Входное устройство газотурбинного двигателя Советский патент 1992 года по МПК F02C7/04 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при подготовке циклового воздуха к поступлению в компрессоры ГТД для защиты лопаточного аппарата от абразивного износа, а входных устройств - от обледенения,

Известно газоочистительное устройство, стенки каждой секции которого составлены двумя штампованными решетками, гаэонаправляющие элементы которых расположены с удвознным шагом по отношению к шагу штамповки, но совмещены при сборке со сдвигом на шаг. Газоочистительное устройство обеспечивает повышенную эффективность и надежность очистки воздуха или газа перед компрессором или газовой турбиной.

Данное устройство неработоспособно без отсоса концентрированной газовзвеси из канала между решетками. Но при эксплуатации отсосные вентиляторы не включаются в целях экономии энергии на собственные нужды.

Известен инерционный воздухоочиститель, содержащий корпус, входной и выходной патрубки, патрубок отсоса пыли и решетку с наклонными пылеотбойными элементами, отличающиеся тем, что для повышения эффективности очистки решетка выполнена составной из двух кососиммет- ричных частей с перекрывающимися пыле- отборными элементами.

Однако этот воздухоочиститель также ненадежен по указанной причине (отключеXJ

СЛ 00

го

ю

ние вентиляторов или эжекторов, удаляющих аэропыль из патрубка отсоса), а также вследствие обледенения патрубков отсоса при улавливании мокрого снега из атмосферного воздуха с температурой около 0°С. К недостаткам прототипа следует отнести невозможность резко повысить степень очистки воздуха, поступающего в копрес- сор, при работе ГТД в степях и пустынях, где возможны пыльные бури, или в зоне повы- шенного загрязнения атмосферы вредными промышленными пылевыми выбросами.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки циклового воздуха и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что входное устройство газотурбинного двигателя, содержащее корпус, состоящий из цилиндрической и поворотной частей, входной и выходной патрубки, патрубок от- coca пыли, инерционную решетку, снабжено тремя цилиндрами - внешним, промежуточным и внутренним, конусом, пы- левоздухопроводами, пылесборником, дополнительными патрубками отсоса, при этом цилиндры устаноблены внутри цилиндрической части корпуса и соосно ему, внешний цилиндр соединен с конусом, инерционная решетка расположена между цилиндрической частью корпуса и внешним цилиндром, патрубки отсоса расположены тангенциально относительно внешнего цилиндра и соединены с полостью между внешним и промежуточным цилиндрами, пылееоздухопроводы соединены с поло- стью между промежуточным и внутренним цилиндрами и конусом, причем дополнительный патрубок отсоса пыли введен между конусом и пылесборником, а полость внутреннего цилиндра в верхней части сое- диненз с выходным патрубком.

На фиг.1 и 2 изображено входное устройство ГТД.

В вертикальном цилиндрическом корпусе 1 под верхней крышкой установлены по периметру инерционные воздухоочистители 2, а по оси - три цилиндра - один внутри другого: внешний 3, внутренний цилиндр 4 наименьшего диаметра и промежуточный цилиндр 5. Внешний вместе с коническим переходным патрубком 6 образует подобие циклона, отличающегося от последнего числом вводов концентрированной аэропыли: для входного устройства ГТИ-25А это число равняется 48,

На фиг.2 показано условно только б тангенциальных вводов концентрированной аэропыли из отсосных патрубков инерционных воздухоочистителей по внешний цилиндр 3. Коаксиальный зэзор между

цилиндрами 4 и 5, открытыми снизу, в верхней части заканчивается кольцевой камерой, которая двумя пылеаоздухопроводами 7 сообщена с двумя отверстиями в нижней части конического патрубка 6. Сопла 8 горячего сжатого воздуха расположены по оси прямых участков пылевоздухопровода 7 непосредственно перед отверстиями в нижней части конуса. Пылеспуск 9 выводит уловленные атмосферные включения (снег, дождь, пыль) за пределы устройства в пылевую камеру- герметичный бункер 10. Внутренний цилиндр 4 соединен трубопроводом 11с общим воздухопроводом чистого воздуха от входного устройства к компрессору, с входом в компрессор.

Нижняя часть корпуса 1 переходит в поворотную камеру 12, в пределах которой или непосредственно за ней устанавливается глушитель 13 шума всасывания На выходе из глушителя 13 шума к общему воздухопроводу чистого воздуха присоединяется трубопровод 11, образуя смесительный участок 14 на входе в компрессор.

Входное устройство ГТД работает следующим образом.

Воздух из атмосферы, содержащий включения, поступает на вход инерционных воздухоочистителей (ИВО). Направление его движения обозначено темными стрелками на двух из 6 ИВО фиг,2. В ИВО цикловой воздух разделяется на два потока. Основной обеспыленный воздух ( 90%) движется вниз, в поворотной камере 12 изменяет направление на горизонтальное и после глушителя 13 шума попадает в общий трубопровод чистого воздуха. Меньшая часть воздуха (10%) по отсосным патрубкам ИВО поступает тангенциально во внешний цилиндр 3, в циклон с несколькими десятками входных патрубков. На вход в цилиндр 3 подается аэросмесь с концентрацией ам- тосферных включений в 8-10 раз большей, чем на входе в ИВО, Во внутренний цилиндр 4 обеспыленный воздух (те же 10% от общего расхода через входное устройство ГТД) засасывается через трубопровод 11 под влиянием разрежения, создаваемого на входе компрессора в смесительном участке 14. Внутренний дополнительный контур рециркуляции воздуха состоит из промежуточного цилиндра 5, пылевоздухопроводов 7, соединяющих кольцевую камеру над коаксиальным зазором между цилиндрами 4 и 5 с нижней частью конуса 6, и дополнительных патрубков отсоса пыли, содержащих каждый прямой участок пылевоздухопровода (перед введением их в конус) и сопла 8 ком- пресироаанного воздуха.

Рециркуляция в контуре интенсифицируется при подаче в сопла 8 эжектирующего воздуха. В режиме обледенения горячий воздух растапливает улавливаемый мокрый снег, повышаеттемпературупереохлажден- ных капель воды, которые вместе с другими атмосферными включениями по пылеспуску

9под действием силы тяжести поступают в пылевую камеру 10.

Первые стендовые опыты показали, что содержание пыли в трубопроводе 11 не превышает остаточной запыленности циклового воздуха в поворотной камере 12. При подаче сжатого воздуха в сопла 8 в бункер

10поступает 97,5% пыли, уловленной ИБО (2) и введенной тангенциально в цилиндр 3, Общая степень очистки воздуха, поступающего в компрессор ГТД, резко возрастает.

Эжекторы на сжатом воздухе в пылеп- роводах 7 с соплами 8 обычно выключены, что не мешает поддержанию остаточной запыленности воздуха перед компрессором не более 20% от входной концентрации. В проведенных стендовых опытах расход воз- духа в тракте отсосные патрубки ИБО - цилиндр - циклон 3 - выхлопная труба 4 - трубопровод 11 составляет по данным опытов на стенде 8,5% без пластин шумоглушителя 13 и 10% при установленных пластинах глушителя 13 шума. Гидравлическое сопротивление смесительного участка 14 составляет 150-200 Па.

Во входном устройстве нет дополнительных вращающихся механизмов, электро- двигателей, нуждающихся в обслуживании и своевременном запуске при появлении неблагоприятных атмосферных включений. Входное устройство работает без выбросов части воздуха с пылью, поэтому его целесообразно применять не только перед компрессорами ГТД, но и перед дутьевыми воздуходувками металлургии, работающими на обогащенной кислородом газовой среде в загрязненной промышленной зоне.

Формула изобретения Входное устройство газотурбинного двигателя, содержащее корпус, состоящий из цилиндрической и поворотной частей, входной и выходной патрубки, патрубок отсоса пыли, инерционную решетку, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки циклового воздуха и надежности, устройство снабжено тремя цилиндрами - внешним, промежуточным и внутренним, конусом, пылевоздухопрово- дами, пылесборником, дополнительными патрубками отсоса, при этом цилиндры установлены внутри цилиндрической части корпуса и соосно с ним, внешний цилиндр соединен с конусом, инерционная решетка расположена между цилиндрической частью корпуса и внешним цилиндром, патрубки отсоса расположены тангенциально относительно внешнего цилиндра и соединены с полостью между внешним и промежуточным цилиндрами, пылевоздухопроводы соединены с полостью между промежуточным и внутренним цилиндрами и конусом, патрубок отсоса пыли установлен между конусом и пылесборником, а полость внутреннего цилиндра в верхней части соединена с выходным патрубком.

Фиг Л

Ьф,

«VI

м

I

Ч

ЧГ

Использование: очистка циклового воздуха перед его поступлением в компрессоры газотурбинного двигателя. Сущность изобретения: входное устройство ГТД снабжено тремя цилиндрами - внешним, промежуточным и внутренним, конусом, пылевоз- духопроводами, пылесборником, дополнительными патрубками отсоса; при этом цилиндры установлены внутри цилиндрической части корпуса и соосно ему, внешний цилиндр соединен с конусом, инерционная решетка расположена между цилиндрической частью корпуса и внешним цилиндром, патрубки отсоса расположены тангенциально относительно внешнего цилиндра и соединены с полостью между внешним и промежуточным цилиндрами, пылевозду- хопроводы соединены с полостью между промежуточным и внутренним цилиндрами и конусом, патрубок отсоса пыли установ лен между конусом и пылесборником, а полость внутреннего цилиндра в верхней части соединена с выходным патрубком. 2 ил, СО