подачи топлива, камеру сгорания, газовод и турбину, причем турбина и вентилятор соединены между собой кинематически, отличающийся тем, что вал турбины установлен вертикально, а газовод и камера сгорания расположены ниже турбины.