Устройство для охлаждения газотурбинной установки



Устройство для охлаждения газотурбинной установки
Устройство для охлаждения газотурбинной установки
Устройство для охлаждения газотурбинной установки

 


Владельцы патента RU 2460893:

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" (RU)

Изобретение относится к газотурбостроению и может быть использовано в агрегатах, использующих в качестве привода газотурбинную установку. Устройство для охлаждения газотурбинной установки содержит шумотеплозащитный кожух, образующий с корпусом двигателя газотурбинной установки кольцевую камеру, блок вентиляторов, газосвязанный с ним кольцевой коллектор с отверстиями, обращенными в сторону охлаждаемой поверхности двигателя газотурбинной установки. Отверстия в кольцевом коллекторе ориентированы таким образом, что их оси параллельны продольной оси двигателя газотурбинной установки, а в кольцевой камере за охлаждаемой поверхностью двигателя газотурбинной установки размещен кольцевой приемник отработанного (нагретого) воздуха, сообщающийся с внешней средой. Изобретение направлено на организацию равномерного обтекания потоком воздуха корпуса двигателя без образования застойных зон, что позволит обеспечить равномерный теплосъем с нагретой поверхности, исключить появление несимметричных деформаций в стенке статора и, соответственно, исключить возникновение несоосности подвижной и неподвижной частей двигателя, тем самым повысить надежность работы двигателя и установки в целом. 3 ил.

 

Изобретение относится к газотурбостроению и может быть использовано в агрегатах, использующих в качестве привода газотурбинную установку (ГТУ). Наличие в составе газотурбинной установки газотурбинного двигателя требует постоянного гарантированного его охлаждения.

Известно устройство для охлаждения газотурбинной установки, содержащее шумотеплозащитный кожух, образующий с корпусом двигателя кольцевую камеру, блок вентиляторов, газосвязанный с ним кольцевой коллектор с отверстиями, направленными на охлаждаемую поверхность ГТУ. Отработанный (нагретый) воздух выводится из-под кожуха через газоход с разворотом на 90° (см. патент РФ №2161715).

Недостатки известного устройства связаны с особенностью конструкции газотурбинного двигателя. Так, между лопатками ротора и стенкой статора устанавливаются минимальные зазоры, которые в заводских условиях достигаются методом притирки и сохраняются в работающем двигателе только при обеспечении соосности подвижной и неподвижной частей (ротора и статора). Из опыта отработки ГТУ было выявлено, что неравномерное охлаждение наиболее нагретого участка двигателя приводило к искривлению статора, нарушению соосности двух взаимодействующих частей и, как следствие, «прижогу» кромок лопаток ротора о поверхность статора, разрушению теплозащитного материала в этих зонах. Недостатком известного устройства является именно неравномерное охлаждение двигателя, которое может быть вызвано двумя факторами:

- воздействие струи воздуха под углом к охлаждаемой поверхности (приводит к отражению струи и появлению ниже угла отражения зоны более слабого съема тепла);

- поворот струи в выпускной газоход на 90° (приводит к образованию «теневых» (застойных) зон, в которых уже нагретый воздух не обеспечивает теплосъем с нагретой поверхности).

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение равномерного охлаждения поверхности двигателя по длине и периметру в каждом сечении за счет равномерного обтекания воздухом корпуса двигателя, исключения застойных зон.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве для охлаждения газотурбинной установки (ГТУ), содержащей шумотеплозащитный кожух, образующий с корпусом двигателя ГТУ кольцевую камеру, блок вентиляторов, газосвязанный с ним кольцевой коллектор с отверстиями, обращенными в сторону охлаждаемой поверхности двигателя ГТУ, отверстия в кольцевом коллекторе ориентированы таким образом, что их оси параллельны продольной оси двигателя ГТУ, а в кольцевой камере за охлаждаемой поверхностью двигателя ГТУ размещен кольцевой приемник отработанного (нагретого) воздуха, сообщающийся с внешней средой.

На фиг.1, 2, 3 показана схема предлагаемого устройства.

Устройство для охлаждения газотурбинной установки (ГТУ) содержит шумотеплозащитный кожух 1, образующий с корпусом двигателя 2 ГТУ кольцевую камеру 3, блок вентиляторов 4, газосвязанный с ним кольцевой коллектор 5 с отверстиями 6, обращенными в сторону охлаждаемой поверхности 7 двигателя ГТУ, кольцевой приемник 8 отработанного (нагретого) воздуха, размещенного в кольцевой камере 3 за охлаждаемой поверхностью 7 и сообщающийся с внешней средой газоходом 9.

Устройство функционирует следующим образом.

Охлаждающий воздух из блока вентиляторов 4 под напором поступает в кольцевой коллектор 5 и через отверстия 6 входит в кольцевую камеру 3, равномерно обтекает корпус двигателя 2 и его охлаждаемые поверхности 7, поступает в кольцевой приемник 8 и через газоход 9 выходит наружу.

Организация равномерного обтекания потоком воздуха корпуса двигателя без образования застойных зон позволит обеспечить равномерный теплосъем с нагретой поверхности, исключить появление несимметричных деформаций в стенке статора и, соответственно, исключить возникновение несоосности подвижной и неподвижной частей двигателя, тем самым повысить надежность работы двигателя и установки в целом.

Устройство для охлаждения газотурбинной установки (ГТУ), содержащее шумотеплозащитный кожух, образующий с корпусом двигателя ГТУ кольцевую камеру, блок вентиляторов, газосвязанный с ним кольцевой коллектор с отверстиями, обращенными в сторону охлаждаемой поверхности двигателя ГТУ, отличающееся тем, что отверстия в кольцевом коллекторе ориентированы таким образом, что их оси параллельны продольной оси двигателя ГТУ, а в кольцевой камере за охлаждаемой поверхностью двигателя ГТУ размещен кольцевой приемник отработанного (нагретого) воздуха, сообщающийся с внешней средой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двухконтурным газотурбинным двигателям, а именно к системе охлаждения турбин этих двигателей. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. .

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в газоперекачивающих агрегатах, газотурбинных электростанциях и других энергетических системах, в которых используются газотурбинные установки в качестве привода.

Изобретение относится к авиадвигателестроению. .

Изобретение относится к газотурбинному двигателю с осью X, содержащему от входа к выходу компрессор высокого давления, ротор которого содержит выходной обтекатель (4), диффузор (3), продолженный сзади со стороны оси Х внутренним кожухом (5), расположенным радиально снаружи от указанного выходного обтекателя компрессора, камеру сгорания, расположенную радиально снаружи от указанного внутреннего кожуха диффузора, и турбину высокого давления, ротор которой соединен с выходным обтекателем компрессора при помощи соединительной муфты, при этом между внутренним кожухом диффузора и выходным обтекателем компрессора сформирована подкамерная полость, которая находится на выходе разгрузочного лабиринта (13), и в которой в направлении от входа к выходу циркулирует охлаждающий воздух.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения и позволяет повысить надежность и экономичность двигателя за счет уменьшения потерь в тракте.

Изобретение относится к способу и устройству управления тепловыми выбросами летательного аппарата, содержащему планер (110) и силовую установку (112)

Изобретение относится к системам охлаждения турбин двухконтурных газотурбинных двигателей воздушной средой

Двухконтурный газотурбинный двигатель (ГТД) содержит компрессор, камеру сгорания, турбину, содержащую охлаждаемую ступень с сопловым аппаратом с полостями над и пол ним, и ротор турбины с охлаждаемым рабочим колесом и аппаратом закрутки перед ним. Статор турбины содержит по меньшей мере два корпуса турбины с полостями между ними. Система регулирования радиального зазора содержит кольцевую вставку над рабочим колесом турбины. Полость над сопловым аппаратом соединена трубопроводом отбора воздуха, содержащим регулятор расхода с выходом из компрессора. Одна из полостей между корпусами турбины соединена трубопроводом, содержащим второй регулятор расхода с промежуточной ступенью компрессора. Система регулирования радиального зазора содержит бортовой компьютер и датчики измерения радиального зазора, регулятор расхода, приводы клапанов и датчики измерения радиального зазора соединены электрическими связями. Расход охлаждающего воздуха для охлаждения ротора турбины изменяют в зависимости от режима работы ГТД, а при достижении радиального зазора нулевого значения включают максимально возможный расход для охлаждения турбины независимо от режима работы ГТД. Достигается эффективное регулирование радиальных зазоров в турбине на всех режимах. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 16 ил.

Способ регулирования радиального зазора в турбине двухконтурного газотурбинного двигателя включает охлаждение ротора воздухом высокого давления, отбираемым из-за компрессора, и статора воздухом второго контура. Для охлаждения статора турбины используют часть расхода воздуха второго контура, который отбирают, используя воздухозаборник, и увеличивают скорость охлаждающего воздуха в тракте охлаждения статора турбины. Измеряют радиальный зазор и в зависимости от его величины производят изменение расхода охлаждающего воздуха для охлаждения статора турбины. Использованный воздух сбрасывают во второй контур или после турбины. Двухконтурный газотурбинный двигатель содержит компрессор, камеру сгорания, охлаждаемую турбину. Статор турбины выполнен охлаждаемым воздухом второго контура. Система подачи охлаждающего статор воздуха выполнена в виде воздухозаборника, установленного во втором контуре, и регулятора расхода с приводом, и также содержит бортовой компьютер и датчики измерения радиального зазора. Привод регулятора расхода и датчики измерения радиального зазора соединены электрическими связями с бортовым компьютером. Достигается эффективное регулирование радиальных зазоров в турбине на всех режимах, повышение тяги двигателя на взлетном и форсажном режиме, повышение КПД и надежности турбины. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к энергетике. Турбина содержит первую внутреннюю стенку, вторую внутреннюю стенку, внутреннюю обшивку и защитный элемент. Первая внутренняя стенка и вторая внутренняя стенка устанавливаются на внутреннюю обшивку. Первая внутренняя стенка и вторая внутренняя стенка расположены с тем, чтобы внутренний объем, через который может течь рабочая текучая среда турбины, отделялся от внешнего объема, через который может течь охлаждающая текучая среда. Первая внутренняя стенка, вторая внутренняя стенка и внутренняя обшивка расположены относительно друг друга с тем, чтобы полость формировалась во внешнем объеме. Защитный элемент расположен внутри полости с тем, чтобы защитный элемент разделял полость на внутреннюю область и внешнюю область, которая сформирована в радиально внешнем положении в сравнении с внутренней областью. Изобретение позволяет обеспечить эффективное охлаждение частей турбины. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Газотурбинный двигатель содержит по меньшей мере одну охлаждаемую ступень турбины с сопловым аппаратом с полостями над ним и под ним, системы охлаждения ротора и статора турбины, корпус турбины и систему регулирования радиального зазора. Корпус турбины выполнен состоящим из внешнего корпуса и внутренней оболочки с по меньшей мере одной кольцевой вставкой, установленной между ними. Системы охлаждения ротора и статора каждой ступени турбины выполнены независимыми, содержащими магистрали отбора охлаждающего воздуха и регуляторы расхода, но все магистрали отбора охлаждающего воздуха соединены с полостью за компрессором. Газотурбинный двигатель может содержать бортовой компьютер и датчики измерения радиального зазора над каждым рабочим колесом всех охлаждаемых ступеней турбины, соединенные электрическими связями с бортовым компьютером. Каждая кольцевая вставка может быть выполнена пустотелой. Внутренняя полость каждой кольцевой вставки может быть заполнена теплоаккумулирующим веществом. Достигается эффективное регулирование радиальных зазоров в турбине на всех режимах, повышение тяги двигателя на взлетном и форсажном режиме, повышение КПД и надежности турбины. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Противообледенительная система газотурбинного двигателя содержит теплообменник, установленный в проточной части двигателя перед входом в компрессор двигателя. Воздух, отбираемый за последней ступенью компрессора, через теплообменник подается в систему охлаждения турбины. Степень повышения давления в компрессоре более 25, а расход воздуха, отбираемого от компрессора, составляет δ=(0,05÷0,07)·(1+m), где δ - доля отбираемого от компрессора воздуха; m - степень двухконтурности двигателя. Между теплообменником и компрессором установлена защитная сетка. Противообледенительная система защищает двигатель от попадания льда и других посторонних предметов, улучшает тяговые и расходные характеристики двигателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике. Способ регулирования помпажа для газотурбинного двигателя, включающий в себя предоставление газотурбинного двигателя, имеющего компрессор, камеру сгорания, ниже по потоку от компрессора, с трактом горячих газов, турбину ниже по потоку от камеры сгорания, с трактом горячих газов, причём регулируют выпускной поток из компрессора, на основании контроля в целях регулирования для исключения условия помпажа, и направление выпускного потока по меньшей мере к одному из трактов горячих газов, чтобы обходить по меньшей мере часть камеры сгорания. Также представлен газотурбинный двигатель для осуществления способа согласно изобретению. Изобретение позволяет газовой турбине работать с улучшенной эффективностью, а также позволяет активно предотвращать помпаж компрессора. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. Газотурбинный двигатель включает компрессор и двухступенчатую турбину, компрессор низкого давления, на выходе которого установлен компрессор. В двухступенчатой турбине внутренняя полость сопловой лопатки второй ступени на входе соединена с промежуточной ступенью компрессора через заслонку регулирования расхода охлаждающего воздуха. Двухступенчатая турбина также снабжена системой обдува внешней поверхности ее наружного корпуса. Система обдува на входе подключена к механизму переключения потоков воздуха, вход которого соединен с выходом компрессора и выходом компрессора низкого давления. Изобретение позволяет повысить надежность и экономичность газотурбинного двигателя за счет уменьшения радиальных зазоров между статором и ротором турбины. 2 ил.

Устройство подвода охладителя к охлаждаемым рабочим лопаткам высокотемпературной газовой турбины содержит аппарат закрутки охладителя и рабочее колесо с охлаждаемыми рабочими лопатками, в ножке хвостовика которых расположены приемные каналы, в совокупности образующие кольцевой приемный канал. Входная часть приемного канала, расположенного в ножке хвостовика каждой охлаждаемой рабочей лопатки, выполнена между радиальными стенками ножки хвостовика этой лопатки, расположенными со стороны корыта и спинки, и окружными стенками ножки хвостовика этой лопатки. Выходная часть приемного канала сопряжена с каналами охлаждения этой лопатки. Такая конструкция позволяет осуществить подвод охладителя в каналы охлаждения рабочих лопаток с уменьшением гидравлических потерь и подогрева охладителя, обеспечивая увеличение эффективности охлаждения рабочих лопаток. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх