ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F02C5/12 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателям внутреннего сгорания.

Известны различные конструкции газотурбинных двигателей, состоящих из корпуса с рабочими камерами, вала ротора турбины м лопатками, центробежного компрессора, систем приготовления подачи и зажигания горючей смеси [1, 2]
Однако в известных газотурбинных двигателях турбина работает в очень тяжелых условиях.

Наиболее близким по технической сути к заявляемому объекту является газотурбинный двигатель с пульсирующими камерами сгорания, клапанно-гребным челноком и гидрочелночными дозами [3]
К недостатку известного газотурбинного двигателя следует отнести достаточно высокую сложность конструкции камер сгорания, наличие клапанно-гребного челнока и гидрочелночных дюз, что значительно усложняет его изготовление и снижает надежность в процессе эксплуатации.

Задачей изобретения является упрощение конструкций газотурбинного двигателя, технологии его изготовления и повышения надежности в процессе эксплуатации.

Поставленная задача достигается тем, что в известном газотурбинном двигателе, состоящем из корпуса с рабочими камерами, вала, ротора турбины с лопатками, центробежного компрессора, систем приготовления, подачи и зажигания горючей смеси, в его корпусе, имеющим цилиндрическую форму, равномерно по окружности расположены рабочие камеры в количестве, кратном четырем, площади сечения которых имеют форму, соответственно, в плоскостях, совпадающих с осью корпуса, прямоугольников, а в плоскостях, перпендикулярных этой оси, круговых секторов, дисковая часть ротора турбины выполнена из равномерно чередующихся радиальных глухих выступов и впадин, в которых крепятся лопатки ротора, также в виде круговых секторов и при этом количество каждых из них равно одной второй от количества камер, а сумма их по окружности диска равна и составляет ее половину (180), в глухих же выступах, для обеспечения эффективного охлаждения ротора турбины, выполнены сквозные радиальные полости, а гладкие рабочие поверхности этих глухих выступов, находящихся в одной плоскости с боковыми поверхностями лопаток ротора двигателя и непосредственно прилегающих к его торцу со стороны открытых его рабочих камер, обеспечивают в процессе работы двигателя последовательное закрывание тех двух смежных камер, в которые подается и сгорает горючая смесь.

На фиг. 1 показан вид газотурбинного двигателя со стороны, примыкающей к его крышке; на фиг. 2 разрез двигателя по А-А, показанного на фиг. 1; на фиг. 3 схематично показано расположение глухих выступов 9 дисковой части ротора двигателя и его впадин 17, в которых крепятся лопатки ротора, при этом на виде "а" изображен 4-камерный двигатель, на виде "б" 8-камерный и на виде "в" 12-камерный. На всех этих видах римскими цифрами от 1 до 12 условно обозначены секторы расположения рабочих камер.

Показанный на фиг. 1 и 2 в качестве примера газотурбинный двигатель с 8-ью рабочими камерами состоит из следующих основных деталей и сборочных единиц: корпуса 1 с рабочими камерами 2, количество которых кратно четырем, его крышки 3, вала 4 с подшипниками 5, на которых установлен центробежный компрессор 6 и ротор двигателя 7 с лопатками 8 и глухими выступами 9, в которых для охлаждения выполнены сквозные полости 10.

Работа предлагаемого газотурбинного двигателя в 8-камерном исполнении происходит следующим образом.

При запуске двигателя рабочий цикл начинается продувкой двух диаметрально расположенных камер 2, для чего атмосферный воздух через всасывающие окна 11, расположенные в крышке 3, захватывается центробежным компрессором 6 и через соответствующее продувочное окно 12 нагнетается в камеру сгорания 2, а оттуда через сопло 13 и выхлопное окно 14 вместе с оставшимися от предыдущего рабочего цикла продуктами сгорания горючей смеси выбрасывается в атмосферу, после чего в продутую камеру 2 подается свежая горючая смесь, приготавливаемая в центральном всасывающем канале 17 соответствующим устройством (на фиг. не показано), а ротор двигателя 7, продолжающий свое вращение, перекрывает своим глухим выступом 9 сопло 13, а потом и нижнее окно 15 этой камеры, после чего срабатывает система зажигания (на фиг. не показана), горючая смесь воспламеняется и ее раскаленные газы проходят через канал зажигания 16, обеспечивая предварительное повышение давления и температуры, а также воспламенение смеси в следующей по ходу вращения камере сгорания, но уже без помощи системы зажигания, а в этой камере открывается сопло, через которое давление газов устремляется на лопатки 8 ротора 7, придавая ему вращательное движение, и через выхлопное окно 14 выбрасываются в атмосферу. Затем аналогичный рабочий цикл осуществляется в следующих парах рабочих камер, обеспечивая надежное охлаждение двигателя в процессе работы, осуществляемое его центробежным компрессором 6, в частности, в глухих выступах 9 дисковой части ротора двигателя 7 выполнены сквозные полости 10.

Предлагаемый двигатель выгодно отличается от известных простотой конструкции за счет отсутствия клапанной системы, технологичностью изготовления и надежностью в эксплуатации. Он может работать с применением разных видов топлива, применяемых в газотурбинных двигателях, и использоваться, начиная от мини-трактора и малолитражных автомобилей и кончая самолетами и кораблями.

Использование: в машиностроении. Сущность изобретения: в корпусе газотурбинного двигателя равномерно по окружности расположены рабочие камеры, а дисковая часть ротора турбины выполнена из равномерно чередующихся радиальных глухих выступов и впадин, в которых крепятся лопатки ротора и круговые секторы. 3 ил.

Газотурбинный двигатель, состоящий из корпуса с рабочими камерами, вала, ротора турбины с лопатками, центробежного компрессора систем приготовления, подачи и зажигания горючей смеси, отличающийся тем, что в корпусе двигателя, имеющего цилиндрическую форму, равномерно по окружности расположены рабочие камеры в количестве, кратном четырем, площади сечения которых имеют форму соответственно в плоскостях, совпадающих с осью корпуса, прямоугольников, а в плоскостях, перпендикулярных этой оси, круговых секторов, дисковая часть ротора турбины выполнена из равномерно чередующихся радиальных глухих выступов и впадин, в которых крепятся лопатки ротора, также в виде круговых секторов и при этом количество каждых из них равно одной второй от количества камер, а суммы их по окружности диска равны и составляют ее половину (180^o), в глухих же выступах для обеспечения эффективного охлаждения ротора турбины выполнены сквозные радиальные полости, а гладкие рабочие поверхности этих глухих выступов, находящихся в одной плоскости с боковыми поверхностями лопаток ротора двигателя и непосредственно прилегающих к его торцу со стороны открытых его рабочих камер, обеспечивают в процессе работы двигателя последовательное закрывание тех двух смежных камер, в которые подается и сгорает горючая смесь.