Турбина внутреннего горения Советский патент 1927 года по МПК F02C3/00 

Обыкновенно успешной работе газовых турбин внутреннего горения препятствуют высокая температура рабочих газов, приводящая лопатки быстро в негодность, и невысокий коэффициент полезного действия. Предлагаемая газовая турбина имеет целью устранить, по возможности, эти недостатки. На фиг. 1 изображен продольный разрез турбины вдоль оси; на фиг. 2- разрез и наружный вид в плоскости турбинного колеса; на фиг. 3-профиль лопаток рабочего колеса. Все части турбины укреплены на раме 30. Воздух нагнетается компрессорюм 1 обыкновенного двухступенчатого типа, приводимого в движение от самой турбины. Клапаны охлаждаемые. Сжимаемый неохлажденный воздух собирается в резервуаре 2, где он находится под давлением примерно свыше 15 атмосфер и при температуре в 200°-300° С. Из резервуара 2 по трубам 5 и , меющих регулирующие вентили 3 н 4, сжатый воздух поступает в камеру горения. Последняя ;остоит из трех концентрических цилиндров: наружного 5 из железа, внутра1него 6 из тонкого железа и цилиндра из огнеупорной глины 7, который снабжен наружными ребрами 8. Воздух, входя по трубе 3 в пространство между наружным цилиндром 5 и средним 6, проходит затем между срюдним € и ребрами 8 внутреннего цилиндра 7, охлаждает таковые, а сам подогревается до более высокой температуры. Горючее- нефть, керосин и т. п. входит под давлением по особой трубке 9 в испаритель Р, откуда он в виде сильно перегретых паров смешивается с идущим им навстречу из междуреберного простраиства подогретым воздухом и после зажигания каким - либо способом, требующегося лищь в начале работы, происходит энергичное и совершенное сгорание внутри цилиндра 7. Воздух по трубе 3 подается с избытком в 1,25-1,3 ра более, против теоретически нео&сояимого для полного сгорания топлива.

Дополнительная же часть воздуха по трубе 4, через окна 10 во внутренней камере, смешивается с продуктами горения и охлаждает их примерно до температуры -1400°-1300° С. Из камеры горения горячие продукты через входное отверстие 11 входят в сопло 12 Лавалевского типа, где и расширяются до давления ниже атмосферного, примерно до 0,5 KijcM, и до температуры, примерно 400° - 380° С. Расширяясь, продукты горения приобретают вместе с тем скорость 1330 - 1400 м в секунду. Вылетая с такой скоростью из устья сопла 12, газы ударяют в лопатки 13, расположенные по окружности рабочего колеса 36 турбины. Далее, из этих лопаток первого венца газы посредством направляющих лопаток 14, расположенных по окружности кожуха турбины (укрепленного для прочности ребрами 34)-действуют на лопатки 15 второго венца, также расположенные по окружности рабочего колеса 36. Газы из последних лопаток 17 третьего венца попадают в сборник 18. Лопатки рабочего колеса, профиль которых изображен на фиг. 3, сходны с профилем сечения крыла аэроплана и рассчитываются так же, как и крылья аэроплана. Ось сопла слегка наклонена к плоскости колеса турбины, приблизительно под углом 80° (на черт, показано 90°).

Эта форма лопаток дает возможность иметь число оборотов рабочего колеса не свыше 3000 в минуту. В описываемой турбине имеются 2 сопла, расположенные в гнездах 32 и 53, при чем сопло 53 показано снятым. Отдав свою энергию, продукты горения поступают в сборник 18, из него идут в холодильник 19, представляюш,ий из себя патрубок с двойными стенками, в пространство между которыми подается холодная вода трубой 22. Эта вода вытекает из промежутка между стенками 20 патрубка через ряд мелких отверстий 21 на внутренней стенке струйками в холодильную камеру 19. Горячие газы, обтекая эти струйки, значительно охлаждаются; они увлекают за собой воду далее в камеру 24, где она остается на дне 23 и удаляется трубой 25 самотеком длиною примерно в 7 - Юм. Охлажденные газы по соединительному каналу 27 высасываются и сжимаются посредством компрессора, а в данном случае-турбокомпрессором 26, до давления наружного воздуха и затем выталкиваются наружу через выпускной канал 28 и патрубок 29. Таким образом газы, расширяясь до давления ниже атмосферного, дают излишек работы при расширении от 1 атм. до 0,5 атм. (при этом работа идет обратно на сжатие и выталкивание газов, но уже при меньшем обеме). Таким образом получается утилизация части тепла в виде полезной работы без особого усложнения конструкции, вследствие увеличения предела расширения газов. При таком способе утилизации тепла в описываемой турбине должны получиться следующие результаты: сжимаемый воздух не охлаждается и поэтому нет потери энергии в виде теплоты, уносимой охлаждающей водой; охлаждение внутренних стенок камеры горения, соприкасающихся непосредственно с пламенем, производится самим же рабочим воздухом; количество участвующего в горении воздуха может быть регулируемо и приближено к теоретически необходимому для каждого количества горючего, вследствие чего получается наиболее совершенное горение, независимо от нагрузки; конечная температура продуктов горения может быть регулируема добавлением избыточного количества воздуха; понижение температуры продуктов горения, до безопасного для лопаток турбины, производится (без потерь тепла охлаждением) исключительно адиабатическим расширением; применяемая форма лопаток, сходг ная с профилем сечения аэропланного крыла, должна дать меньшую плоскость соприкосновения с газами без ущерба использования энергии, а также уменьшить окружную скорость колеса и уменьшить потерю на трение газов.

ПРЕДМЕТ ПАТЕНТА.

Турбина внутреннего горения, характеризующаяся применением камеры горения, состоящей из наружного цилиндра 5, внутреннего 7 из огнеупорного материала с наружными ребрами 8 и промежуточного цилиндра 6 из листового материала, при чем воздух вводится по

трубе 3 в пространство между наружным и промежуточным цилиндром, а добавочный воздух вводится по трубе 4 через окна 10 во внутренний цилиндр, куда вводится также и горючее через форсунку 9, продукты же горения, пройдя

через рабочие лопатки турбины, направляются в трубчатый холодильник 19, внутренняя труба коего снабжена отверстиями 21, и охлажденные газы удаляются из него центробежным компрессором 26.

Фипо-дйтография «Йрасньтй Печатник, Ленинград, Международный, 75.

34 графи11 расиый Печатник. Ленинград, Международный пр., 75.

фиг. 2.

25

Типо-Литс