ЭКСГАУСТЕРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2002 года по МПК F04D17/10 

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к турбокомпрессорным агрегатам для получения разрежения.

Известны эксгаустерные установки, выполненные на базе авиационных газотурбинных двигателей и их узлов.

Известна эксгаустерная установка, содержащая два компрессора, приводимых во вращение от свободных турбин, привод, выполненный в виде авиационного газотурбинного двигателя [И.И. Прис. Энергетический узел сверхзвуковой аэродинамической трубы СТ-2 на базе отработавших ресурс ТРД - "Наземное применение авиадвигателей в народном хозяйстве". - М.: ВИМИ. Выпуск 1, 1975 г., с.191-198].

Недостатками данной установки являются низкий уровень разрежения, большие габариты, что не позволяет использовать данную установку в качестве мобильной.

Известна так же эксгаустерная установка, содержащая двухступенчатый подпорный эжектор и авиационный газотурбинный двигатель [В.Я. Беляев, А.М. Илларионов, Н.Н. Пономарев. Оптимизация эксгаустерных установок сверхзвуковых аэродинамических труб, проектируемых на основе авиационных двигателей - "Наземное применение авиадвигателей в народном хозяйстве". - М.: ВИМИ. Выпуск 1, 1975 г., с.184-190].

Недостатком данной установки является низкий уровень создаваемого разрежения.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой, является эксгаустерная установка, содержащая компрессор, турбину с входом и выходом, привод, выполненный в виде авиационного газотурбинного двигателя [А. М. Бикбулатов, А.А. Култыгин. Использование компрессора авиационного двигателя в эксгаустерной системе мобильного электроразрядного лазера - "Авиационная техника". - КАИ: ИВУЗ 4, 1999 г.].

Недостатком подобного устройства является низкий уровень разрежения, создаваемый компрессором.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является достижение глубокого разрежения за счет применения двухступенчатого регулируемого сверхзвукового подпорного газового эжектора на входе в компрессор, в котором роль эжектирующего газа выполняет атмосферный воздух.

Поставленная задача решается тем, что в эксгаустерной установке, содержащей компрессор, расположенный на одном валу со свободной турбиной, имеющей вход и выход, привод, выполненный в виде авиационного газотурбинного двигателя, выход которого соединен с входом, в свободную турбину, в отличие от прототипа, на входе в компрессор установлен двухступенчатый регулируемый сверхзвуковой подпорный газовый эжектор.

Существо устройства поясняется чертежом, где представлена схема предлагаемого устройства.

Эксгаустерная установка содержит двухступенчатый регулируемый сверхзвуковой подпорный газовый эжектор 1, компрессор 2, свободную турбину 3 с входом 4 и выходом 5, привод, выполненный в виде авиационного газотурбинного двигателя 6, с выходом 7, дроссельные заслонки 8 и 9, расположенные на двухступенчатом регулируемом сверхзвуковом подпорном газовом эжекторе 1, и дроссельную заслонку 10, расположенную в выхлопном патрубке 11 компрессора 2.

Повышение разрежения достигается за счет применения двухступенчатого регулируемого сверхзвукового подпорного газового эжектора, имеющего высокие показатели степени повышения полного давления π*эж

. При работе эксгаустерной установки, для обеспечения нормального выхлопа, перепад давления в выхлопном патрубке 11 компрессора 2 π_c должен удовлетворять следующему условию - π_c≥1,05. При этом расчетному (максимальному) режиму работы компрессора будет соответствовать режим, когда полное давление на входе в компрессор 2 будет равно расчетному значению
где Р_н - атмосферное давление, π_c- степень понижения давления в выхлопном патрубке 11 компрессора 2, степень повышения полного давления компрессором при его работе на расчетном (максимальном) режиме. Для обеспечения нормального запуска сверхзвуковых сопел двухступенчатого регулируемого сверхзвукового подпорного газового эжектора установлены дроссельные заслонки 8 и 9. В выхлопном патрубке 11 компрессора 2 установлена дроссельная заслонка 10, которая обеспечивает устойчивый режим работы компрессора 2 при запуске ступеней двухступенчатого регулируемого сверхзвукового подпорного газового эжектора 1 и предотвращает раскрутку компрессора 2 и его работу в турбинном режиме при внезапной остановке эксгаустерной установки.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При запуске двигателя 6 дроссельные заслонки 8 и 9 закрыты, а дроссельная заслонка 10 открыта, по мере понижения давления перед компрессором 2 прикрывается дроссельная заслонка 10. В момент, когда давление перед компрессором 2 достигает расчетного значения запускается первая ступень двухступенчатого регулируемого сверхзвукового подпорного газового эжектора 1 путем постепенного открытия заслонки 8, при этом режим работы компрессора 2 регулируется дроссельной заслонкой 10. После запуска первой ступени двухступенчатого регулируемого сверхзвукового подпорного газового эжектора 1 и достижении полного давления перед компрессором 2 расчетного значения при полностью открытой дроссельной заслонке 8 запускается вторая ступень двухступенчатого регулируемого сверхзвукового подпорного газового эжектора 1 путем постепенного открытия дроссельной заслонки 9. При полностью открытых дроссельных заслонках 8 и 9 установка выходит на расчетный режим, соответствующий максимальному значению создаваемого разрежения. При внезапной остановке двигателя 6 дроссельная заслонка 10 закрывается автоматически, для предотвращения раскрутки компрессора 2.

Таким образом, предложена эксгаустерная установка с двухступенчатым регулируемым сверхзвуковым подпорным газовым эжектором, позволяющая достичь высоких значений разрежения, причем регулирование двухступенчатого регулируемого сверхзвукового подпорного газового эжектора необходимо для нормального запуска сверхзвуковых сопел в процессе выхода эксгаустерной установки на режим и ее останова.

Изобретение относится к энергомашиностроению, в частности к турбокомпрессорным агрегатам для получения разрежения, и обеспечивает получение более высокого уровня разрежения за счет применения двухступенчатого регулируемого сверхзвукового подпорного тазового эжектора на входе в компрессор. В эксгаустерной установке, содержащей компрессор, расположенный на одном валу со свободной турбиной, имеющей вход и выход, привод, выполненный в виде авиационного газотурбинного двигателя, выход которого соединен с входом в свободную турбину, указанный технический результат достигается тем, что на входе в компрессор установлен двухступенчатый регулируемый сверхзвуковой подпорный газовый эжектор. 1 ил.

Эксгаустерная установка, содержащая компрессор, расположенный на одном валу со свободной турбиной, имеющей вход и выход, привод, выполненный в виде авиационного газотурбинного двигателя, выход которого соединен с входом в свободную турбину, отличающаяся тем, что на входе в компрессор установлен двухступенчатый регулируемый сверхзвуковой подпорный газовый эжектор.