ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК F02C3/20 F02C3/34 

Изобретение относится к энергетике и машиностроению и может использоваться в двигателестроении.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является газотурбинный двигатель, содержащий корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита (водного раствора электролита) через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер, герметизирующую вход в корпус крышку с возможностью регулируемого забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита с возможностью подачи электролита через форсунку с кавитатором в поток забираемого в двигатель воздуха и с возможностью подачи топлива в камеру сгорания, электролизер при этом выполнен в виде кавитатора с центральным телом путем подводки постоянного электрического тока от источника питания к элементам кавитатора и установлен в обособленном корпусе, герметично соединенном с камерой сгорания, с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором через этот электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания (см. Патент РФ №2324831).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство недостаточно экономично и неэффективно использует энергию потока газа.

Сущность изобретения заключается в использовании устройства для разделения потока газа на дозвуковой и сверхзвуковой.

Технический результат - достижение более высоких технико-экономических характеристик двигателя.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в этом газотурбинном двигателе, содержащем корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита (водного раствора электролита) через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер, герметизирующую вход в корпус крышку с возможностью регулируемого забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита с возможностью подачи электролита через форсунку с кавитатором в поток забираемого в двигатель воздуха и с возможностью подачи топлива в камеру сгорания, электролизер, выполненный в виде кавитатора с центральным телом путем подводки постоянного электрического тока от источника питания к элементам кавитатора и установленный в обособленном корпусе, герметично соединенном с камерой сгорания, с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором через электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания, особенность заключается в том, что за камерой сгорания установлено устройство для разделения потока газа (на основе трубы Леонтьева) на дозвуковой и сверхзвуковой из камеры сгорания на дозвуковую и сверхзвуковую составляющие.

На чертежах представлено:

на фиг.1 - прототип газотурбинного двигателя;

на фиг.2 - предлагаемый газотурбинный двигатель.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Газотурбинный двигатель содержит корпус 1, герметизирующую вход в корпус крышку 2, выполненную с возможностью регулируемого жалюзями 3 забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки 4 с кавитатором, местного сужения ее канала, подачи электролита в поток забираемого в двигатель воздуха и форсунки 5 подачи топлива в камеру 6 сгорания, размещенный в корпусе 1 вал 7 компрессора 8 и турбины 9, электролизер-кавитатор 10, местное сужение 11 канала с центральным телом 12, образованный путем подводки постоянного электрического тока от аккумулятора 13 к элементам кавитатора, например, к его местному сужению и к его центральному телу. Установлен электролизер-кавитатор 10 в обособленном корпусе 14 герметично, на болтах, соединенном с камерой 6 сгорания и с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором 8, через этот электролизер-кавитатор 10 с центральным телом 12 в камеру 6 сгорания с воспламеняющим устройством 15. На выходе из камеры 6 сгорания установлено устройство для разделения потока газа (на основе трубы Леонтьева), содержащее сверхзвуковое сопло 16, внешнюю трубу 17, внутреннюю трубу 18, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал 19 рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру 6 сгорания.

Работа предлагаемого газотурбинного двигателя осуществляется следующим образом.

Для пуска двигателя раскручивают его вал 7 и на электроды электролизера-кавитатора 10 с центральным телом 12 подают постоянный электрический ток от аккумулятора 13. Работой компрессора 8 на его всасе создается разрежение, благодаря чему производится регулируемый жалюзями 3 забор атмосферного воздуха в корпус 1 двигателя. В поток забираемого в двигатель воздуха форсункой 4 с кавитатором подают электролит, например водный раствор едкого калия. За счет кавитации в кавитаторе форсунки 4 вода частично, до неопасного для компрессора предела, диссоциирует, ионизируется, капельки ее тончайше распыляются и смешиваются с воздухом. Далее за счет разрежения на всасе компрессора электролит превращается в пар. Затем эта смесь сжимается компрессором 8 и под давлением за компрессором подается в обособленный корпус 14 электролизера-кавитатора 10 и прогоняется через местное сужение 11 с центральным телом 12, где за счет кавитации и за счет протекания постоянного тока через электролит частично уже диссоциированный в кавитаторе форсунки 4 водяной пар, присутствующий в потоке, полностью разлагается на водород и кислород. Затем эта газовая смесь поступает в камеру 6 сгорания, куда также подают через форсунку 5 небольшое количество топлива и образовавшуюся обогащенную водородом и кислородом топливовоздушную смесь поджигают воспламеняющим устройством 15. Далее температура продуктов сгорания нормализуется в зоне смешения камеры 6 сгорания. Затем газовый поток разделяется на входе в устройство для разделения потока газа (на основе трубы Леонтьева) на два потока - один направляется во внешнюю трубу 17 и является дозвуковым, второй разгоняется до сверхзвуковой скорости в сверхзвуковом сопле 16 и направляется во внутреннюю трубу 18. Температура поверхности со стороны сверхзвукового потока будет ниже, чем температура поверхности со стороны дозвукового потока. Образующийся перепад температур приводит к возникновению теплового потока от дозвуковой части течения к сверхзвуковой. Дозвуковой поток, отдав тепло сверхзвуковому потоку, направляется по каналу 19 рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру 6 сгорания. Сверхзвуковой поток на выходе из устройства для разделения потока, более нагретый и с более высоким давлением, поступает и расширяется в турбине 9, вращают вал 7 двигателя и выбрасывается в атмосферу. Таким образом, благодаря применению устройства для разделения потока газа на дозвуковой и сверхзвуковой за счет создания газодинамической температурной стратификации происходит повышение давления и температуры рабочего тела (сверхзвукового потока газа) и, следовательно, увеличение КПД газотурбинного двигателя, т.к. для современных газовых турбин одним из главных факторов, влияющих на экономичность газотурбинных установок, является непрерывное повышение температуры газа перед турбиной (см. Тепловая защита лопаток турбин / Б.М. Галицейский, В.Д. Совершенный, В.Ф. Формалев, М.С. Черный; Под ред. Б.М. Галицейского. - М.: Изд. МАИ, 1996. С.5). Кроме этого рециркуляция дозвукового потока позволит сократить расход топлива и повысить экономичность двигателя.

Газотурбинный двигатель содержит корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом. Электролизер-кавитатор установлен в обособленном корпусе герметично, соединенном с камерой сгорания и с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором, через электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания с воспламеняющим устройством. На выходе из камеры сгорания установлено устройство для разделения газового потока, содержащее сверхзвуковое сопло, внешнюю трубу, внутреннюю трубу, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру сгорания. Изобретение направлено на увеличение КПД газотурбинного двигателя. 2 ил.

Газотурбинный двигатель, содержащий корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом, электролизер-кавитатор установлен в обособленном корпусе герметично, соединенном с камерой сгорания и с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором, через электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания с воспламеняющим устройством, отличающийся тем, что на выходе из камеры сгорания установлено устройство для разделения газового потока, содержащее сверхзвуковое сопло, внешнюю трубу, внутреннюю трубу, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру сгорания.