ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2000 года по МПК F02C6/04 

Изобретение относится к области газотурбостроения и может быть использовано для создания установок тушения пожаров, включая лесные, газонефтяные, пожаров в зданиях, книгохранилищах и др.

Известны различные способы тушения пожаров, основным из которых является заливка огня водой. Известны способы и устройства для названной цели с вводом в очаг поражения нейтральных газов. Эти способы предполагают наличие достаточного количества воды или нейтральных газов /см., например, "Охрана окружающей среды": Справочник. Сост. Л.П.Шариков, Л.: Судостроение, 1978, 560 с; Русак О.Н., Милохов В.В., Яковлев Ю.А. Защита воздушной среды деревообрабатывающих производств. М., Лесная промышленность, 1982, с. 216 с./
Для сравнительного анализа с предполагаемым техническим решением выбрано устройство, которое описано в статье Б.Х.Перельштейна "Анализ параметров и характеристик ТРДД со ступенчатым отводом тепла. Известия высших учебных заведений "Авиационная техника", Казань, 1976, с. 94.

В данном устройстве газотурбинная установка содержит в первом контуре входное устройство, газогенаратор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, теплообменник для отвода тепла во второй контур, вентилятор второго контура для подачи охлаждающего воздуха в теплообменник, турбину привода охлаждающего вентилятора второго контура.

Данное устройство имеет на выходе горячие газы, которые содержат кислород. Этими продуктами сгорания тушить пожар нельзя.

Известна также газотурбинная установка, содержащая расположенные в первом контуре входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, теплообменник для отвода тепла во второй контур, дополнительные камеру сгорания и теплообменник, турбину привода охлаждающего вентилятора второго контура детандерного типа и вентилятор второго контура для подачи охлаждающего воздуха в теплообменник /RU 2110692 C1, МПк 6 F 01 C 6/04, 10.05.98/.

Недостатком указанного устройства так же является невозможность получения нейтрального газа, который может быть использован для тушения пожаров.

Изобретение решает задачу получения непосредственно на месте поражения в промышленных масштабах бескислородных продуктов сгорания /технически нейтрального газа/ из наружного воздуха, в том числе и с температурой ниже окружающей среды.

Указанная задача достигается тем, что в газотурбинной установке, содержащей расположенные в первом контуре входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, теплообменник для отвода тепла во второй контур, дополнительные камеру сгорания и теплообменник, вентилятор второго контура для подачи охлаждающего воздуха в теплообменники, турбину привода охлаждающего вентилятора второго контура детандерного типа, за теплообменником установлены, по крайней мере, одна дополнительная камера сгорания, по крайней мере, один дополнительный теплообменник и турбина привода охлаждающего вентилятора детандерного типа.

Сущность изобретения пояснена на чертеже. Газотурбинная установка включает основной газогенератор - 1, форсажную камеру сгорания - 2, теплообменник - 3, камеру сгорания - 4, теплообменник - 5, детандерную турбину - 6, вал - 7, вентилятор второго контура - 8, входное устройство второго контура 9, горячий выхлоп 10, сопло холодного технически нейтрального газа - 11.

Наружный воздух поступает в рабочий /первый/ контур газотурбинной установки - 1, частично подогревается в форсажной камере сгорания - 2 /до температур, приемлемых с точки зрения прочности основного теплообменника - 3, при использовании высокотемпературных газогенераторов, камера сгорания - 2 может отсутствовать/. Далее кислород выжигается в камере сгорания 4, вход в которую относительно холодный. Это важно, т.к. иначе температура на выходе становится недопустимо высокой с точки зрения прочности и эксплуатации теплообменника. Далее рабочее тело охлаждается в теплообменнике 5 /возможно использование микрофакельного выжигания кислорода: малая ступень нагрева с последующей малой ступенью охлаждения с 3-7 повторами, любой тип топочного устройства, любой тип теплообменного устройства/. По потоку практически бескислородное рабочее тело поступает в холодном состоянии на детандерную турбину - 6, которая по валу - 7 приводит вентилятор второго контура - 8, куда воздух поступает по входному устройству 9. После вентилятора воздух проходит через теплообменники - 3, 4 и поступает на горячий выхлоп 10. Холодные /порядка минус 20^oC/ технически нейтральные газы - продукты сгорания по соплу - 11 подаются на очаг поражения.

Доставка к пожару 1 тонны воды обеспечивает 1 куб. метр тушащей среды. Доставка 1 тонны керосина в качестве топлива для рассматриваемого агрегата обеспечит производство порядка 10000 м³ холодного /плотность ρ = 1,32 кг/м³/ нейтрального газа. Превышение составляет ~10000 раз. Себестоимость одного кубического метра технически инертного газа порядка 0,1 руб./м³.

Газотурбинная установка, предназначенная для получения нейтрального газа для тушения пожаров, содержит расположенные в первом контуре входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбины привода компрессора, теплообменник для отвода тепла во второй контур, дополнительные камеру сгорания и теплообменник, турбину привода охлаждающего вентилятора второго контура детандерного типа и вентилятор второго контура для подачи охлаждающего воздуха в теплообменники. За теплообменником установлены, по крайней мере, одна дополнительная камера сгорания, по крайней мере, один дополнительный теплообменник и турбина привода охлаждающего вентилятора детандерного типа. Такое выполнение газотурбинной установки позволит получать нейтральный газ в промышленных масштабах. 1 ил.

Газотурбинная установка, содержащая расположенные в первом контуре входное устройство, газогенератор, состоящий из компрессора для сжатия рабочего тела, камеры сгорания и турбин привода компрессора, теплообменник для отвода тепла во второй контур, дополнительные камеру сгорания и теплообменник, турбину привода охлаждающего вентилятора второго контура детандерного типа и вентилятор второго контура для подачи охлаждающего воздуха в теплообменники, отличающаяся тем, что за теплообменником установлены, по крайней мере, одна дополнительная камера сгорания, по крайней мере, один дополнительный теплообменник и турбина привода охлаждающего вентилятора детандерного типа.