Электростатическое пылезащитное устройство газотурбинного двигателя

 

Использование: во входных устройствах летательных аппаратов. Сущность изобретения: воздействие на траекторию движения кремневых составляющих песка и вывод их за пределы воздухоразборника. 3 ил.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к пылезащитным устройствам для предотвращения попадания в вертолетный ГТД кремниевых составляющих песка, наносящих наибольший ущерб геометрическим и аэродинамическим характеристикам компрессора. Целью изобретения является создание пылезащитного устройства (ПЗУ) активного типа, имеющего меньшие потери полного давления на нем и большую степень очистки воздуха по сравнению с прототипом, что должно обеспечить полную выработку назначенного ресурса двигателями. Анализ состава почв свидетельствует о том, что основными компонентами почв являются кремниевые составляющие песка (кремнезем, кварц). Именно кремниевые составляющие в силу своей процентной многочисленности (50-90%) и в силу своей плотности (2600 кг/м³) и микротвердости (11000 Н/мм²) наносят основной ущерб элементам проточной части вертолетных ГТД в эксплуатации. Для достижения указанной цели предлагается электростатическое пылезащитное устройство (ЭСПЗУ), в котором реализуется возможность управлять траекториями кремниевых составляющих песка за счет силового воздействия на эти частицы, имеющие природный электрический заряд, в электростатическом поле. Изобретение поясняется фиг. 1-3. Электростатическое поле создается между двумя электродами. Функцию электрода положительной полярности выполняет обечайка воздухозаборника 1 (фиг. 1). Электрод отрицательной полярности представляет собой центральное тело 2 с вертикальными и горизонтальными стойками 3, которыми оно закрепляется в канале. Обечайка воздухозаборника и центральное тело со стойками образуют воздухозаборный канал двигателя, который заканчивается разделителем потока 4, предназначенным для разделения потока на первичный (очищенный от пыли) и вторичный (с частицами песка и пыли). Стойки выполнены в виде трехслойных пластин (фиг. 2). Внешние пластины стоек совместно с центральным телом и обечайкой образуют проточную часть воздухоподводящего канала. Внутренний слой выполняется гофрированным из тонкого листового металла. Гофрированный профиль используется для осуществления эффекта "стекания" зарядов, который в конечном итоге увеличивает местную напряженность поля. Также трехслойными выполнены центральное тело и внутренняя обечайка воздухозаборника. ЭСПЗУ содержит (фиг. 3) обечайку 1, к которой крепится центральное тело 2 при помощи вертикальных и горизонтальных стоек 3. За центральным телом устанавливается разделитель потока 4. К разделителю потока крепятся пылеотводящие патрубки 5, которые перекрываются после отключения ЭСПЗУ при помощи кольцевой заслонки 6. Кроме того, перед и за вертикальной и горизонтальной пластинами внутренний корпус воздухозаборника имеет радиальные расчленения, в которые жестко вставляются прокладки 7 из диэлектрика, выполняющие функцию изоляторов. К стойкам и центральному телу подводится отрицательная фаза от блока питания 8, а к обечайке воздухозаборника положительная. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Кремниевые составляющие песка, обладающие природным отрицательным зарядом (т. е. не требующие специальной зарядки), попадая с потоком воздуха в электростатическое поле, взаимодействуют с ним через кулоновскую силу, направленную перпендикулярно потоку. В этом случае под действием кулоновской силы частицы искривляют свою траекторию и отводятся к стенкам обечайки воздухозаборника. Далее частицы через разделитель потока и пылеотводящие патрубки выводятся за пределы воздухозаборника. Направление кулоновской силы обусловлено знаками заряженных поверхностей, между которыми существует электростатическое поле, и знаком заряда частицы, а величина этой силы зависит от напряженности электростатического поля и величины заряда частицы. Причем величина кулоновской силы может регулироваться. По сравнению с прототипом, где сепарация пылевых частиц из потока воздуха осуществляется за счет инерции при движении этих частиц в искривленных каналах, в ЭСПЗУ сепарация осуществляется под действием кулоновской силы. Отличие состоит в том, что инерционные силы заметно проявляются у частиц больших размеров (диаметром 500 мкм и более), а траектории движения частиц с диаметром менее 100 мкм близки к линиям тока воздуха. Поэтому в ПЗУ инерционного типа трудно добиться высотой степени очистки воздуха от пыли при невысоком уровне потерь полного давления. В ЭСПЗУ изменение траектории движения частиц осуществляется под действием кулоновской силы, величину и направление которой можно регулировать, при этом нет необходимости в искривлении воздухозаборных каналов и, следовательно, нет гидравлических потерь связанных с поворотом потока. Таким образом, сущность изобретения состоит в том, что в зависимости от запыленности воздуха и состава почвы в местах выполнения задач вертолетами возможно изменение характеристик ЭСПЗУ, нет необходимости в предварительной зарядке частиц, отсутствуют осадительные электроды (т. е. не требуется очистки электродов от пыли), т. к. частицы не улавливаются, а вследствие искривления траектории движения отводятся к обечайке воздухозаборника и удаляются за его пределы.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПЫЛЕЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащее размещенные в корпусе положительный и отрицательный электроды, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь полного давления и повышения эффективности устройства при работе на запыленном кремниевыми составляющими песка воздухе и при установке его в воздухозаборнике двигателя с вертикальным и горизантальными стойками, закрепленными на центральном теле, корпус снабжен диэлектрическими прокладками, на его внутренней поверхности перед и за вертикальными стойками выполнены радиальные пазы, а прокладки установлены в последние, электроды выполнены в виде обечаек и размещенных за ними гофрированных пластин, причем отрицательный электрод размещен на центральном теле, вертикальных и горизонтальных стойках, а положительный электрод на внутренней поверхности корпуса между диэлектрическими прокладками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3