Газотурбинный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия Российский патент 2021 года по МПК F01D9/04 F02C3/05 F02C3/16 F02C7/232 

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к газотурбинным двигателям, и может быть использовано на современных самолетах, морских судах и танках.

Известен «Газотурбинный двигатель», содержащий компрессор, имеющий несколько осевых ступеней, корпус, направляющие аппараты и рабочие лопатки, и турбину, содержащую корпус и одну ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом, а также средство регулирования радиальных зазоров, по меньшей мере одной ступени компрессора и/или турбины, при этом средство регулирования радиального зазора выполнено в виде кольцевой вставки из полупроводникового материала в корпусе компрессора и/или турбины, установленной над соответствующими рабочими лопатками, как минимум одной ступени, и сердечников из магнитопроводного материала с обмотками, установленных радиально на наружной поверхности корпуса по обе стороны рабочих лопаток соответствующей ступени с равномерным шагом.

Патент на изобретение РФ №2498086, МКИ F01D 11/20, опубл. 10.11.2013.

Известен Газотурбинный двигатель, содержащий корпус с кольцевыми обечайками, камеры сгорания, топливоподающие и поджигающие устройства, расположенное в корпусе лопаточное колесо с лопаточными венцами, на торцах которых закреплены плоские бандажные кольца, каналы перепуска с отверстиями, входными и выходными, выполненными в корпусе, примыкающими к наружному контуру венцов лопаточного колеса, входные секторные отверстия, примыкающие к внутреннему контуру лопаточных венцов, выполненные в корпусе, частично совмещенные с выходными секторными окнами, примыкающими к наружному контуру лопаточных венцов, отличающийся тем, что входные секторные отверстия связаны с диффузорами, выполненными па торцах корпуса, и лопатками, выполненными на ступице лопаточного колеса, примыкающие к внутреннему контуру кольцевой обечайки, а между выходными отверстиями каналов перепуска и выходными секторными окнами расположены сопла с регуляторами, горизонтальные и вертикальные, с входными отверстиями, выполненными в корпусе, и примыкающими к наружному контуру венцов лопаточного колеса, а вертикальные сопла связаны с горизонтальными, смещенными по вертикали.

Патент на изобретение РФ №2708178, МКИ F02C 5/03, опубл. 04.12.2019 г.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому в качестве изобретения является «Газотурбинный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия», содержащий центробежный компрессор, газовую центростремительную турбину и камеры сгорания, отличающийся тем, что центробежный компрессор и газовая центростремительная турбина выполнены в одном вращающемся вокруг неподвижной оси корпусе, при этом лопатки центробежного компрессора и турбины выполнены сложной конфигурации и составляют одно целое, плавно переходя друг в друга, а ширина сечения лопаток турбинной части в два раза больше ширины сечения лопаток компрессорной части, причем полости между лопатками и корпусом устройства в месте перехода лопаток центробежного компрессора в турбинные образуют камеры сгорания с увеличением проходного сечения по ходу движения сгорающей смеси газов, в камеры сгорания по каналам, выполненным в неподвижной оси и корпусе двигателя, подается топливо, кроме того, радиальные топливные каналы снабжены центробежными клапанами, которые открываются при минимальной частоте вращения двигателя, гарантирующей воспламенение топлива, а закрываются при превышении максимально допустимой частоты вращения по критериям прочности.

Патент РФ на изобретение №2730206, МКИ F02C 11/00, опубл. 15.02.2019.

К недостаткам вышеописанного технического решения относится наличие быстро изнашивающегося узла - уплотнения в месте подвода топлива к ротору.

К техническому результату относится повышение износоустойчивости элементов двигателя при сохранении высокого КПД газотурбинного двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия за счет того, что двигатель разделен на статор и ротор, который выполнен полуоткрытого типа, и содержит рабочие колеса с лопатками центробежных компрессоров и центростремительных турбин, изготовленных с ним как одно целое, и за счет того, что форсунки двигателя для впрыска топлива, соединены с дизельным топливным насосом высокого давления (ТНВД), снабженного всережимным регулятором.

Достижение данного технического результата обеспечивается тем, что Газотурбинный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержит центробежные компрессоры, газовые центростремительные турбины и кольцевые камеры сгорания. При этом двигатель разделен на статор и ротор, который выполнен полуоткрытого типа. Кроме того ротор содержит рабочие колеса с лопатками центробежных компрессоров и центростремительных турбин, изготовленных с ним как одно целое. Причем форсунки для впрыска топлива, расположенные в статоре, соединены с дизельным топливным насосом высокого давления (ТНВД), снабженного всережимным регулятором, который представляет собой регулятор с центробежными грузами и системой управляющих рычагов.

Фиг. 1 - Газотурбинный двигатель ДВС с воспламенением от сжатия (общий чертеж - схема продольный разрез по вертикальной плоскости).

Газотурбинный ДВС с воспламенением от сжатия поясняется чертежом-схемой на Фиг. 1.

Газотурбинный ДВС с воспламенением от сжатия согласно фиг. 1 состоит из ротора 1, содержащего рабочие колеса с лопатками 2 центробежных компрессоров, и рабочие колеса с лопатками 3 центростремительных турбин, статора 4, в котором размещены форсунки 5 впрыска топлива, полости под которыми образуют кольцевые камеры сгорания 6. В форсунки 5 топливо через редуктор 7 подается из дизельного топливного насоса высокого давления 8 (ТНВД), последний снабжен всережимным регулятором 9,

Газотурбинный ДВС с воспламенением от сжатия работает следующим образом: сжатый воздух попадает в левую часть рабочего колеса компрессора на лопатки 2 и на лопатки 3 рабочего колеса турбины, расширяется и раскручивает ротор 1 до рабочих оборотов. Вступает в действие ТНВД 8, двигатель готов принять на себя нагрузку. Благодаря быстрому вращению ротора 1 продукты горения из кольцевых камер сгорания 6 распределяются по каналам центростремительных турбин, где происходит их окончательное догорание. Подача сжатого воздуха перекрывается, открывается подача атмосферного воздуха. В данном двигателе работа его, как и у дизелей, осуществляется с помощью топливного насоса высокого давления 8 (ТНВД), снабженного всережимным регулятором 9, содержащим центробежные грузы и систему управляющих рычагов. Охлаждение двигателя осуществляется за счет того, что на каждый рабочий оборот ротора 1 приходится несколько нерабочих, охлаждающих, количество которых зависит от степени сжатия.

Предлагаемое в качестве изобретения техническое решение обеспечивает износоустойчивость элементов двигателя при сохранении высокого КПД газотурбинного двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, кроме того конструкция предлагаемого двигателя позволяет снизить сложность его изготовления.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к газотурбинным двигателям и может быть использовано на современных самолетах, морских судах и танках. К техническому результату относится повышение износоустойчивости элементов двигателя при сохранении высокого КПД газотурбинного двигателя внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Предложенный газотурбинный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержит центробежные компрессоры, газовые центростремительные турбины и кольцевые камеры сгорания 6. При этом двигатель разделен на статор 4 и ротор 1, который выполнен полуоткрытого типа. Кроме того ротор 1 содержит рабочие колеса с лопатками центробежных компрессоров 2 и центростремительных турбин 3, изготовленных с ним как одно целое. Причем форсунки 5 для впрыска топлива, расположенные в статоре 4, соединены с дизельным топливным насосом высокого давления (ТНВД) 8, снабженного всережимным регулятором 9, который представляет собой регулятор с центробежными грузами и системой управляющих рычагов. 1 ил.

Газотурбинный двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, содержащий центробежные компрессоры, центростремительные турбины и кольцевые камеры сгорания, отличающийся тем, что двигатель разделен на статор и ротор, который выполнен полуоткрытого типа, и содержит рабочие колеса с лопатками центробежных компрессоров и центростремительных турбин, изготовленных с ним как одно целое, при этом форсунки для впрыска топлива, расположенные в статоре, соединены с дизельным топливным насосом высокого давления (ТНВД), снабженного всережимным регулятором.