ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2010 года по МПК F02C6/02 

Изобретение относится к энергетическим и транспортным установкам и касается газотурбинных установок, использующих продукты сгорания топлива.

Известна газотурбинная установка, выбранная в качестве прототипа (см. патент РФ № 2269664, кл. F02C 6/02, F02C 7/12, дата подачи заявки 02.07.2004, заявитель Насардинов Рашит Фархатович).

Известное техническое решение содержит три компрессора и три пневматические турбины.

Компрессоры и пневматические турбины соединены между собой и установлены на едином валу последовательно, при этом они заключены в рубашку, образуя полость между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, с которой соединен вход пластинчатого теплообменника, а выход его соединен с многотрубчатым переходом, выходы которого подключены к кольцевой камере сгорания, расположенной между двумя силовыми турбинами.

Недостатком известной газотурбинной установки-прототипа являются невысокие КПД и надежность работы.

Задачей настоящего изобретения является:

- повышение КПД газотурбинной установки;

- повышение надежности и ресурса деталей, работающих при высокой температуре;

- снижение пожароопасности и взрывоопасности.

Решение поставленной задачи и преимущества заявляемого изобретения вытекают из последующего подробного описания газотурбинной установки и примера их конкретного выполнения.

Для решения указанной задачи газотурбинная установка, содержащая три компрессора, три пневматические турбины, соединенные с валом компрессоров, причем компрессоры и пневматические турбины соединены между собой и установлены на едином валу последовательно, при этом они заключены в рубашку, образуя полость между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, силовую турбину, камеру сгорания и теплообменник, согласно предлагаемому изобретению, теплообменник состоит из двух торов, создающих приемную кольцевую и раздаточную кольцевую камеры, соединенных тремя рядами теплообменных труб концентричных и между собой, при этом кольцевая камера сгорания силовых турбин соединена с раздаточной кольцевой камерой сгорания через раздаточные трубопроводы и промежуточный кольцевой распределитель воздуха.

В предлагаемой газотурбинной установке теплообменник состоит из двух торов, содержащих приемную кольцевую камеру и раздаточную кольцевую камеру, соединенные тремя рядами теплообменных труб концентричных между собой, а кольцевая камера сгорания силовых турбин соединена с раздаточной кольцевой камерой через раздаточные трубопроводы промежуточного кольцевого распределителя воздуха.

В предлагаемой газотурбинной установке полностью заменен теплообменник на более мощный, с более высоким КПД, технологичный в изготовлении и освобождающий кольцевую камеру от многотрубчатого перехода.

Трижды сжатый и трижды охлажденный воздух при нагреве и дросселировании будет значительно поглощать тепло.

Заявляемое техническое решение по сравнению с прототипом (см. патент РФ № 2269664, кл. F02C 6/02, F02C 7/12, дата подачи заявки 02.07.2004, заявитель Насардинов Рашит Фархатович) имеет новую совокупность существенных признаков, следовательно, соответствует критерию "новизна".

Приведенная совокупность отличительных признаков с достигаемым результатом характеризует единство изобретения, и не следует явным образом из изученного уровня техники, то есть, имеет изобретательский уровень.

Заявляемое техническое решение может быть использовано в промышленности, следовательно, оно является промышленно применимым.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется описанием конкретных примеров его выполнения и прилагаемым чертежом, где изображена газотурбинная установка.

Пример конкретного выполнения.

Газотурбинная установка содержит компрессор 1, пневматическую турбину 2, компрессор 3, пневматическую турбину 4, компрессор 5, пневматическую турбину 6, теплообменник 7, силовые турбины 8, 9, камеру сгорания 10, тепловой экран 11 и корпус 12.

Компрессоры 1, 3, 5 и пневматические турбины 2, 4, 6 соединены между собой и установлены на едином валу 13 последовательно.

Вал 13, на котором установлены компрессоры и пневматические турбины, соединен с валом 14 силовых турбин 8, 9, имеющие общую камеру сгорания 10.

Компрессоры 1, 3, 5 и пневматические турбины 2, 4, 6 заключены в рубашку 15, образуя полость 16 между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, с которой соединен вход в приемную кольцевую камеру тора 27 теплообменника 7.

Top 27 соединен теплообменными трубами 17 с раздаточной кольцевой камерой тора 28 теплообменника 7, тор 28 соединен раздаточными трубопроводами 29 через промежуточный кольцевой разделитель воздуха 30 с камерой сгорания 10 силовых турбин 8, 9 подачи топлива 19 и 20, с кольцевым испарителем топлива 24, разделенным на две половины перегородками.

Все агрегаты заключены в корпус 12, причем они отделены от него тепловым экраном 11, установленным между корпусом 12 и рубашкой 25 выхлопной полости 21 (см.чертеж).

Работа газотурбинной установки осуществляется следующим образом.

В компрессор 1 засасывается воздух из окружающей среды, где частично сжимается и поступает на пневматическую турбину 2, в которой происходит его частичное расширение, сопровождаемое охлаждением.

Затем воздух попадает в компрессор 3, где частично сжимается вдвое и поступает на пневматическую турбину 4, в которой происходит его частичное расширение, сопровождаемое охлаждением.

После чего воздух попадает в компрессор 5, где снова сжимается и поступает на пневматическую турбину 6, в которой происходит его частичное расширение, сопровождаемое охлаждением.

В связи с тем, что рабочее давление в камере сгорания 10 ниже, чем давление сжатого воздуха, выходящего из пневматической турбины 6, происходит дросселирование из полости 16 в приемную кольцевую камеру тора 27 теплообменника 7 и далее через теплообменные трубы 17, дросселируя и нагреваясь, поступает в раздаточную кольцевую камеру тора 28 теплообменника 7 и по раздаточным трубопроводам 29 через промежуточный кольцевой распределитель воздуха 30 поступает в камеру сгорания 10 силовых турбин 8 и 9.

Посредством двух насосов (на чертеже не показано), работающих параллельно, топливо поступает через трубопроводы подачи топлива 19, 20 и кольцевой испаритель топлива 24 в кольцевой распылитель 18, затем в камеру сгорания 10.

Причем один из насосов имеет более высокое давление и работает только при форсаже.

После сжигания в воздухе топлива в камере сгорания 10 полученный газ поступает на рабочие лопатки силовых турбин 8 и 9, совершая тем самым полезную работу на валах 13 и 14.

Отработанный горячий газ выходит из силовых турбин 8 и 9, поступает в выхлопную полость 21, отдает тепло, подогревая воздух, проходящий через теплообменные трубы 17 до предельно допустимого максимума.

Отработавший горячей газ одновременно подогревает трубопроводы подачи топлива 19, 20 и кольцевой испаритель топлива 24.

Отработавший газ, потерявший температуру, через выхлопные трубы 23 выходит в окружающую среду.

Тепловой экран 11 предохраняет корпус 12 от нагрева, обеспечивая снижение пожароопасности и взрывоопасности.

Газотурбинная установка опирается на три опорных подшипника.

Опорный подшипник 26 жестко соединен с опорным кольцом 22 при помощи тяг.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить КПД газотурбинной установки, а также повысить надежность и ресурс деталей, работающих при высокой температуре, и при этом обеспечивается снижение пожароопасности и взрывоопасности.

Газотурбинная установка содержит три компрессора, три пневматические турбины, соединенные с валом компрессоров, силовую турбину, камеру сгорания и теплообменник. Компрессоры и пневматические турбины соединены между собой и установлены на едином валу последовательно. Компрессоры и пневматические турбины заключены в рубашку, образуя полость между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой. Теплообменник состоит из двух торов, создающих приемную кольцевую и раздаточную кольцевую камеры, соединенных тремя рядами теплообменных труб, концентричных между собой. Кольцевая камера сгорания силовых турбин соединена с раздаточной кольцевой камерой сгорания через раздаточные трубопроводы и промежуточный кольцевой распределитель воздуха. Изобретение направлено на повышение КПД газотурбинной установки, надежности и ресурса деталей, работающих при высокой температуре, снижение пожароопасности и взрывоопасности. 1 ил.

Газотурбинная установка, содержащая три компрессора, три пневматические турбины, соединенные с валом компрессоров, причем компрессоры и пневматические турбины соединены между собой и установлены на едином валу последовательно, при этом они заключены в рубашку, образуя полость между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, силовую турбину, камеру сгорания и теплообменник, отличающаяся тем, что теплообменник состоит из двух торов, создающих приемную кольцевую и раздаточную кольцевую камеры, соединенных тремя рядами теплообменных труб, концентричных между собой, при этом кольцевая камера сгорания силовых турбин соединена с раздаточной кольцевой камерой сгорания через раздаточные трубопроводы и промежуточный кольцевой распределитель воздуха.