ДВУХВАЛЬНЫЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2019 года по МПК F02C3/10 

Изобретение относится к двухвальной экономичной силовой установке, предназначено для привода наземного и водного транспорта.

Такие устройства имеют камеру(ы) сгорания, один и более вал, один из видов компрессора, турбину с одним или несколькими рядами рабочих лопаток, теплообменник, систему питания, зажигания и пуска двигателя.

Известен транспортный газотурбинный двигатель, содержащий статор с рубашкой охлаждения, воздухозаборное устройство с воздухоочистителем, турбину, центробежный компрессор, вал свободной силовой турбины, камеру сгорания, теплообменник, систему питания и зажигания.

К его недостатку относится то, что сгорание топлива протекает в открытой камере сгорания с пониженной температурой газа и выходом его на лопатки турбины с относительно малой мощностью.

Источник информации: Г.Н. Рытвинский, машиностроение 1993 г. с. 41

Близким техническим решением к заявленному изобретению относится двухвальный газотурбинный двигатель, имеющий входное устройство с воздухоочистителем, статор с рубашкой охлаждения и по окружности сопловыми окнами по числу камер сгорания, ротор центробежного компрессора с турбиной и опорами.

Недостаток этого двигателя тот же, что указан выше и с не высокой их экономичностью и к.п.д.

Источник информации: патент РФ №2126906

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать экономичный с высоким к.п.д. двухвальный газотурбинный двигатель, безопасный при эксплуатации, с системой охлаждения рабочих деталей и отработанных продуктов сгорания, с возможностью управление газовым потоком на лопатки тяговой турбины, воспламенение топлива в камерах осуществлять продуктами сгорания.

Поставленная задача двухвального газотурбинного двигателя решается устройством, составленным корпусом из двух частей, и двумя воздушными контурами один в другом для охлаждения рабочих деталей двигателя.

Внутренний контур предназначен для охлаждения напряженных деталей двигателя и отработанных продуктов сгорания в выхлопном патрубке, а поток внешний линии охлаждает корпус двигателя и обеспечивает воздухом работу газотурбинного двигателя.

Во внутреннем контуре первой части корпуса равномерно по окружности расположены две или более рабочих камер или камер сгорания с окнами входа и выхода в одной плоскости, закрепленные на диске, прилегающий к диску ротора газовой турбины, выполненная чередующими выступами и впадинами с лопатки, при их вращении со стороны открытых окон камер они открывают или закрывают те или другие окна, обеспечивая последовательные рабочие процессы и сгорание топлива в замкнутом объеме камер взрывного действия, создавая в ней высокое давление рабочего тела, часть которого по каналу переходит через окно выхода в окно входа смежную по ходу вращения ротора камеру, повышая в ней давление и температуру, осуществляя воспламенение топлива в рабочей камере рабочими продуктами, а основные продукты при выходе из сопла камеры вращают ротор газовой турбины с валом и центробежным компрессором, и в другой части корпуса тяговую турбину с валом и внешними нагрузками, между роторами турбин расположен направляющий аппарат с управляемыми створками газовым потоком, за тяговой турбиной расположены выхлопные патрубки в количестве равном числу сопел камер сгорания.

Корпус двухвального газотурбинного двигателя выполнен из двух частей, в первой расположены входное устройство, камеры сгорания, вал с роторами турбины и центробежного компрессора, во второй части - второй вал с тяговой турбиной и выхлопными патрубками, между роторами турбин расположен направляющий аппарат.

Двигатель показан на фиг. со следующими рабочими деталями: это корпус 1, диск камер сгорания 2, камера сгорания 3, окно входа камеры сгорания 4, окно выхода 5 или сопло, канал охлаждения лопаток газовой турбины 6, лопатки ротора газовой турбины 7, продувочное окно 8, вал газовой турбины 9, центробежный компрессор 10, входное устройство 11, створки направляющего аппарата 12, рычаг управления створками 13, проточное окно направляющего аппарата 14, корпус тяговой турбины 15, вал тяговой турбины 16, лопатки тяговой турбины 17, проточное окно тяговой турбины 18, выхлопной патрубок 19, чередующие окна в корпусе 20 и 21 сих проточными линиями внутренней 22 и внешней 23, вставка, разделяющая проточные линии 24, окно охлаждения створок 25, канал воспламенения 26, кожух корпуса 27.

Устройство работает после пуска газотурбинного двигателя, при этом его турбина 7 вращает вал 9 с компрессором 10, который создает движение воздушного потока от входа 11 через чередующие окна 20 и 21, направляя его во внешнюю 23 и внутреннюю 22 проточные линии, последняя предназначена для охлаждения рабочих деталей, включая камеру сгорания 3, лопатки газовой турбины 7 из канала 6, створки 12 направляющего аппарата через окно 25, затем лопатки тяговой турбины 17 и в выхлопные патрубки 19.

Внешняя проточная линия воздушного потока 23 после окна 21 проходит между вставкой 24 и кожухом 27, объединяются с оставшимся внутренним потоком воздуха и следуют через проточные окна тяговой турбины 18, направляющего аппарата 14 и через совмещенное продувочное окно турбины 8 с окном входа 4 камеры сгорания 3, поступают в нее, где рабочее тело после сгорания топлива приобретает высокую энергию и устремляются на лопатки газовой турбины 7 и вращают ее с компрессором 10, после направляющего аппарата 12 рабочее тело газовых продуктов действует на лопатки тяговой турбины 17, вращают ее с валом 16 и внешней нагрузкой, а отработанные газовые продукты удаляются через выхлопной патрубок 19.

Выход газовых продуктов на лопатки тяговой турбины фиксируется в трех положениях створками 12 направляющего аппарата - рабочее, нейтральное тяговая турбина не вращается и обратное ее вращение.

Двухвальный газотурбинный двигатель выполнен из двух частей корпуса. В первой части корпуса распложены входное устройство, камеры сгорания, вал с роторами турбины и центробежного компрессора, во второй части - второй вал с ротором тяговой турбины и выхлопными патрубками по числу сопловых окон камер сгорания. Между турбинами расположен направляющий аппарат. Изобретение направлено на повышение экономичности и мощности. 1 ил.

Двухвальный газотурбинный двигатель, содержащий входное устройство, статор с сопловыми окнами по числу камер сгорания, ротор центробежного компрессора с турбиной и опорами, отличающийся тем, что двухвальный газотурбинный двигатель выполнен из двух частей корпуса, в первой части содержится входное устройство, камеры сгорания, вал с роторами турбины и центробежного компрессора, во второй части - второй вал с ротором тяговой турбины и выхлопными патрубками по числу сопловых окон камер сгорания, между турбинами расположен направляющий аппарат.