Газотурбинный двигатель Советский патент 1977 года по МПК F02C3/04 

(54) ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

I

Изобретение относится к газотурбиностроению, в частности к газотурбинным двигателям.

Известны газотурбинные двигатели, содержащие турбину, комнрессор и расположенную между ними камеру кольцевого или трубчато - кольцевого типа 1 .

Недостатком известных двигателей является ограниченная теплонанряжекность камер- сгорания и, следовательно, относительно малая удельная мощность.

Известны также газотурбинные двигатели, содержащие расположенную между осевыми рабочими лопаточными колесами компрессора и турбины камеру сгорания, проточная часть которой разделена на изолированные каналы продольными, установленными под углом к оси камеры, лопастями. Лопасти вьтолнены профилированными и попарно образуют на входе в канал конфузорный участок, а на выходе - расширяющийся 2.

В такой камере теплонапряженность оказываемся выше, чем в камерах сгорания обычНого типа. Это связано с повышением напряжений в элементах конструкций.

Цель изобретения - повышение удельной мощности газотурбинного двигателя путем увеличения

теплонапряженности камеры сгорания без увеличения напряжений в ее конструктивных элементах. Это достигается тем, что попасти укреплены на ступице, размещенной на валу с возможностью свободного вращения, а утоп установки лопастей противоположен углу установки попаток и компрессора.

Кроме тот-о, турбокомпрессор может быть вьшолнен шоговальным с односторонним направлением вращения валов.

На фиг. 1 oказан двигатель с лопастями, установленныл« по всей длине камеры сгорания, продольный разрез; на фиг. 2 - развертка рабочих колес компрессора, камерысгорания с лопастями и турбины; на фиг. 3 - вариант вьтолнения многовального ротора турбокомпрессора; на фиг. 4 вариант вьшолнения камеры сгорания с лопастями, установленными только на входе и выходе; на фиг. 5 - развертка компрессора, камеры сгорания

и турбины согласно фиг. 4.

Газотурбинный двигатель содержит рабочее колесо компрессора 1,рабочее колесо турбины 2 и расположенную между ними кольцевую камеру сгорания 3. Камера сгорания 3 по всей длине или

только на входе и выходе разделена продольными

лопастями 4 на изолированные каналы 5. Лопасти 4 образуют входной сужающийся участок 6 с горловым сечением 7, за которым расположена зона горения 8, и выходной участок 9 для расшире1шя газов реактивной струи. Перед рабочим колесом компрессора 1 расположен сужающийся канал с установленным в нем коллектором форсунок 10.

В случае установки лопастей только на входе и выходе камеры сгорания (фиг. 4 и 5) зона горения выполнена в виде кольцевой полости, расположенной за участками 6. Лопасти 4 укреплены на ступице 11, установленной на валу 12 турбокомпрессора с возможностью свободного вращения, а угол установки лопастей 4 противоположен углу установки лопаток компрессора и турбины. Это обеспечивает камере сгорания возможность вращения в противоположном относительно турбокомпрессора направлении. При вьшолнении турбокомпрессора многовальным все рабочие колеса вращаются в одном направлении, противоположном направлению вращению камеры сгорания. Топливные форсунки могут быть вьшолнены в виде отверстий 13 по высоте лопастей 4, расположенных за горловым сечением 7 вблизи задней кромки, либо отверстий 14 непосредственно на задней кромке. Дня стабилизации фронта пламени в камере предусмотрен дефлектор 15.

При работе двигателя топливо, впрыскиваемое форсунками 10, смешивается с воздухом и в виде топливовоздушной смеси поступает в рабочее кЪ лесо компрессора 1, где смесь сжимается перед поступлением во входные участки 6 каналов. Топливо может впрыскиваться в предварительно сжатый поток воздуха через отверстия 13 или 14. Воздух с распыленным в нем топливом за компрессором 1 вращается в окружном направлении относительно входных участков 6 камеры сгорания 3. При выполнении компрессора 1 многоступенчатым на выходе из него может быть получена сверхзвуковая Скорость потока. В этом случае в горловом сечении 7 участка 6 образуется прямой скачок.

За скачком в примыкающей к нему части зоны горения образуется область повышенного давления и температуры, в которой топливовоздушная смесь сгорает. Поток продуктов сгорания, вытекая через выходные участки 9,, приводит во вращение рабочее колесо турбины в противоположном направлении. Такое вьшолнение обеспечивает камере сгорания возможность автоматически в процессе работы изменить свою скорость вращения обратно пропорционально мощности и скорости вращения турбины. В частности при увеличении рабочей температуры в камере сгорания скорость ее вращения падает. Это обстоятельство позволяет создавать в камере более высокие величины давлений при том же уровне напряжений в ее элементах.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание :При экспертизе:

//

V

Л

dJ

иг.З

Ul.S