ТУРБОДВИГАТЕЛЬ ВНУТРИВАЛЬНОГО СГОРАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК F02C3/14 

Турбодвигатель внутреннего сгорания предназначен для дорожно-транспортных машин.

Аналогом является турбодвигатель, описанный в патенте US, патент 1734332, кл. F 02 С 3/16, 05.11.29.

Известное устройство содержит статор, ротор с составным валом, при этом составной частью вала являются камера сгорания, вращающаяся вместе с валом, систему подачи топлива воздуха и воды.

Камера сгорания в аналоге прилегает к деталям, не допускающим применения высокотемпературной энергомассы, следовательно двигатель относится к маломощным. Расположение камеры сгорания и системы подачи топлива, воздуха и воды последовательно по оси вала образует неприемлемый габарит двигателя.

Задачей изобретения является получение мощности турбодвигателя достаточной для дорожнотранспортных машин в приемлемых габаритах.

Предлагаемая конструкция турбодвигателя внутривального сгорания относится к классу F 02 C 3/14 - размещение камер сгорания в газотурбинных установках с использованием продуктов сгорания в качестве рабочего тела.

Технический результат достигается тем, что в турбодвигателе внутривального сгорания, содержащего статор, ротор с составным валом, камеру сгорания, являющуюся составной частью вала и выполненную с возможностью вращения вместе с ним, систему подачи топлива, воздуха и воды, применяются дополнительные камеры сгорания, внутри вала располагают неподвижную трубу, в которой располагают систему подачи топлива, воздуха и воды, ротор выполняют пустотелым, а статор снабжают наружной рубашкой водяного охлаждения. Камеры сгорания размещены параллельно оси вала в его полом пространстве, что позволяет создать достаточный объем камеры сгорания и ограничить длину вала. Подача топлива, воздуха и воды из неподвижной трубы, расположенной по оси вала позволяет применять нужное количество форсунок низкофакельного горения.

Первая ступень камеры сгорания может иметь несколько секций, позволяет применять повышенную температуру энергомассы с дальнейшим ее понижением до приемлемой для лопаток турбины за счет потери части энергии при выходе из сопел первой ступени камеры сгорания и образования водяного пара.

Фиг. 1. Общий вид турбодвигателя в плане без баков и насосов топлива и воды.

Фиг. 2. Разрез турбодвигателя в вертикальной плоскости.

Фиг. 3. Сечение вала по А-А на фиг. 2.

Фиг. 4. Сечение трубы по В-В на фиг. 2.

Фиг. 5. Один из вариантов вала ротора с одиночной камерой сгорания.

Турбодвигатель внутривального сгорания включает статор 1, компрессор 2, соединитель 3, трубки ввода топлива, воды и провода запальной свечи 4, фланец съема мощности 5, опоры 6 для жесткого крепления статора 1 к раме 7, рабочее колесо компрессора 8, уплотнение 9, окна ввода воздуха 10, неподвижная труба 11, пустотелый барабан ротора 12, составной вал ротора с футерованными камерами сгорания 13, являющимися его составной частью, форсунки воды 14, экран 15, сопла воздуха 16, форсунки топлива 17, ребро жесткости 18, сопла камер сгорания 19, коллектор выхлопа 20, узел радиально-упорных подшипников и уплотнения 21, лопатки турбины 22, окна выхода энергомассы к лопаткам 23, рубашку водяного охлаждения 24. В трубу 11 до ее установки в вал 13 вводятся форсунки воды 14 и топлива 17 к своим отверстиям и наворачиванием длиной резьбы фиксатора 26 на обойму 25 выставляют в рабочее положение. Фиксатор 26 крепится герметично к лыске на трубе 11.

Работа турбодвигателя осуществляется следующим образом.

Запуск турбодвигателя производится раскруткой мотором запуска. Рабочее колесо компрессора 8 получает вращение от вала 13. Воздух поступает в трубу 11 через окно 10. Сопла 16 разнонаправлены в двух плоскостях создают завихрение над форсунками 17 в области факелов. Топливо подается под высоким давлением по трубкам к форсункам 17. Регулировка подачи топлива производится количественно и выключением отдельных форсунок. Образующаяся в камерах сгорания высокотемпературная энергомасса, вытекая из сопла 19, реактивной силой создает часть крутящего момента на валу 13. Вода под высоким давлением поступает по трубкам к форсункам 14. Тонкая струя воды направлена под экран 15. Образующийся пар и неиспарившаяся вода попадают в общий поток не мешая сгоранию топлива. В полости барабана ротора 12 энергомасса в смеси с паром отбрасывается центробежной силой и ребрами жесткости 18 к окнам барабана ротора 23, поступает в полость лопаток турбины 22. Отработанный газ выходит через коллектор 20.

Турбодвигатель внутривального сгорания предназначен для дорожно-транспортных машин. В статоре 1 установлен ротор 12 с составным валом. Камеры сгорания 13 являются составной частью вала и выполнены с возможностью вращения вместе с ним. Внутри вала расположена неподвижная труба 11, в которой расположена система подачи топлива, воздуха и воды. Статор содержит наружную рубашку водяного охлаждения 24. Такая конструкция турбодвигателя позволяет получить мощность достаточную для дорожно-транспортных машин в приемлемых габаритах. 5 ил.

Турбодвигатель внутривального сгорания, содержащий статор, ротор с составным валом, камеру сгорания, являющуюся составной частью вала и выполненную с возможностью вращения вместе с ним, систему подачи топлива, воздуха и воды, отличающийся тем, что он содержит дополнительные камеры сгорания, внутри вала расположена неподвижная труба, в которой расположена система подачи топлива, воздуха и воды, ротор выполнен пустотелым, а статор содержит наружную рубашку водяного охлаждения.