МУЛЬТИПЛИКАТОР К ГАЗОТУРБИННОМУ ДВИГАТЕЛЮ Российский патент 2015 года по МПК F16H1/28 F16H21/14 F02C7/36 

Изобретение относится к области энергетики, в частности к газотурбинному двигателю /ГТД/ /См., например, Политехнический словарь, М. Советская Энциклопедия, 1977, стр. 101/. Это тепловой двигатель, в котором энергия вжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Весьма эффективное применение ГТД находят во всех видах транспорта /воздушном, наземном, надводном и подводном/, особенно в оборонном применении. Однако это применение является ограниченным в связи со сложностью изготовления и ремонта. Задачу резкого увеличения эффективности ГТД /нагрузочной способности, долговечности, КПД/ и его востребованности можно решить, изменив схему трансмиссии от рабочего колеса турбины к нагрузочному валу. Известна "Механическая передача" /патент №2364775/, включающая корпус, ведущее и ведомое звенья, отличающаяся тем, что рабочая поверхность корпуса выполнена в виде эпитрохоидального контура, очерченного вершинами ведущего трехуглового ротора с расположенным в нем соосно ведомым кривошипом, выполненным эксцентрично по отношению к единому с ним стакану, ось которого совпадает с центром эпитрохоидального контура, при этом радиусы стакана и кривошипа соотносятся как 2:3, а эксцентриситет составляет половину радиуса стакана.

Решение поставленной задачи достигается тем, что рабочее колесо турбины представляет собой механическую передачу, состоящую из ведущего корпуса, на внешней окружной поверхности которого размещены турбинные лопатки, а его внутренняя рабочая поверхность выполнена в виде эпитрохоидального контура, очерченного вершинами ведомого трехуглового ротора с расположенным в нем соосно кривошипом, выполненным эксцентрично по отношение к единому е ним стакану, ось которого совпадает с центром эпитрохоидального контура, радиусы стакана и кривошипа соотносятся как 2:3, а эксцентриситет составляет половину радиуса стакана.

Новизна изобретения усматривается в троекратном увеличении частоты вращения вала ГТД в сравнении с его существующим исполнением.

По данным патентной и научно-технической информации заявленная конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого решения.

Промышленная применимость обусловлена решением поставленных задач плюс надежность и экономичность.

На чертеже /Фиг. 1/ представлена принципиальная схема газотурбинной части ГТД, которая устроена следующим образом.

На валу 1 закреплен с возможностью разъемного соединения, например шлицевого, кривошип 2, выполненный эксцентрично по отношению к единому с ним стакану 3, ось которого совпадает с осью вала 1. Ось самого кривошипа 2 совпадает с центром трехуглового ротора 4, допускающего относительное вращение с кривошипом 2. Радиусы стакана 3 и кривошипа 2 соотносятся как 2:3, а эксцентриситет составляет половину радиуса стакана 3. Все три угла ротора 4 находятся в беспрерывном контакте с внутренним контуром 5 ведущего корпуса 6, а описываемая ими траектория является эпитрохоидой 7. На внешней окружной поверхности корпуса 6 размещены турбинные лопатки 8. Контактная площадь силового воздействия ротора 4 на кривошип 2 неизменна и составляет половину цилиндрической поверхности кривошипа 2. Это многократное увеличение нагрузочной способности на валу 1. Подвижные соединения ротора 4 с корпусом 6 и кривошипом 2 могут быть выполнены посредством шариков или роликов, что исключает трение скольжения в мультипликаторе вообще. Это существенное увеличение его долговечности.

Работает мультипликатор следующим образом. Через сопловый агрегат С энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу 1 газовой турбины посредством турбинных лопаток 8, расположенных на ведущем корпусе 6, и выпускных патрубков 9. При вращении ведущего корпуса 6 в указанном направлении ротор 4 приходит во вращательно-переносное /планетарное/ движение. Поворачиваясь на 60 градусов, левая вершина ротора 4 встречается с верхним выступом корпуса 6, одновременно осаживая центр кривошипа 2 /ротора 4/ вниз по дуге в 180 градусов, опирающейся на диаметр окружности, равный двум эксцентриситетам. Правая же вершина ротора 4, оказавшись в нижнем положении, симметричном исходному верхнему относительно горизонтальной оси корпуса 6, в свою очередь, при дальнейшем повороте ротора на 60 градусов, набегает на нижний выступ корпуса 6, тем самым вытесняя центр кривошипа 2 вверх, завершая полный его и стакана 3 оборот. Следовательно, повороту ротора 4 на 120 градусов соответствует один оборот стакана 3, а одному обороту ротора 4 соответствуют 3 оборота стакана 3 /нагрузочного вала 1/.

Для реализации изобретения необходимы следующие технологии и оборудование: литейное производство корпусных заготовок и лопаток; штамповочное оборудование для производства заготовок ротора и кривошипа. Станки: вертикально- и горизонтально-фрезерный с ЧПУ; токарный, сверлильный, протяжный, шлифовальный.

Изобретение относится к мультипликатору для газотурбинного двигателя. Его турбинное колесо представляет собой механическую передачу, состоящую из ведущего корпуса (6), на внешней окружной поверхности которого размещены турбинные лопатки (8). Внутренняя рабочая поверхность корпуса (6) выполнена в виде эпитрохоидального контура (7), очерченного вершинами ведомого трехуглового ротора. В роторе (4) соосно расположен кривошип (2), который выполнен эксцентрично по отношению к единому с ним стакану (3). Ось стакана (3) совпадает с центром эпитрохоидального контура (7). Радиусы стакана (3) и кривошипа (2) соотносятся как 2:3. Эксцентриситет составляет половину радиуса стакана (3). Достигается увеличение нагрузочной способности и долговечность устройства. 1 ил.

Мультипликатор к газотурбинному двигателю, включающий сопловый агрегат, рабочее колесо турбины и выпускные патрубки, отличающийся тем, что рабочее колесо турбины представляет собой механическую передачу, состоящую из ведущего корпуса, на внешней окружной поверхности которого размещены турбинные лопатки, а его внутренняя рабочая поверхность выполнена в виде эпитрохоидального контура, очерченного вершинами ведомого трехуглового ротора с расположенным в нем соосно кривошипом, выполненным эксцентрично по отношению к единому с ним стакану, ось которого совпадает с центром эпитрохоидального контура, радиусы стакана и кривошипа соотносятся как 2:3, а эксцентриситет составляет половину радиуса стакана.