Газотурбинный двигатель



Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель
Газотурбинный двигатель

 


Владельцы патента RU 2463464:

Колобанова Галина Николаевна (RU)

Газотурбинный двигатель содержит расположенные в корпусе ротор с камерами сгорания и турбину. Корпус имеет крышку. Ротор неподвижно соединен с валом двигателя. Турбина опирается на вал с возможностью ее свободного вращения вокруг вала и установлена в корпусе турбины. Ротор установлен в корпусе ротора. Корпуса ротора и турбины жестко соединены друг с другом. Камеры сгорания ротора расположены по окружности ротора и каждая из них имеет на одной стороне отверстие для подачи в нее рабочей смеси, а на другой стороне - сопло. Между ротором и турбиной установлен жестко соединенный с корпусом турбины и корпусом ротора разделительный диск с окнами. Каждое из окон образует канал, сообщающий камеры сгорания ротора с рабочей полостью турбины. Турбина содержит расположенный вокруг вала барабан и расположенную в барабане полую опору, которая жестко связана с барабаном и установлена на подшипниках на валу двигателя с возможностью ее вращения вокруг вала. Крышка корпуса двигателя имеет удлиненную вдоль вала часть и в ней установлен редуктор. Вал редуктора соединен зубчатой передачей с барабаном посредством зубчатого венца, выполненного на конце хвостовой части крышки барабана. Выходной промежуточный вал редуктора имеет средство для соединения этого вала с масляным насосом и компрессором. Изобретение направлено на повышение надежности двигателя. 2 з.п. ф-лы, 32 ил.

 

Представленное в данном описании техническое решение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к роторным двигателям, роторы которых имеют камеры сгорания постоянного объема, при этом такие двигатели функционально и конструктивно сопряжены с газовыми турбинами, а также с компрессорами, рабочие полости которых, как правило, через смесители рабочей смеси сообщены с рабочими камерами ротора.

Известны газотурбинные установки, каждая из которых содержит корпус с камерами сгорания, турбину и компрессор, при этом последний через смеситель рабочей смеси сообщен с камерами сгорания, которые сообщены с полостью турбины, в которой расположены ее лопатки, а вал компрессора соединен с валом турбины («Газотурбинные установки со сгоранием при постоянном объеме», Г.В.Жирицкий, «Установки со сгоранием при постоянном объеме», «Государственное энергетическое издательство». М.-Л., 1948, с.37.; Я.И.Шнеэ, «Газовые турбины». М.: «Машгиз», 1960, с.11).

Известны также газотурбинные двигатели, каждый из которых содержит корпус, в корпусе расположен ротор с рабочими камерами, расположенными по окружности ротора, с одной стороны каждая камера имеет отверстие для введения в нее рабочей смеси, с другой стороны камера имеет сопло, расположенное под углом к оси камеры, ротор закреплен на валу, на котором закреплена турбина с лопатками на ее периферии (RU 2147341 C1, опубл. 2000.04.10; RU 2096639 C1, 1997.11.20; RU 2282734 C2, 2006.08.27 и RU 2263805 C2, 2005.11.10).

Аналогичные технические решения представлены в описаниях газотурбинных двигателей GB 569534, US 3899874 и GB 2216956, в каждом из которых в корпусе расположен ротор с рабочими камерами, расположенными по окружности ротора, с одной стороны каждая камера имеет отверстие для введения в нее рабочей смеси, с другой стороны камера имеет выходное отверстие, при этом ротор закреплен на валу, на котором закреплена турбина с лопатками.

В известных газотурбинных двигателях значительная часть мощности затрачивается на механические потери, которые связаны с преобразованием энергии газов в крутящий момент на валу двигателя, при этом имеющиеся в известных решениях средства преобразования энергии существенно усложняют конструкцию двигателей.

Близким техническим решением к данному изобретению является газотурбинный двигатель, содержащий расположенные в корпусе ротор с камерами сгорания и турбину, которые установлены на одном валу, камеры сгорания расположены по окружности ротора и каждая из них имеет на одной стороне отверстие для подачи в нее рабочей смеси, а на другой стороне - сопло, в корпусе между ротором и турбиной установлен связанный с корпусом распределительный диск с окнами, каждое из которых образует канал, сообщающий камеры сгорания ротора с рабочей полостью турбины, в которой расположены ее лопатки (RU 85559 U1, 10.08.2009 и RU 2393363 C, 27.06.2010 одного и того же заявителя).

В этих технических решениях не в полной мере осуществлено охлаждение двигателя, что отрицательно влияет на надежность его работы, при этом в известном двигателе не раскрыты средства синхронизации работы ротора и турбины, что также отрицательно влияет на надежность двигателя.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности двигателя.

Указанный технический результат получен газотурбинным двигателем, содержащим расположенные в корпусе ротор с камерами сгорания и турбину, корпус имеет крышку, ротор неподвижно соединен с валом двигателя, а турбина опирается на вал с возможностью ее свободного вращения вокруг вала, турбина установлена в корпусе турбины, ротор установлен в корпусе ротора, корпуса ротора и турбины жестко соединены друг с другом, камеры сгорания ротора расположены по окружности ротора и каждая из них имеет на одной стороне отверстие для подачи в нее рабочей смеси, а на другой стороне - сопло, между ротором и турбиной установлен жестко соединенный с корпусом турбины и корпусом ротора разделительный диск с окнами, каждое из которых образует канал, сообщающий камеры сгорания ротора с рабочей полостью турбины, турбина содержит расположенный вокруг вала барабан и расположенную в барабане полую опору, которая жестко связана с барабаном и установлена на подшипниках на валу двигателя с возможностью ее вращения вокруг вала, крышка корпуса двигателя имеет удлиненную вдоль вала часть и в ней установлен редуктор, вал которого соединен зубчатой передачей с барабаном посредством зубчатого венца, выполненного на конце хвостовой части крышки барабана, а выходной промежуточный вал редуктора имеет средство для соединения этого вала с масляным насосом и компрессором.

Между наружной поверхностью барабана и внутренней поверхностью корпуса турбины образована полость для отвода от лопаток турбины отработавшего газа, между внутренней поверхностью барабана и наружной поверхностью полой опоры образована воздушная охлаждающая полость для прохождения через нее охлаждающего воздуха, а в полой опоре образована масляная полость для прохождения через нее масла.

В разделительном диске выполнены сообщенные между собой охлаждающие водяные радиальные каналы и кольцевой канал, в валу выполнен центральный водяной канал и отходящие от него радиальные каналы, в роторе выполнены окна для охлаждающей воды, кольцевая полость, радиальные каналы и водяная полость, сообщенные между собой и с верхним и нижним каналами в корпусе ротора, служащими для сообщения с насосом подачи воды в двигатель.

На фиг.1 показан газотурбинный двигатель в продольном разрезе;

на фиг.2 - схема соединения компрессора с двигателем;

на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1;

на фиг.4 - задняя часть двигателя с трубами отвода газов и охлаждающего воздуха;

на фиг.5 - передняя часть двигателя с трубами для отвода масла;

на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг.5;

на фиг.7 - схема соединения компрессора с двигателем;

на фиг.8 - схема соединения смесителя с двигателем;

на фиг.9 - крышка двигателя во взаимодействии с компрессором и смесителем;

на фиг.10 - камера сгорания двигателя с направляющим окном в момент рабочего хода (развертка);

на фиг.11 - положения камеры сгорания в момент ее продувки и запала рабочей смеси (развертка);

на фиг.12 - сечение В-В на фиг.11;

на фиг.13 - передняя часть двигателя с элементами системы водяного охлаждения;

на фиг.14 - сечение Г-Г на фиг 13;

на фиг.15 - схема системы водяного охлаждения двигателя;

на фиг.16 - ротор двигателя в поперечном сечении;

на фиг.17 - ротор в продольном сечении;

на фиг.18 - разделительный диск двигателя;

на фиг.19 - ротор двигателя, вид сзади;

на фиг.20 - ротор двигателя, вид спереди;

на фиг.21 - задняя часть передней крышки двигателя;

на фиг.22 - место Д на фиг.18;

на фиг.23 - место И на фиг.22;

на фиг.24 - сечение К-К на фиг.23;

на фиг.25 - разделительный диск в поперечном сечении;

на фиг.26 - сечение Л-Л на фиг.25;

на фиг.27 - схема расположения уплотнительных колец ротора;

на фиг.28 - ротор двигателя в увеличенном виде;

на фиг.29 - место М на фиг.28;

на фиг.30 - разделительный диск и ротор во взаимодействии;

на фиг.31 - сечение П-П на фиг.30;

на фиг.32 - развертка ротора с камерами сгорания (левая и правая стороны).

Газотурбинный двигатель содержит ротор 1 (фиг.1), параллельно с ротором в корпусе 2 установлена нижеописанная турбина, между ротором и турбиной установлен разделительный диск 3. Ротор расположен в корпусе 4 и закреплен неподвижно на валу 5, на конце которого закреплено зубчатое колесо 6, находящееся в зацеплении с зубчатой шестерней нижеописанного редуктора. Корпус 4, разделительный диск 3 и корпус 2 турбины жестко соединены друг с другом.

Двигатель имеет переднюю крышку 7, жестко соединенную с корпусом 4 ротора. В роторе 1 выполнено множество закрытых крышкой 7 камер 8 сгорания рабочей смеси топлива. Каждая камера 8 при работе двигателя сообщается в заданном порядке с направляющими окнами 9, выполненными в разделительном диске 3. Каждое направляющее окно 9 сообщено с полостью 10, образованной внутренней поверхностью 11 корпуса 2 турбины.

Двигатель имеет заднюю крышку 12, которая закрывает с торца корпус 2 турбины. По существу крышка 12 является продолжением корпуса двигателя, поскольку она жестко соединена с корпусом 2 турбины. Таким образом, передняя крышка 7, корпус 4 ротора, разделительный диск 3, корпус 2 турбины и задняя крышка 12 двигателя в соединении друг с другом образуют в жесткий корпус двигателя. При этом крышка 12 двигателя является также крышкой турбины. Крышка 12 двигателя имеет сложную объемную форму, внутри которой расположен нижеописанный редуктор двигателя. Вал 5 соединен через закрепленное на нем зубчатое колесо 6 с промежуточным валом 13, который по существу является валом отбора мощности.

В неподвижном корпусе 2 турбины с возможностью вращения установлен барабан, на котором жестко закреплены лопатки 14 турбины. Параллельно этим лопаткам на корпусе 2 турбины закреплены лопатки 15. Турбина по существу представляет собой полую цилиндрическую деталь, условно названную в данном описании барабаном 16, на наружной поверхности которого закреплены лопатки 14. В примере исполнения двигателя лопатки 14 образуют собой ряды, а лопатки 15 расположены между рядами лопаток 14.

На фиг.2 условно изображены воздуховоды 17 для подачи от компрессора 18 сжатого воздуха к системе питания двигателя рабочей топливной смесью. Компрессор может быть установлен на раме двигателя или он может находиться за пределами рамы двигателя. В качестве примера исполнения в представленной конструкции вал компрессора соединен с промежуточным валом 13 редуктора муфтой.

В нижней части корпуса 4 ротора (фиг.1) выполнен канал 19 для отвода горячей воды от водяной кольцевой полости 20, которая выполнена в корпусе 4 ротора и расположена вокруг ротора 1. В верхней части корпуса 4 выполнен канал 19 для отвода пара от водяной кольцевой полости 20.

Барабан 16 турбины имеет жестко прикрепленную к нему крышку 21 барабана, имеющую хвостовую круглую часть, которая расположена в центральном отверстии задней крышки 12 двигателя. В задней крышке 12 в нижней ее части имеется углубление, образующее заполненный маслом картер 22 двигателя, который сообщен каналом 23 с системой смазки двигателя. В картере 22 расположено ведущее зубчатое колесо 6 редуктора, находящееся в зацеплении шестернями редуктора, погруженными в масло картера.

Двигатель имеет трубу 24, которая сообщена с воздушной полостью 10 турбины. Труба 24 служит для отвода из этой полости отработавших газов. Двигатель имеет трубу 25, которая сообщена с полостью барабана 16. Труба 25 служит для отвода из полости барабана охлаждающего воздуха. Двигатель имеет масляный насос 26, который каналом 23 и трубками сообщен с местами смазки двигателя. В полости барабана 16 закреплен вентилятор 27 турбины для прокачки через двигатель охлаждающего воздуха.

В разделительном диске 3 (фиг.6) выполнен штуцер 28 подвода в канал диска 3 охлаждающей воды или иной охлаждающей жидкости. В разделительном диске 3 имеются также воздухозаборные камеры 29 для забора воздуха из атмосферы.

Масляный насос 26 (фиг.1) соединен с промежуточным валом 13 посредством шестерен (не показаны), рабочая полость масляного насоса сообщена трубками с масляным штуцером 30, установленным в передней крышке 7 двигателя. Штуцер 30 сообщен с местами смазки двигателя, в частности с подшипниками двигателя, через соответствующие каналы, откуда масло возвращается в масляный насос 26 по масляным трубкам 31.

На фиг.9 показаны штуцеры 32 продувки камер сгорания двигателя и штуцеры 33 подачи рабочей смеси в камеры сгорания, ввинченные в отверстия передней крышки 7 двигателя. Схематично на фиг.9 показаны также запальники 34 или свечи зажигания рабочей смеси, которые располагаются в резьбовых отверстиях передней крышки 7. Запальники 34 расположены на противоположных сторонах ротора 1 (фиг.11) в передней крышке 7 и в разделительном диске 3. Штуцеры 33 (фиг.9) сообщены со смесителем 35 через диффузор 36. В смесителе воздух смешивается с топливом и полученная рабочая смесь под давлением подается в форсунки (не показаны), откуда она по воздуховодам 17 поступает в рабочие камеры 8 (фиг.1).

Между передней крышкой 7 двигателя и разделительным диском 3 в корпусе 4 выполнена полукруглая выемка 37 (фиг.13), расположенная вокруг ротора 1 и вокруг камер 8 сгорания ротора. Каждая камера 8 сгорания ротора (фиг.10) имеет сопло 38, сообщающееся с полостью 10 турбины при ее вращении, в которой расположены лопатки 14 турбины.

В роторе выполнены каналы 39 для циркуляции в них воды системы охлаждения камер 8 сгорания и двигателя, а в разделительном диске 3 выполнены каналы 40 для циркуляции в диске 3 воды системы охлаждения разделительного диска и двигателя. Каналы 40 служат для охлаждения разделительного диска 3 и его окон 9, при этом каналы 40 сообщены с каналами 19 (фиг.13) системы водяного охлаждения двигателя. Кольцевая полость 20 расположена на периферии ротора 1 между передней крышкой 7 двигателя и разделительным диском 3. Система водяного охлаждения также включает множество каналов для прохождения по ним воды под давлением, получаемым от нижеуказанного водяного насоса, который установлен отдельно от двигателя или на двигателе и кинематически связан с валом 5 двигателя.

Двигатель имеет редуктор, ведущее зубчатое колесо 6 которого (фиг.1) закреплено на валу 5 и находится в зацеплении с шестерней 41 (фиг.4), которая выполнена в блоке с шестерней 42, предающей вращение от барабана 16 турбины, через зубчатый венец 43, который выполнен на конце круглой хвостовой части крышки 21.

Разделительный диск 3 через верхние воздуховоды 17, показанные на фиг.8, сообщен со штуцерами 32 и с компрессором 18, подающим воздух в камеры сгорания ротора, при этом в разделительном диске имеются воздушные продувочные каналы 44 (фиг.12) для продувки камер 8 сгорания ротора после сгорания в них рабочей смеси. Через каналы 44 газ отводится в атмосферу.

Барабан 16 турбины 2 включает соединенную с ним трубчатую деталь, условно названную в данном описании трубчатой опорой 45 (фиг.1), которая опирается на подшипники, установленные на валу 5 двигателя. Опора 45 названа опорой потому, что она служит для опирания на нее барабана 16. Опора 45 установлена на подшипниках на валу 5 двигателя так, как это показано на фиг.1.

Таким образом, турбина включает опору 45, жестко соединенный с ней барабан 16 и лопатки 14, закрепленные на барабане, при этом названные элементы установлены с возможностью вращения вокруг вала 5.

Между внутренней поверхностью опоры 45 и поверхностью вала 5 образована заполненная маслом полость, сообщенная с системой смазки двигателя. Эта полость служит для циркуляции в ней масла, служащего для смазки и охлаждения подшипников.

Опора 45 и барабан 16 жестко соединены с крышкой 21 барабана и вместе с ней представляют собой единый узел, опирающийся на подшипники, при этом полость опоры 45 выполнена удлиненной, такой, как она показана на фиг.1, и в этой полости расположен вал 5 двигателя, причем полость опоры 45 выполнена в виде раструба, сужающегося в сторону ротора 1.

В разделительном диске 3 (фиг.14) выполнен кольцевой канал 46, сообщенный с радиальным каналом 47 разделительного диска 3. (Позицией 47 также показан радиальный канал ротора, входящий в общую систему водяного охлаждения двигателя.

На фиг.15 показаны емкость 48 для воды, сообщенный с ней радиатор 49, с которым сообщены каналы 19 системы водяного охлаждения. С емкостью 48 сообщен водяной насос 50, который трубкой соединен со штуцером 28 (фиг.6) подвода воды к разделительному диску 3.

Маслоотводящий канал 30 (фиг.1) сообщен с масляными каналами 51 (фиг.17) и масляными полостями, выполненными в виде кольцевых проточек 52 в роторе 1.

Маслосъемные кольца 53, 54 и 55 (фиг.23, 27) и уплотнительные кольца 56 и 57 расположены в канавках ротора 1. В роторе вокруг вала 5 выполнена кольцевая полость 58 (фиг.1, 5) для циркуляции в ней воды для охлаждения ротора. В разделительном диске выполнена кольцевая выемка 59 (фиг.25) для прохождения в ней воды. В передней крышке 7 (фиг.28) выполнен канал 60 для подвода масла к подшипнику, в котором установлен вал 5. Перед передней крышкой 7 расположена трубка 61 для отвода масла от подшипника вала 5. На фиг.29 показана фаска 62 для сбора и сброса масла. Установленные между передней крышкой 7 и ротором 1 кольца 53-55 поджаты к поверхности крышки пружинами 63 или, как вариант, медноасбестовыми прокладками.

Редуктор закрыт крышкой 64 (фиг.1), жестко соединенной с крышкой 12. Вал 5 установлен в упомянутых подшипниках 65, расположенных в гнездах крышек 64, 12 и 7.

В роторе 1 с передней стороны каждой камеры 8 сгорания выполнено сопло 66 (фиг.10) для подачи в камеру сгорания рабочей смеси и для продувки камеры после сгорания в ней рабочей смеси.

На фиг.30 показана рабочая поверхность 67 разделительного диска 3, обращенная к поверхности ротора 1, а на фиг.31 показана фаска 68 маслосъемного кольца 54.

Таким образом, двигатель содержит механическую часть, выполненную из соединенных между собой вышеназванных элементов, а также он имеет систему воздушного охлаждения двигателя, включающую все элементы, которые содействуют движению воздуха в двигателе, в частности вентилятор 27, закрепленный на опоре 45, турбину 16, каналы 29 разделительного диска 3 (фиг.25), а также воздушную полость 69 (фиг.1), расположенную между барабаном 16 и опорой 45.

Двигатель содержит также систему водяного охлаждения, в которую входят емкость 48 (фиг.15), водяной насос 50, канал 70 в разделительном диске 3 (фиг.14), и кольцевой канал 46, а также выполненные в валу 5 радиальные каналы 71 (фиг.1) и центральный канал 72. В систему водяного охлаждения входят также радиальная кольцевая полость 58 (фиг.14), радиальные каналы 47, каналы 73 (фиг.1), сообщающие водяную кольцевую полость 20 с каналами 39 для циркуляции в них воды системы охлаждения камер сгорания, а также другие каналы и полости, образованные элементами двигателя.

Двигатель включает также систему смазки, в которую входят масляный насос 26 (фиг.1), масляный канал 23, осевой канал 74 и радиальные каналы 75 в валу 5, а также полость 76 между валом 5 и внутренней поверхностью опоры 45. Система смазки имеет также другие, не названные каналы и полости, образованные элементами двигателя.

Двигатель работает следующим образом. Двигатель запускают в работу стартером (не показан) путем вращения стартером вала 5, который при этом вращает промежуточный вал 13 двигателя через шестерни 41 и 6. От вращения вала 13 начинает вращаться вал компрессора 18 (фиг.2), который подает к двигателю воздух под высоким давлением по верхним воздуховодам 17 высокого давления. По нижним воздуховодам 17 воздух под низким (условно) давлением подается к смесителю 35 (фиг.8), где он смешивается с топливом. Полученная рабочая смесь подается в камеру 8 сгорания, находящуюся в положении П2, которое показано на развертке ротора на фиг.11. При повороте ротора на определенный угол камера 8 перемещается в положение П3. При этом происходит запал рабочей смеси в камере 8 сгорания в ее положении ПЗ. Рабочая смесь сгорает, продукты сгорания смеси совершают рабочий ход ротора 1 и он поворачивается вместе с валом 5 на определенный угол.

Рабочий ход ротора совершается в тот момент, когда сопло 38 ротора совмещается с окном 9 разделительного диска 3 (фиг.10) и продукты сгорания рабочей смеси из камеры 8 сгорания попадают на лопатки 14 турбины, которая начинает вращаться, при этом стартер отключается. Продукты сгорания рабочей смеси проходят также лопатки 15 турбины, которые находятся в неподвижном состоянии и выполняют функции направляющих элементов для прохождения продуктов сгорания от ротора 1 к крышке 12. Аналогичным образом происходит процесс сгорания рабочей смеси в других камерах сгорания ротора.

При работе двигателя продукты сгорания проходят все лопатки 14 турбины и выходят в виде отработавшего газа через трубы 24 (фиг.1) в атмосферу. При этом ротор и турбина вращаются в одном направлении.

Вместе с турбиной вращается вентилятор 27, который через сопла 29 (фиг.6) забирает воздух из атмосферы и прогоняет его внутри барабана 16 турбины, охлаждая барабан и турбину. Охлаждающий воздух выходит в атмосферу через трубы 25. Камеры сгорания (фиг.32) работают в определенной последовательности. Если в камере сгорания КС-1 происходит наполнение ее рабочей смесью, то в камере сгорания КС-2 происходит запал рабочей смеси, при этом в камере сгорания КС-3 происходит процесс горения рабочей смеси, а из камеры сгорания КС-4 продукты сгорания рабочей смеси выходят под большим давлением и подаются в направляющее окно 9 (фиг.10) и, далее, на лопатки 14 турбины 2. Во время одного цикла работы ротора камера сгорания КС-5 продувается воздухом. Затем описанный процесс повторяется.

Смазка двигателя осуществляется следующим образом. Из картера 22 масло насосом 26 подается по каналу 23 ко всем трущимся поверхностям двигателя и подшипникам 65 (фиг.1). Через подшипники масло попадает в полость опоры 45, затем к заднему (левому на чертеже) подшипнику 65 и через зазоры между зубчатым венцом 43 и валом 5 масло снова попадает в картер 22. Масло смазывает и очищает трущиеся поверхности двигателя, воспринимает от них тепло и охлаждает эти поверхности. Поверхность 67 разделительного диска (фиг.30), прилегающая к поверхности ротора, постоянно очищается маслосъемным кольцом, чтобы не допустить выгорания масла в период, когда в камерах сгорания идет процесс сгорания рабочей смеси. При этом на поверхность 67 постоянно наносится масляная пленка от исходящего из кольцевой проточки 52 масла (фиг.27). От штуцера 30 (фиг.1) масло попадает в переднюю кольцевую проточку 52, затем в канал 51, затем в заднюю кольцевую проточку 52 (фиг.28), заполняя всю кольцевую проточку 52 (фиг.17). Попадая на уплотнительное кольцо 56 (фиг.27), масло собирается в проточке 62 ротора 1, доходит до канала 31 (фиг.29) и сливается в трубу 61 для отвода масла (фиг.28 и 29). Фасками на кольцах 53 и 54 (фиг.30 и 31), а также фаской 68 масло снимается с поверхностей трения, которые находятся за пределами каждого сопла 38 камеры сгорания ротора. В результате исключается выгорание масла.

При работе двигателя осуществляется его воздушное охлаждение. Вентилятором 27 (фиг.1) из атмосферы производится забор охлаждающего (холодного) воздуха через каналы 29 разделительного диска (фиг.25). Охлаждающий воздух попадает на лопатки 14 турбины 2, проходит по всей длине воздушной полости 69 (фиг.1), которая расположена между барабаном 16 и опорой 45, при этом длина воздушной полости 69 позволяет эффективно обдувать и охлаждать элементы турбины 2. Охлаждающий воздух нагревается и через удлиненную воздушную полость 69 (фиг.1) и трубы 25 выходит нагретым в атмосферу и выносит с собой тепло от горячих элементов турбины.

При работе двигателя осуществляется также его водяное охлаждение, для этого через штуцер 28 (фиг.6) по радиальным каналам 47 в разделительном диске 3 (фиг.1) вода насосом 50 (фиг.15) подается в кольцевой канал 46 (фиг.14) и по нему попадает в центральный канал 72 вала 5 (фиг.1). Через канал 72 вода поступает в кольцевую полость 58 (фиг.5) и по радиальным каналам 47 ротора вода поступает в окна 39 ротора и каналы 73 (фиг.1). Далее вода попадает в водяную полость 20, затем через верхний канал 19 от воды отходит пар и попадает в радиатор 49 (фиг.15), а через нижний канал 19 (фиг.1), отходящий от ротора, в радиатор 49 (фиг.15) поступает вода. Радиатор обдувается вентилятором 77, при этом в радиаторе вода охлаждается и сливается в емкость 48 (фиг.15). В процессе описанного цикла охлаждения двигателя вода из штуцера 28 (фиг.6) также попадает в кольцевой водяной канал 46 и по каналам 47 разделительного диска 3 (фиг.13) вода поступает в окна 40 (фиг.10, 13). Затем вода по каналам 19, переходящим в трубку (фиг.13), подается в радиатор 49 (фиг.15). При этом по нижнему каналу 19, отходящему от разделительного диска 3 (фиг.13), вода поступает в радиатор 49 (фиг.15), охлаждается в нем и сливается в емкость 48 (фиг.15).

В сравнении с известными техническими решениями представленное в данном описании техническое решение исключает заклинивание трущихся поверхностей двигателя, поскольку в нем предусмотрена более эффективное охлаждение ротора, турбины и разделительного диска, что существенно повышает надежность двигателя в целом.

1. Газотурбинный двигатель, характеризующийся тем, что он содержит расположенные в корпусе ротор с камерами сгорания и турбину, корпус имеет крышку, ротор неподвижно соединен с валом двигателя, а турбина опирается на вал с возможностью ее свободного вращения вокруг вала, турбина установлена в корпусе турбины, ротор установлен в корпусе ротора, корпуса ротора и турбины жестко соединены друг с другом, камеры сгорания ротора расположены по окружности ротора и каждая из них имеет на одной стороне отверстие для подачи в нее рабочей смеси, а на другой стороне - сопло, между ротором и турбиной установлен жестко соединенный с корпусом турбины и корпусом ротора разделительный диск с окнами, каждое из которых образует канал, сообщающий камеры сгорания ротора с рабочей полостью турбины, турбина содержит расположенный вокруг вала барабан и расположенную в барабане полую опору, которая жестко связана с барабаном и установлена на подшипниках на валу двигателя с возможностью ее вращения вокруг вала, крышка корпуса двигателя имеет удлиненную вдоль вала часть и в ней установлен редуктор, вал которого соединен зубчатой передачей с барабаном посредством зубчатого венца, выполненного на конце хвостовой части крышки барабана, а выходной промежуточный вал редуктора имеет средство для соединения этого вала с масляным насосом и компрессором.

2. Газотурбинный двигатель по п.1, характеризующийся тем, что между наружной поверхностью барабана и внутренней поверхностью корпуса турбины образована полость для отвода от лопаток турбины отработавшего газа, между внутренней поверхностью барабана и наружной поверхностью полой опоры образована воздушная охлаждающая полость для прохождения через нее охлаждающего воздуха, а в полой опоре образована масляная полость для прохождения через нее масла.

3. Газотурбинный двигатель по п.1, характеризующийся тем, что в разделительном диске выполнены сообщенные между собой охлаждающие водяные радиальные каналы и кольцевой канал, в валу выполнен центральный водяной канал и отходящие от него радиальные каналы, в роторе выполнены окна для охлаждающей воды, кольцевая полость, радиальные каналы и водяная полость, сообщенные между собой и с верхним и нижним каналами в корпусе ротора, служащими для сообщения с насосом подачи воды в двигатель.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в двигателях различного назначения. .

Изобретение относится к тепловым двигателям с непрерывным сгоранием топлива при постоянном давлении, с частичным использованием рабочего тела /газа/ в замкнутом цикле, преобразующими энергию рабочего тела в механическую работу, и может найти самое широкое применение в машиностроении, во всех видах транспортных средств, а также в бытовой и сельскохозяйственной технике.

Изобретение относится к тепловым двигателям с непрерывным сгоранием топлива при постоянном давлении с частичным использованием рабочего тела в замкнутом цикле, преобразующем энергию рабочего тела в механическую работу, и может найти самое широкое применение в машиностроении во всех видах транспортных средств, а также в бытовой и с/хозяйственной технике.

Изобретение относится к машиностроению, т.е. .

Изобретение относится к двигателестроению

Изобретение относится к двигателестроению, Камерно-инжекторно-турбинный двигатель содержит сообщенные между собой посредством вала турбину и компрессор с электрогенератором, камеры сгорания, системы управления, охлаждения и зажигания

Изобретение относится к газотурбинным двигателям с пульсирующей работой камер сгораний, предназначено для развития малой авиации, дельтопланов, аппаратов на воздушной подушке и других видов транспорта и механизмов

Изобретение относится к энергетике. Газовая турбина цикличного внутреннего сгорания, содержащая, по меньшей мере, одну, снабженную впускными клапанами и устройством зажигания, камеру сгорания, причем, по меньшей мере, одна камера сгорания со стороны выпуска газа лишена запорных устройств, так что она остается постоянно открытой со стороны выпуска газа. Ниже, по меньшей мере, одной камеры сгорания по направлению потока расположена турбина, выполненная с возможностью подачи в нее содержащегося в камере сгорания рабочего газа, при этом, между одной камерой сгорания и турбиной в осевом направлении позади одной камеры сгорания расположена прямоточная камера. Прямоточная камера отделена от одной камеры сгорания направляющим диском или дополнительной турбиной. Предметом изобретения является также способ эксплуатации газовой турбины и приводная система для машины, которая в качестве основного компонента содержит газовую турбину по изобретению. Изобретение позволяет создать двигатель внутреннего сгорания, имеющий простую конструкцию. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к двигателестроению. Роторно-желобовой двигатель внутреннего сгорания включает два диска. Диски контактными плоскостями прилегают один к другому. Один из дисков закреплен на корпусе, а другой в центре укреплен на выходном валу. На первом диске расположены камеры сгорания горючей смеси и патрубки отвода газов с секционированных желобов. Желоба вместе с патрубками отвода газов из камеры сгорания расположены на втором диске. Техническим результатом является повышение эффективности двигателя. 3 ил.
Наверх