Малоразмерная газотурбинная установка Российский патент 2024 года по МПК F02C7/08 F02C3/08 

Описание патента на изобретение RU2819326C1

Изобретение относится к области энергетики, а именно к малоразмерным газотурбинным установкам (МГТУ) для нужд распределенной энергетики.

Известен малоразмерный газотурбинный двигатель (RU № 2597322 С1, МПК F02C 7/06, опубл. 10.09.2016 г.), который содержит компрессор, камеру сгорания, турбину, выхлопное устройство (сопло). Компрессор и турбина имеют общий ротор, опирающийся на две подшипниковые опоры - переднюю опору с шарикоподшипником и заднюю опору с шарикоподшипником. Компрессор состоит из переднего корпуса, силового корпуса, рабочего колеса осевой ступени, направляющего аппарата, рабочего колеса диагональной ступени. Камера сгорания состоит из корпуса, жаровой трубы, вращающейся топливной форсунки. Турбина состоит из соплового аппарата, рабочего колеса, корпуса и задней подшипниковой опоры. Реактивное сопло содержит наружный корпус и внутренний конус. Корпусы компрессора, камеры сгорания, турбины, реактивного сопла соединены фланцевыми соединениями с резьбовыми элементами. Корпус опоры турбины имеет полые стойки, через одну из которых к задней подшипниковой опоре подводится рабочее тело (топливомасляная смесь с воздухом). Корпус турбины соединен с внутренним конусом реактивного сопла.

Недостатками описанного устройства является отсутствие регенерации тепловой энергии от уходящих выхлопных газов, что позволяет делать теплообменник, которого в данной конструкции нет.

Известен интегрированный малогабаритный газотурбинный реактивный двигатель (CN 114837820 С1, МПК F02C 7/268 H02K 7/10 H02K 7/14, опубл. 02.08.2022 г.), который содержит первый корпус, двигатель и трансмиссионный узел, двигатель расположен в первом корпусе и снабжен выходным валом, при этом передаточный узел содержит втулку вала, разделительную пружину и обгонную муфту, а втулка вала выполнена полой и гильзовой выходного вала, обгонная муфта установлена с возможностью скольжения на втулке вала, при этом в муфту вала подвижно вставлена цапфа муфты обгонной муфты, а отключающая пружина надета на втулку вала и, соответственно, упирается в обгонную муфту и втулку вала. Согласно способу запуска и выработки мощности интегрированного малого газотурбинного реактивного двигателя улучшается режим передачи между стартер-генератором и трансмиссионным валом, получают соединение трансмиссии между стартер-генератором и трансмиссионным валом во время запуска и выключения после запуска, и стартер-генератор предохраняют от воздействия нагрузки при работе двигателя.

Недостатком является также отсутствие теплообменника.

Наиболее близким аналогом является турбина с вихревым разрушителем выхлопных газов и кольцевым рекуператором (US 20030131608, МПК F02C 3/14, F01D 25/00, F01D 25/30, F02C 7/08, F02C 7/10, опубл. 17.07.2003), содержащая турбину, вращательно приводимую в действие горячим газом для выпуска газа, компрессор, соединенный с турбиной с возможностью вращения для генерирования сжатого воздуха, кольцевую камеру сгорания для сжигания топлива и сжатого воздуха для генерирования горячего газа, при этом камера сгорания проходит коаксиально в сторону от турбины с образованием прохода для выхлопного газа турбины через нее, кольцевой рекуператор, окружающий турбину для передачи тепла от выхлопного газа турбины на сжатый воздух, поверхность, расположенную на расстоянии от камеры сгорания, для направления выхлопного газа, выходящего из прохода, в рекуператор, и удлиненную конструкцию, проходящую от поверхности в проход к турбине для направления выхлопного газа, протекающего через выпускной канал.

Недостатком изобретения является недостаточная эффективность работы установки ввиду невозможности изменения размеров рекуператора.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение эффективности работы малоразмерной газотурбинной установки за счет обеспечения необходимой температуры воздуха, поступающей в камеру сгорания, а также минимальных потерь давления горячего теплоносителя.

Технический результат достигается за счет того, что в малоразмерной газотурбинной установке, содержащей газогенератор и теплообменник, причем газогенератор включает в свой состав входное устройство, ротор, который включает цельный вал с установленными рабочими колесами центробежного компрессора и радиальной турбины, закрепленный на двух шариковых подшипниках качения, опору, передающую нагрузки от роторной части на узлы крепления к раме, и камеру сгорания с кольцевой жаровой трубой, установленной между наружным и внутренним корпусами камеры сгорания, которые соединены друг с другом через стойки диффузора, силовой корпус опоры и задний корпус газогенератора соединены через промежуточный корпус, все статорные соединения выполнены фланцевыми с использованием стандартных болтов, при этом опора включает в себя корпус подшипников с промежуточными кольцами, в осевом направлении оба подшипника зафиксированы с одной стороны буртами, а с другой стороны -статорными кольцами лабиринтных уплотнений, собранный подшипниковый узел соединен с задним корпусом опоры, к которому прикреплен корпус соплового аппарата, модуль газогенератора соединен с модулем теплообменника посредством телескопических соединений с уплотнениями, а между собой они стянуты с помощью кольцевого хомута, состоящего из двух полуколец, причем теплообменник является пластинчатым и содержит внешний корпус, первую и вторую секции, при этом первая секция состоит из кольцевых стенок, цилиндрической разделительной поверхности, и содержит, образованный между внешним корпусом и цилиндрической разделительной поверхностью, продольный кольцевой канал первого теплоносителя, а внутри теплообменника расположены каналы первого теплоносителя, имеющие входные и выходные окна, также каналы второго теплоносителя, имеющие входные и выходные окна, а вторая секция выполнена с переменными диаметрами, при этом пусковой факельный воспламенитель камеры сгорания содержит корпус, свечу зажигания, топливную форсунку, камеру воспламенения, кольцевую полость, связывающую кольцевой канал камеры сгорания двигателя через отверстия для подвода воздуха в кольцевую полость с камерой воспламенения с соплом, причем корпус воспламенителя состоит из основного корпуса и крышки, в которой установлены свеча зажигания, через съемную втулку, и топливная форсунка с топливным патрубком, которые выполнены как единый элемент, причем в верхней части камеры воспламенения установлена направляющая потока воздуха, а камера воспламенения с соплом имеет разъемное соединение с корпусом воспламенителя, на корпусе жаровой трубы выполнены отверстия под углом с возможностью подачи воздуха в зону горения, а также отверстия, расположенные под углом, с возможностью подачи воздуха в зону смещения для охлаждения потока топливно-воздушной смеси.

Кроме того, каналы первого и второго теплоносителей теплообменника содержат спиралевидные турбулизаторы.

Кроме того, теплообменник изготовлен методом селективного лазерного сплавления путем последовательного сплавления слоев металлического порошка нержавеющей стали марки 12х18н10т толщиной 50 мкм.

Кроме того, детали пускового факельного воспламенителя камеры сгорания изготовлены путем селективного лазерного сплавления из жаропрочного никелевого сплава ВЖ-159.

Кроме того, жаровую трубу камеры сгорания изготавливают путем селективного лазерного сплавления из жаропрочного никелевого сплава ВЖ-159

Таким образом, достигается увеличение коэффициента компактности теплообменника за счет увеличения площади поверхности теплообмена при сохранении внешних габаритных размеров теплообменника и всей газотурбинной установки, что ведет к увеличению степени регенерации теплоты, а следовательно, и к увеличению эффективности установки.

Применение в производстве селективного лазерного сплавления в разы увеличивают скорость изготовления МГТУ.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами:

- на фиг. 1 изображен общий вид малоразмерной газотурбинной установки;

- на фиг. 2 показан разрез малоразмерной газотурбинной установки;

- на фиг. 3 изображен разрез газогенератора;

- на фиг. 4 изображен теплообменник;

- на фиг. 5 изображен воспламенитель;

- на фиг. 6 изображена кольцевая жаровая труба камеры сгорания.

Малоразмерная газотурбинная установка состоит из следующих компонентов:

1 - газогенератор;

2 - электрогенератор;

3 - теплообменник;

4 - рама;

5 - проушина подвески поперечная;

6 - проушина подвески продольная;

7 - входное устройство;

8 - корпус компрессора;

9 - колесо рабочее компрессора;

10 - корпус опоры передний;

11 - корпус направляющего аппарата;

12 - корпус опоры;

13 - вал;

14 - корпус камеры сгорания наружный;

15 - труба жаровая;

16 - корпус промежуточный;

17 - корпус форкамеры;

18 - воспламенитель;

19 - корпус задний газогенератора;

20 - кольцо заднее;

21 - диффузор;

22 - термобарьер;

23 - корпус соединительный;

24 - корпус внутренний;

25 - колесо турбины рабочее:

26 - подшипник шариковый;

27 - кольцо лабиринтное статорное;

28 - корпус подшипников;

29- корпус опоры задний;

30 - корпус соплового аппарата;

31 - хомут;

32 - устройство выходное;

33 - корпус передний;

34 - корпус промежуточный;

35 - корпус внутренний;

36- корпус теплообменника.

Предложена конструкция, состоящая из газогенератора (1), электрогенератора (2), теплообменника (3) и рамы (4), к которой крепится установка с помощью поперечных (5) и продольных (6) проушин. Конструкция газогенератора (1) включает в себя входное устройство (7), к которому крепится электрогенератор (2), ротор, который включает цельный вал (13) с установленными рабочими колесами центробежного компрессора (9) и радиальной турбины (25), установленный на двух шариковых подшипниках качения (26), опоры (12), передающей нагрузки от роторной части на узлы крепления к раме (4), и камеру сгорания (14) с жаровой трубой (15). После входного устройства (7) и центробежного компрессора (8) воздух поступает в теплообменник (3), где подогревается горячим газом, выходящим из сопла (30). Предварительно подогретый воздух поступает в камеру сгорания (14), где происходит сжигание топливно-воздушной смеси. Предварительный подогрев позволяет увеличить эффективность силовой установки. После камеры сгорания (14) газ поступает в турбину, выходное устройство (32) и частично в теплообменник (3).

От осевого перемещения рабочие колеса (9, 25) фиксируются шлицевыми гайками с пластинчатыми контровками. Для обеспечения требуемых радиальных зазоров в конструкции ротора предусмотрены дистанционные кольца. Камера сгорания имеет жаровую трубу (15) кольцевого типа и выполнена по петлевому типу. Жаровая труба (15) установлена между наружным (14) и внутренним (24) корпусами камеры сгорания, которые соединяются друг с другом через стойки диффузора (21). Соединение с задним корпусом двигателя, на котором расположены элементы крепления и задним корпусом (19) газогенератора также выполнено через системы стоек. Силовой корпус опоры (12) и задний корпус (19) газогенератора соединяются через промежуточный корпус (16). Все статорные соединения выполнены фланцевыми с использованием стандартных болтов М6. Опора включает в себя корпус подшипников (28) с промежуточными кольцами, обеспечивающими требуемую посадку подшипников (26) при сборке. В осевом направлении оба подшипника фиксируются с одной стороны буртами, а с другой стороны - статорными кольцами лабиринтных уплотнений. Собранный подшипниковый узел соединяется с корпусом опоры через задний корпус (29). К заднему корпусу крепится корпус соплового аппарата (С А) (30). После монтажа элементов масляной системы устанавливаются передний корпус опоры (10) и корпус направляющих аппаратов (НА) (11). Масляная система предназначена для охлаждения и смазки подшипников и состоит из систем: нагнетания, слива, суфлирования и наддува полостей. Система нагнетания предназначена для подачи масла под давлением к узлам и деталям двигателя, канал подвода масла к подшипникам расположен в горизонтальной плоскости и проходит через стойку корпуса опоры. На наружной обечайке расположена бобышка с глухим резьбовым отверстием диаметром 9 мм, в которое установлен штуцер, соединяющийся фторопластовой трубкой с нагнетающим насосом, оно переходит в сквозной канал, проходящий внутри стойки, диаметром 4 мм. На внутренней стороне внутренней обечайки корпуса опоры выполнена бобышка с резьбовым отверстием диаметром 9 мм, которое расположено соосно с каналом, проходящим внутри стойки корпуса опоры. В той же плоскости на корпусе подшипников (28) расположена бобышка с глухим резьбовым отверстием диаметром 9 мм, которое переходит в сквозной канал диаметром 4 мм (в резьбовые отверстия устанавливаются штуцеры, соединенные между собой фторопластовой трубкой диаметром 6 мм), по нему масло попадает в маслоподводящее кольцо и разделяется на 3 части: первая идет по круговому каналу, выполненному в кольце, и питает 4 расположенных по окружности канала подвода, вторая через отверстия подвода попадает на передний подшипник, третья по каналам проходит к масляным трубкам и идет к кольцу маслоподвода заднего подшипника. Слив осуществляется через отверстие диаметром 6 мм расположенное в нижней точке корпуса подшипников. Соосно с этим отверстием на наружном корпусе (12) выполнена бобышка с глухим резьбовым отверстием диаметром 13.5 мм в остальном расположение элементов системы слива аналогично элементам системы нагнетания (диаметр фторопластовой трубки 9 мм).

Крепление камеры сгорания выполнено в двух поясах: переднем телескопическом с соединительным корпусом (допускающим осевые температурные деформации) и задним, осуществляющимся с помощью цилиндрических поверхностей трех воспламенителей (18) (допускающих радиальные тепловые деформации). Газогенератор (1) устанавливается на переднюю часть рамы (4) при помощи одной продольной (6) и двух поперечных (5) проушин. Конструкция рамы состоит из двух меньших рам: генератора и теплообменника, имеющих прямоугольные формы в плане. Рамы образованы силовыми элементами, имеющими профиль швеллера. Элементы конструкции соединяются пластинами, на которые устанавливаются проушины для фиксации теплообменника (3) и газогенератора (1). Регулирование положения узлов обеспечивается отверстиями специальной формы.

Модуль газогенератора (1) соединяется с модулем теплообменника (3) посредством телескопических соединений в каждом из которых предусмотрены уплотнения, для исключения перетекания воздуха и газа. Между собой они стягиваются с помощью кольцевого хомута (31), состоящего из двух полуколец, стянутых между собой болтовыми соединениями. Две половины рамы соединяются между собой при помощи пластин с прямоугольными отверстиями, которые винтами М6 крепятся к профилю рамы.

На заключительном этапе с помощью винтов М6 присоединяется электрогенератор (2): ротор генератора через фланец присоединяется к рабочему колесу компрессора (9), статор соединяется с входным устройством (7).

Теплообменник (3) состоит из первой секции (37), второй секции (38) и внешнего корпуса (36) и является пластинчатым.

Первая секция (37) состоит из кольцевых стенок (39) и (40) с внутренним D1 и наружным D4 диаметрами, которые образуют между собой цилиндрические разделительные поверхности (41) и (42). Между разделительными поверхностями (41) и (42) расположены каналы (43) первого теплоносителя с входными (44) и выходными окнами, а также каналы (45) второго теплоносителя с входными и выходными окнами.

Между внешним корпусом (36) и цилиндрической разделительной поверхностью (41) образуется продольный кольцевой канал (46) первого теплоносителя, который соединен с каналами (43) первого теплоносителя через входные окна (44). В каналах возможно размещение спиралевидных турбулизаторов.

Вторая секция (38) содержит переднюю кольцевую стенку (47) с внутренним D2 и наружным D3 диаметрами. Кольцевые стенки (47) и (39) образуют между собой внешнюю поверхность n-порядка с переходом от диаметра D2 к D4. Между этими поверхностями расположены коллекторы отвода первого теплоносителя. Стенки (47) и (39) образуют между собой внутреннюю поверхность n-порядка, между поверхностями расположены коллекторы подвода второго теплоносителя.

Вторая секция (38) соединена по стенке (39) с первой секцией (37), при этом первая (37) и вторая (38) секции расположены соосно и выполнены за одно целое.

Теплообменник изготовлен методом селективного лазерного сплавления путем последовательного сплавления слоев металлического порошка нержавеющей стали марки 12х18н10т толщиной 50 мкм.

Пластинчатый теплообменник с коллектором для разделения горячего и холодного теплоносителя работает следующим образом. Конструктивно теплообменник размещается после турбины газотурбинной установки, что позволяет за счёт изменения длины теплообменника изменять степень регенерации теплоты. Ось газогенератора (1) газотурбинной установки совмещают с осью теплообменника (3). Внешний корпус (36) соединяют с корпусом газотурбинной установки либо внешний корпус (36) может быть одним целым с корпусом газотурбинной установки. В таком случае в качестве первого теплоносителя выступает воздух, нагнетаемый компрессором газотурбинной установки, а в качестве второго теплоносителя выхлопные газы газотурбинной установки.

Воздух из компрессора (8) подводится по продольному кольцевому каналу через входные окна (44) в каналы (43) первой секции (37) теплообменника, где воздух нагревается теплом выхлопных газов, которые поступают в теплообменник по коллекторам подвода второй секции (38) и далее через входные окна в каналы (45) первой секции (37) теплообменника. Взаимное течение нагреваемого воздуха и отдающих тепло выхлопных газов - перекрестное без смешения потоков. Выход нагретого воздуха осуществляется через выходные окна по коллекторам отвода второй секции (38), после чего подводится к камере сгорания газотурбинной установки. Выход выхлопных газов осуществляется через выходные окна каналов (45) первой секции (37).

Таким образом, достигается увеличение коэффициента компактности теплообменника за счет увеличения площади поверхности теплообмена при сохранении внешних габаритных размеров теплообменника, и, соответственно, увеличение степени регенерации теплоты, а также упрощение изготовления теплообменника, а именно применение технологии селективного лазерного сплавления, позволяющей напечатать теплообменник из металлического порошка.

Пусковой факельный воспламенитель содержит основной корпус (48) и крышку (49) с установленными в ней свечой зажигания (50), через съемную втулку (51), и топливной форсункой (52) с топливным патрубком (53), причем форсунка (52) и патрубок (53) выполнены как одна деталь. Внутри корпуса (48) установлена камера воспламенения (54) с соплом (55). В камере (54) выполнены тангенциальные отверстия (56) в верхней его части и радиальные отверстия (57) в нижней его части. Также в верхней части камеры (54) установлена направляющая потока воздуха (58), позволяющая направлять поток в необходимом направлении. Корпус (48), крышка (49), топливная форсунка (52) с топливным патрубком (53) и камера воспламенения (54) с соплом (55) изготовлены путем селективного лазерного сплавления металлического порошка жаропрочного сплава, например, ХН58МБЮ (ВЖ-159).

Работает пусковой факельный воспламенитель следующим образом.

В основной корпус (48) устанавливают камеру воспламенения (54) путем сопоставления крепежных отверстий под болтовое соединение на выступающих кольцевых частях корпуса и камеры. Затем закрывают крышкой (49) с установленными в ней свечой зажигания (50), через съемную втулку (51), и топливной форсункой (52) с топливным патрубком (53). Скрепляют полученную конструкцию болтовыми соединениями.

Во время работы устройства распыленное форсункой (52) из верхних отверстий топливо смешивается в камере воспламенения (54) с воздухом, поступающим через отверстия (59) в кольцевую камеру, а из неё через тангенциальные отверстия (56), причем благодаря тангенциальным отверстиям (56) и направляющей потоком воздуха (58) поток воздуха закручивается. Закрученный поток топливовоздушной смеси (ТВС) поджигается от свечи зажигания (50) и двигается дальше по оси камеры воспламенения (54). Далее топливовоздушная смесь насыщается дополнительно воздухом из отверстий (57) камеры воспламенения (54) и топливом из отверстий форсунки. Образованный пусковым воспламенителем факел пламени направляется в камеру сгорания двигателя.

Поджог топлива вне жаровой трубы и закручивание потока горящей топливовоздушной смеси по оси камеры сгорания (54) позволяет минимизировать разрушения защитного слоя охлаждающего воздуха и, следовательно, прогаров жаровой трубы. Также интенсивное смешение воздуха с топливом перед поджигом обеспечивает меньшие выбросы и большую полноту сгорания.

Стенки корпуса (15) жаровой трубы обработаны эмалью. На корпусе жаровой трубы выполнены отверстия (60) под углом для подачи воздуха в зону горения с целью формирования воздушной плёнки на стенках жаровой трубы и образования зоны обратных токов, а также отверстия (61), расположенные под углом, для подачи воздуха в зону смещения для охлаждения потока топливно-воздушной смеси с целью предотвращения перегрева соплового аппарата и рабочего колеса турбины. Корпус (15) также имеет крепежные элементы (62) и отверстие (63) для расположения воспламенителя.

Похожие патенты RU2819326C1

название год авторы номер документа
Пусковой факельный воспламенитель камеры сгорания малоразмерных газотурбинных двигателей 2024
  • Миронов Николай Сергеевич
  • Цапенков Константин Дмитриевич
  • Кузнецов Алексей Юрьевич
  • Попов Денис Русланович
  • Искворин Даниил Сергеевич
  • Надюк Анастасия Дмитриевна
  • Зубрилин Иван Александрович
  • Ястребов Всеволод Владимирович
RU2819261C1
ВОЗВРАЩАЕМАЯ СТУПЕНЬ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ, СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ И ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2015
  • Болотин Николай Борисович
RU2609664C1
ВОЗВРАЩАЕМАЯ СТУПЕНЬ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ, СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ И ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2015
  • Болотин Николай Борисович
RU2602656C1
МАЛОРАЗМЕРНЫЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С РЕГЕНЕРАЦИЕЙ ТЕПЛА 2014
  • Ломазов Владимир Семенович
  • Князев Александр Николаевич
  • Данилов Максим Алексеевич
  • Попова Татьяна Валерьевна
  • Шмагин Кирилл Ильич
  • Осипов Иван Витальевич
  • Тимофеев Вячеслав Владимирович
RU2563079C1
Малоразмерный газотурбинный двигатель 2023
  • Халиулин Руслан Рафаэлевич
  • Сыченков Виталий Алексеевич
  • Волостнов Геннадий Васильевич
  • Давыдов Николай Владимирович
  • Мухаметгалиев Тимур Хатипович
  • Сейид Джафари Сейидали Сейид Мучтеба
RU2805397C1
ГАЗОТУРБИННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И СПОСОБ ЕГО ФОРСИРОВАНИЯ 2014
  • Цейтлин Дмитрий Моисеевич
  • Болотин Николай Борисович
RU2562822C2
УСТРОЙСТВО И СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛАМЕНИ В ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЕ ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2009
  • Кишалов Александр Евгеньевич
RU2403422C1
ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ 2020
  • Болотин Николай Борисович
RU2758172C1
ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИЙ АГРЕГАТ 2021
  • Болотин Николай Борисович
RU2773994C1
ВОЗВРАЩАЕМАЯ СТУПЕНЬ РАКЕТЫ-НОСИТЕЛЯ И СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ 2015
  • Болотин Николай Борисович
RU2609549C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 819 326 C1

Реферат патента 2024 года Малоразмерная газотурбинная установка

Изобретение относится к области энергетики, а именно к малоразмерным газотурбинным установкам (МГТУ) для нужд распределенной энергетики. Предложена конструкция, состоящая из газогенератора (1), электрогенератора (2), теплообменника (3) и рамы (4), к которой крепится установка с помощью поперечных (5) и продольных (6) проушин. Конструкция газогенератора (1) включает в себя входное устройство (7), к которому крепится электрогенератор (2), ротор, который включает цельный вал (13) с установленными рабочими колесами центробежного компрессора (9) и радиальной турбины (25), установленный на двух шариковых подшипниках качения (26), опору (12), передающую нагрузки от роторной части на узлы крепления к раме (4), и камеру сгорания (14) с жаровой трубой (15). После входного устройства (7) и центробежного компрессора (8) воздух поступает в теплообменник (3), где подогревается горячим газом, выходящим из сопла (30). Предварительно подогретый воздух поступает в камеру сгорания (14), где происходит сжигание топливно-воздушной смеси. Предварительный подогрев позволяет увеличить эффективность силовой установки. После камеры сгорания (14) газ поступает в турбину, выходное устройство (32) и частично в теплообменник (3). Техническим результатом заявленного технического решения является повышение эффективности работы малоразмерной газотурбинной установки за счет обеспечения необходимой температуры воздуха, поступающей в камеру сгорания, а также минимальных потерь давления горячего теплоносителя. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула изобретения RU 2 819 326 C1

1. Малоразмерная газотурбинная установка, содержащая газогенератор и теплообменник, причем газогенератор включает в свой состав входное устройство, ротор, который включает цельный вал с установленными рабочими колесами центробежного компрессора и радиальной турбины, закрепленный на двух шариковых подшипниках качения, опору, передающую нагрузки от роторной части на узлы крепления к раме, и камеру сгорания с кольцевой жаровой трубой, отличающаяся тем, что жаровая труба установлена между наружным и внутренним корпусами камеры сгорания, которые соединены друг с другом через стойки диффузора, силовой корпус опоры и задний корпус газогенератора соединены через промежуточный корпус, все статорные соединения выполнены фланцевыми с использованием стандартных болтов, при этом опора включает в себя корпус подшипников с промежуточными кольцами, в осевом направлении оба подшипника зафиксированы с одной стороны буртами, а с другой стороны - статорными кольцами лабиринтных уплотнений, собранный подшипниковый узел соединен с задним корпусом опоры, к которому прикреплен корпус соплового аппарата, модуль газогенератора соединен с модулем теплообменника посредством телескопических соединений с уплотнениями, а между собой они стянуты с помощью кольцевого хомута, состоящего из двух полуколец, причем теплообменник является пластинчатым и содержит внешний корпус, первую и вторую секции, при этом первая секция состоит из кольцевых стенок, цилиндрической разделительной поверхности и содержит образованный между внешним корпусом и цилиндрической разделительной поверхностью продольный кольцевой канал первого теплоносителя, а внутри теплообменника расположены каналы первого теплоносителя, имеющие входные и выходные окна, также каналы второго теплоносителя, имеющие входные и выходные окна, а вторая секция выполнена с переменными диаметрами, пусковой факельный воспламенитель камеры сгорания содержит корпус, свечу зажигания, топливную форсунку, камеру воспламенения, кольцевую полость, связывающую кольцевой канал камеры сгорания двигателя через отверстия для подвода воздуха в кольцевую полость с камерой воспламенения с соплом, причем корпус воспламенителя состоит из основного корпуса и крышки, в которой установлены свеча зажигания, через съемную втулку, и топливная форсунка с топливным патрубком, которые выполнены как единый элемент, причем в верхней части камеры воспламенения установлена направляющая потока воздуха, а камера воспламенения с соплом имеет разъемное соединение с корпусом воспламенителя, на корпусе жаровой трубы выполнены отверстия под углом с возможностью подачи воздуха в зону горения, а также отверстия, расположенные под углом, с возможностью подачи воздуха в зону смещения для охлаждения потока топливно-воздушной смеси.

2. Малоразмерная газотурбинная установка по п. 1, отличающаяся тем, что каналы первого и второго теплоносителей теплообменника содержат спиралевидные турбулизаторы.

3. Малоразмерная газотурбинная установка по п. 1, отличающаяся тем, что теплообменник изготовлен методом селективного лазерного сплавления путем последовательного сплавления слоев металлического порошка нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т толщиной 50 мкм.

4. Малоразмерная газотурбинная установка по п. 1, отличающаяся тем, что детали пускового факельного воспламенителя камеры сгорания изготовлены путем селективного лазерного сплавления из жаропрочного никелевого сплава ВЖ-159.

5. Малоразмерная газотурбинная установка по п. 1, отличающаяся тем, что жаровую трубу камеры сгорания изготавливают путем селективного лазерного сплавления из жаропрочного никелевого сплава ВЖ-159.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2819326C1

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ДИСТИЛЛЯТА ИЗ ЧЕРНОЙ СМОРОДИНЫ 2016
  • Оганесянц Лев Арсенович
  • Песчанская Виолетта Александровна
  • Дубинина Елена Васильевна
RU2609659C1
WO 2018051080 A1, 22.03.2018
WO 9709524 A1, 13.03.1997
US 2015023778 A1, 22.01.2015
US 2019291590 A1, 26.09.2019
Способ регулирования трехвального регенеративного газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления 1990
  • Галицкий Николай Федорович
SU1760143A1
Пневматический компенсационный прибор для измерения удельного веса жидкости на потоке 1957
  • Вихман М.Е.
  • Гойхман С.Я.
  • Ланцман М.Х.
SU114341A1

RU 2 819 326 C1

Авторы

Смелов Виталий Геннадьевич

Ткаченко Андрей Юрьевич

Шиманов Артем Андреевич

Виноградов Александр Сергеевич

Филинов Евгений Павлович

Батурин Олег Витальевич

Зубрилин Иван Александрович

Даты

2024-05-17Публикация

2024-01-10Подача