Реактивный ротаторный двигатель

 

Использование: в качестве силовой энергетической установки. Сущность изобретения: воздушно-реактиЕ ный двигатель вращательного типа. Двигатель выполнен в виде компрессора с периферийными приводными воздушно-реактивными двигателями , закрепленными на ободе полого диска и периферийной турбины, связанной по газу с выхлопом реактивного привода. В выхлопном сечении двигателя установлен котел-утилизатор торового типа с окнами для выхода газа, имеющий полости для циркуляции жидкости и установленный концентрично относительно обода диска. В полости диска размещены емкости для топлива и охладителя. На диске закреплены упрочняющие тросы. Реактивные приводные двигатели имеют рубашку охлаждения с форсунками подачи охлаждающей жидкости ,, причем выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выхлопного сечения реактивного сопла. Оси выходных отверстий форсунок охладителя направлены под углом к поверхности камеры сгорания. На обращенных друг к другу поверхностях диска и котла-утилизатора установлены лабиринтные уплотнения. 2 ил. сл 1C

СОГОЗ СОБЧ ТСКИХ

СОЦИМИС fll РЕСКИХ

PFÑÏ×FËÈÊ (Я)5 F 02 К 11/ОО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЧМ

ПРИ ГКНТ СССР

" т 708

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4434206! 06 (22) 08.04.88 (46) 15.07,92. Бюл. и 26 (75) Е, И. Гарбуз, С. И. Гарбуз и В. И, Гарбуз (53) 621.438(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1026511, кл. F 02 К 11/00, 1979, (54) РЕАКТИВНЫЙ РОТАТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Использование: в качестве силовой энергетической установки, Сущность изобретения: воздушно-реакти ный двигатель вращательного типа. Двигатель выполнен в виде компрессора с периферийными приводными воздушно-реактивными двигателями, закрепленными на ободе полого диска и периферилной турбины, связанной по газу с выхлопом реактивного. привода, В

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к реактивным. двигательным установкам, и может быть использовано в качестве силовой энергетической установки на тепловой электростанции ТЭЦ, на кораблях и на железнодорожных локомоти Зах, Известно техническое реждение, которое обладает рядом недостаткзв, которые заложены в выполненных формах конструктивных элементов и в их взаиморасположении, газоотводы рабочих I3.30Е из камеры сгорания выполнены кривалинейно, что снижает КПД камеры сгорания, так как увеличено сопротивление. кроме того, тепловая энергия рабочих газов, исходящих из камеры сгорания, теряется на нагрев и перегрев конструктивных материалов устройства, что снижает КПД использования химической энергии топлива и способствует разрушению устройства от перегрева и от

„.,5Ц„„1747731 А1 выхлопном сечении двигателя установлен котел-утилизатор торового типа с окнами для выхода газа, имеющий полости для циркуляции жидкости и установленный концентрично относительно обода диска. В полости диска размещены емкости для топлива и охладителя. На диске закреплены упрочняющие тросы. Реактивные приводные двигатели имеют рубашку охлаждения с форсунками подачи охлаждающей жидко сти, причем выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выхлопного сечения реактивного сопла. Оси выходных отверстий форсунок охладителя направлены под углом к поверхности камеры сгорания.

На обращенных друг к другу поверхностях диска и котла-утилизатора установлены лабиринтные уплотнения. 2 ил. воздействия центробежных сил, что в совокупности снижает КПД цикла двигателя и а надежность его в работе. 4

Цель изобретения —.,увеличение КПД ф цикла и повышение надежности.

Предложенный реактивный ротаторный двигатель, содержащий компрессор с реактивным приводом, выполненным в виде камер сгорания, кажд"::I3 из которых имеет реактивное сопла, зкрепленное на ободе полого диска, полый диск посажен жестко на вал с выходом на привод одного электрогенератора, отличается тем, что, с целью увели чения КПД цикла и повышения надежности, двигатель снабжен паровым котлом- утилизатором, выполненным в виде кольца с окнами для выхода газа, концентрично размещенного относительно обода диска и имеющего полости для циркуляции жидкости и получения пара на привод другого электрогенератора, торообразными емка1747731

30

40

55 стями для 1оплива и для охладителя, размещенными в полости диска, упрочняющими троссами, закрепленными на диске, реактивный приовд снабжен руGBLUKoA oõëaæäåния и установленными в ней форсунками подачи охладителя, выходные отверстия Ko" торых ориентированы на поверхность камеры сгорания, причем выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выходного сечения реактивного сопла, а на обра. щенных друг к другу поверхностях диска и котла-утилизатора установлены лабиринтные уплотнения.

На фйг. 1 схематически представлен реактивный ротаторный двигатель; на фиг. 2— разрез Л-А фиг. 1.

Реактивный ротаторный двигатель содержит реактивный привод 1, выполненный в виде камер сгорания, каждая из которых имеет реактивное сопло, закрепленное на ободе;1onoro диска 2, диск 2 закреплен жестко на валу 3 с выходом на привод электрогенератора N. 1. Реактивный привод 1 снабжен рубашкой охлаждения 7 и установленными в ней форсунками 8 подачи охладител я, выходные отве рстия Ko Topblx ориентированы на поверхность камеры сгорания, причем выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выходного сечения реактивного сопла, в реактивном приводе 1 в камере сгорания установлены форсунки 9. В полости диска 2 выполнены торообразные емкости для топлива 10 и для охладителя 11, емкость 10 связана трубопроводом с форсункой 9, емкость 11 связана трубопроводом с форсункой 8, через вал 3 проложены каналы для подпитки емкостей

10 и i1, конструктивные элементы, подвергающиеся центробежной нагрузке. дополкительно укреплены тросами 13. Двигатель снабжен паровым котлом-утилизатором 14, выполненным в виде кольца с окнами 15для выхода газа, концентрично размещенного относительно обода диска 2 и имеющего полости 12 для циркуляции жидкости и парообразования на привод электрогенератора N. 2, а на обращенных друг к другу поверхностях диска и котла-утилизатора установлены лабиринтные уплотнения 18.

Воздухозаборник 19 реактивного привода 1 выполнен на боковой стороне диска 2 по одну сторону обода диска 2 и по прямой соединен с камерой сгорания, а камера croрания по прямой соединена с реактивным соплом, закрепленным на ободе диска 2 в зоне парового котла-утилизатора 14.

На фиг. 2 изображен вид А-А с компрессором, Между наружными поверхностями диска 2 и обечайки 4 котла-утилизатора 14 и лабиринтн1ями уплотнениями 18 выполнен кольцевой канал для пропуска воздуха в воздухозаборник 19, рядом с воздухозаборниками 19 выполнены направляющие неподвижные лопатки 5, которые закреплены по кольцу с обечайкой 4, рядом с направляющими лопатками 5 установлены рабочие лопасти турбины 6, которая расположена на валу 3 и связана с приводом посредством редуктора, Пример, Реактивный ротаторный двигатель содержит реактивный привод 1, выполненный в виде камер сгорания, каждая из которых имеет реактивное сопло, закрепленное на ободе полого диска 2, диск 2 жестко посажен на вал 3 с выходом на привод электрогенератора ¹I, реактивный . привод 1 снабжен рубашкой охлаждения 7, в которой установлены форсунки 8 подачи охладителя, выходные отверстия которых ориентированы на поверхность камеры сгорания, причем выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выходного сечения реактивного сопла, что дает прирост реактивной тяги парообразованием со взрывным характером в рубашке охлаждения, где увеличена эффективность взрывного парообразования, где охладитель под давлением разрушае1 образовавшуюся газовую прослойку в месте соприкасания охладителя с поверхностью камеры сгорания; исходящие из рубашки охлаждения продукты охладителя сообщают прирост реактивной тяги, при этом не влияя на температуру рабочих газов в камере сгорания и сопла реактивного привода 1; для пропуска расхода воздуха в камеру сгорания реактивного привода 1 на боковой стороне диска 2 по одну сторону обода выполнен воздухозаборник 19 и по прямой соединен с камерой сгорания, а камера сгорания по прямой соединена с реактивным соплом закрепленном по другую сторону на ободе диска 2, что уменьшает сопротивление и уменьшает потери энергии; в полости диска 2 размещены торообразные емкости для топлива 10 и охладителя 11, упрочняющими тросами 13 закрепленными на диске 2, емкость 10 связана трубопроводом с форсунками 9, емкость 11 связана трубопроводом с форсункамл 8. через вал 3 проложены каналы для подпитки емкостей 10 и 11, это повышает надежность и улучшает динамическ1 ю характеристику, торообразные емкости с жидкостью гасят вибрацию и под давлением подают жидкость на форсунки в камеру сгорания и в рубашку охлаждения, что анулирует насосы и упрощает конструкцию; с целью увеличения КПД цикла и повышения надежности двигатель снабжен паровым котломутилизатором 14„выполненным в виде

1747731 (низкое давление) среды по кольцу движе- 30 ния реактивных сопел в паоовом котле-утилизаторе 14, где разреженная среда на срезе реактивного сопла резко повысила эффективность реактивной тяги и КПД кзмеры сгорания реактивного привода 1; для пропуска необходимого расхода воздуха в воздухозаборник 19 реактивного привода 1 выполнен кольцевой канал обечайкой 4, ободом и боковой поверхностью диска 2, лэббиринт ы уплотнением 18, ободом и боковой поверхностью диска 2, лэбиринтынм уплотнением 18, направляющими лопатками 5 и турбиной 6, котоэря расположена на валу 3 и связана с приводом через редуктор.

Реактивный ротаторный двигатель при- 45 водится в действие стартовым устройством — посредством вала 3 приведен во врз.цательное движение диск 2 с тораобразными емкостями 10 и 11, под действием центробежной силы.под давлением из тороабрзз ных емкостей 10 и 11 подается к форсункам 55

9 топливо и к форсункам 8 охладитель, В реактивном приводе 1 ат свечи зажигания топливная смесь в камере сгорания восплэменилзсь и газы, исходя из реактивного сокольца с окнами 15 для выхода газа, концентрично размещенного относительно обода диска 2 и имеющего полости 12 для циркуляции жидкости и парообразования с выходом пара на привод электрогенератора М 2, а на обращенных друг к другу поверхностях диска 2 и котла-утилизатора 14 установлены лабиринтные уплотнения 18, что в совокупности дает разреженную среду в зоне парового котла-утилизаторз 14 на выходе реактивного сопла, что увеличивает эффективность тяги реактивного привода 1, кроме того, увеличена эффективность утилизации тепловой энергии газов, исходящих из реактивного сопла реактивного привода 1, так как форма и кон центричное размещение парового котла-утилизатора 14 относительно обода с реактивными соплами диска 2 увеличило площадь парообрэзования по кольцу парового котла-утилизэтора, где получена возможность исходящим из реактивного сопла газам по прямой без потерь тепловой энергии втупать в контакт с поверхностью теплообмена парового котлз-утилизаторз с завыхрением, где уменьшена скорость выхода газа с выходных окон 15 и увеличено время теплообменэ по кольцу s пунктах теплообмена проихсодит периодическая турбулизация пограничного слоя, что резко повысило интенсивность теплообмена, и одновременно лабиринтным уплотнением 18 и выходными окнами 15 по кольцу, которые соединены с известной вытяжной дымовой трубой; обеспечено разрежение

25 пла, сообщили реактивной тягой вращение диску 2 и посредством выходного вала 3 приведен в действие электрогенератора N.

1, упрочняющие троссы 13, закрепленнь.е на диске 2, увеличили прочность и надежность устройства, Форсунки 8 в рубашке охлаждения реактивного приводз 1 выходными отверстиями ориентированы на поверхность камеры сгорания, а выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выходного сечения реактивного сопла, например, охладитель вода, под давлением распиленная струя воды из отверстий форсунок 8 разрушает образовавшуюся газовую (паровую) и рослой ку между поверхностью камеры сгорания и жидкостью охладителя и при темпеозтчое поверхности камеры сгорания 380-374 С при данной температуре обеспечена надежность конструктивных материалов на прочность) вода испаряется со взрывным характером, минуя фазу кипения и парообразование со взрывным характером исходит через выход рубашки охлаждения, сообщая прирост реактивной тяги реактивного привода 1, при этом не влияя нз температуру рабочих газов внутри реактивного сопла; необходимое количество пропуска расхода воздуха в камеру сгорания реактивного привода 1 обеспечил воздухозаборник

19 при помощи компрессора: 15 частей воздуха и одна часть керосина в камере сгорания дают температуру горения С, что, увеличило тягу, так как тяга растет с температурой газов. Получен прирост реактивной тяги, что увеличило мощность нз валу 3, который привел в действие электрогенератор

N 1, Hî в исходящих газах из сопла реактивного привода 1 содержится до 70% тепловой энергии, концентричное размещение парового котла-утилизатора t4 относительно обода с реактивными соплами диска 2 реэко повысило эффективность утилизации тепловой энергии, при вращении диска 2 исходящие газы из сопла реактивного привода 1 в виде факела пламени по прямой без потерь тепловой энергии соприкасаются с развитой поверхнс:.-,тью теплообменных элементов полостей 12 по кольцу с завихрением и выходят с малой скоростью через выходные окна 15 по кольцу в вытяжную дымовую грубу охлажденными, что увеличило количество получаемого пара в единицу времени GT единицы топлива, полученный пар посредством парового двигателя при-. вел в действие электрогенератор N". 2, Подпитка емкостей 10 и 11 производится через каналы, которые проложены через вал 3, кэк в стэтическом,так и в динамическом состоянии. Ось вращения вала 3 распо1747731 ложена в вертикальной плоскости, что улучшило динамическую характеристику устройства.

Формула изобретения

Реактивный ротаторный двигатель, содержащий компрессор с реактивным приводом, выполненным в виде камер сгорания, каждая из которых имеет реактивное сопло, закрепленное на ободе полого диска, периферийную.турбину, связанную по газу с выходом реактивного привода, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью увеличения КПД цикла и повышения надежности, двигатель снабжен паровым котлом-утилизатором, выполненным в виде кольца с окнами для выхода газа, концентрично размещенного относительно обода диска и имеющего полости для циркуляции жидкости, торообразными емкостями для топлива и охладителя, разме5 щенными в полости диска, упрочняющими тросами, закрепленными на диске, реактивный привод снабжен рубашкой охлаждения и установленными в ней форсунками подачи охладителя, выходные отверстия которых

10 ориентированы на поверхность камеры сгорания, причем выход из рубашки охлаждения совмещен с плоскостью выходного сечения реактивного сопла, а на обращенных друг к другу поверхностях диска и кот15 ла-утилизэтора установлены лабиринтные уплотнения.

1747731

Составитель Е. Гарбуз

Редактор H.Êàìåíñêàÿ Техред M.Mîðãåíòàë Ко ектор М.Демчик рр

Заказ 2485

0 етениям и открь гиям при ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открь

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 т "Патент", г. Ужгоргд, ул,Гагарина, I01

Производственно-издательский комбинат Пате