Газотурбинный двигатель

Изобретение относится к энергетике и машиностроению и может использоваться в двигателестроении. Газотурбинный двигатель содержит корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором с подачей электролита в поток забираемого в двигатель воздуха, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом. Причём, подвод постоянного электрического тока от аккумулятора к элементам кавитатора осуществляют, например, к его местному сужению и к его центральному телу. На выходе из камеры сгорания установлено устройство для разделения потока газа, содержащее сверхзвуковое сопло, внешнюю трубу, внутреннюю трубу, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру сгорания. При этом в направляющих лопатках компрессора газотурбинного двигателя выполнены демпфирующие полости. Изобретение позволяет увеличить запас газодинамической устойчивости компрессора газотурбинного двигателя, снизить сопротивление направляющих лопаток, повысить КПД газотурбинного двигателя. 3 ил.

 

Изобретение относится к энергетике и машиностроению и может использоваться в двигателестроении.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является газотурбинный двигатель, содержащий корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, выполненную с возможностью регулируемого жалюзями забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором, местного сужения ее канала, подачи электролита в поток забираемого в двигатель воздуха и форсунки подачи топлива в камеру сгорания, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом, образованный путем подводки постоянного электрического тока от аккумулятора к элементам кавитатора, например к его местному сужению и к его центральному телу, установлен электролизер-кавитатор в обособленном корпусе герметично, на болтах, соединенном с камерой сгорания и с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором, через этот электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания с воспламеняющим устройством, на выходе из камеры сгорания устройство для разделения потока газа, содержащее сверхзвуковое сопло, внешнюю трубу, внутреннюю трубу, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру сгорания (см. Патент РФ №2557793, опубл. 27.07.2015).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство имеет повышенное сопротивление турбулентного трения на направляющих лопатках компрессора, и обладает недостаточным запасом газодинамической устойчивости при сменных режимах работы.

Сущность изобретения заключается в использовании устройства для снижения сопротивления турбулентного трения в широком диапазоне частот и переноса начала срыва потока на направляющих лопатках, что приведет к увеличению КПД и рабочего диапазона компрессора.

Технический результат - увеличение запаса газодинамической устойчивости компрессора газотурбинного двигателя, снижение сопротивления направляющих лопаток, повышение КПД газотурбинного двигателя.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в газотурбинном двигателе, содержащем корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, выполненную с возможностью регулируемого жалюзями забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором, местного сужения ее канала, подачи электролита в поток забираемого в двигатель воздуха и форсунки подачи топлива в камеру сгорания, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом, подвод постоянного электрического тока от, например, аккумулятора к элементам кавитатора, например к его местному сужению и к его центральному телу. Установлен электролизер-кавитатор в обособленном корпусе герметично, соединенный с камерой сгорания и с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором, через электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания с воспламеняющим устройством. На выходе из камеры сгорания установлено устройство для разделения потока газа, содержащее сверхзвуковое сопло, внешнюю трубу, внутреннюю трубу, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру сгорания.

Особенность заключается в том, что на направляющих лопатках компрессора газотурбинного двигателя выполнены демпфирующие полости, с возможностью взаимодействия с потоком воздуха через перфорационные отверстия, расположенные соосно с демпфирующими полостями.

На чертежах представлено:

на фиг. 1 - газотурбинный двигатель;

на фиг. 2 - схема ступени осевого компрессора;

на фиг. 3 - направляющие лопатки осевого компрессора с демпфирующими полостями.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

Газотурбинный двигатель (фиг. 1) содержит корпус 1, герметизирующую вход в корпус крышку 2, жалюзи 3 для забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки 4 с кавитатором, форсунку 5 подачи топлива в камеру сгорания, вал 6, компрессор 7, турбину 8, размещенный в корпусе 1 и турбины 8 электролизер-кавитатор 9, местное сужение 10 канала с центральным телом 11, аккумулятор 12 постоянного электрического тока, обособленный корпус 13 для электролизера-кавитатора, камеру сгорания 14, воспламеняющее устройство 15, сверхзвуковое сопло 16, внешнюю трубу 17, внутреннюю трубу 18 с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором 7 через этот электролизер-кавитатор 9 с центральным телом 11 в камеру 14 сгорания. На выходе из камеры 14 сгорания установлено устройство для разделения потока газа, содержащее сверхзвуковое сопло 16, внешнюю трубу 17, внутреннюю трубу 18, канал 19 рециркуляции дозвукового потока, направляющие лопатки 20 компрессора, демпфирующие полости 21, перфорационные отверстия 22, рабочие лопатки 23.

На фиг. 2 изображена схема ступени осевого компрессора, на которой изображены: корпус 1, направляющая лопатка 20 с демпфирующими полостями 22, рабочая лопатка 23.

На фиг. 3 изображены направляющие лопатки 20 компрессора с демпфирующими полостями 21, на выносном элементе изображена демпфирующая полость, состоящая из демпфирующей полости 21 и перфорационного отверстия 22.

Устройство работает следующим образом.

Для пуска газотурбинного двигателя раскручивают его вал 6 и на электроды электролизера-кавитатора 9 с центральным телом 11 подают постоянный электрический ток от аккумулятора 12. Работой компрессора 7 в корпусе 1 на его всасе создается разрежение, благодаря чему производится регулируемый жалюзями 3 забор воздуха, поступающий на первую из трех ступеней сжатия, которая состоит из рабочих лопаток 23, направляющих лопаток 20 компрессора с демпфирующими полостями 21, которые взаимодействуют с потоком воздуха через перфорационные отверстия 22, расположенные соосно с демпфирующими полостями 21. В результате уменьшения расхода воздуха через компрессор или при локальном уменьшении скорости потока газотурбинного двигателя возникают турбулентные пульсации воздушного потока, при этом высокочастотные турбулентные пульсации давления (и скорости) вблизи перфорированной поверхности направляющих лопаток 20 компрессора приведут к перетеканию некоторой массы газа m в демпфирующие полости 21 и обратно через перфорационные отверстия 22. Из-за пружинящего эффекта в полости турбулентные пульсации будут ослабевать, что приведет к уменьшению сопротивления трения потока на поверхности, в результате снизится вибронапряжение рабочих лопаток 23 и увеличится газодинамическая устойчивость двигателя. В поток забираемого в двигатель воздуха форсункой 4 с кавитатором подают электролит, например водный раствор едкого калия. За счет кавитации в кавитаторе форсунки 4 вода частично, до неопасного для компрессора предела, диссоциирует, ионизируется, капельки ее тончайше распыляются и смешиваются с воздухом. Далее за счет разрежения на всасе компрессора электролит превращается в пар. Затем эта смесь сжимается компрессором 7 и под давлением за компрессором подается в обособленный корпус 13 электролизера-кавитатора 9 и прогоняется через местное сужение 10 с центральным телом 11, где за счет кавитации и за счет протекания постоянного тока через электролит частично уже диссоциированный в кавитаторе форсунки 4 водяной пар, присутствующий в потоке, полностью разлагается на водород и кислород. Затем эта газовая смесь поступает в камеру 14 сгорания, куда также подают через форсунку 5 небольшое количество топлива и образовавшуюся обогащенную водородом и кислородом топливовоздушную смесь поджигают воспламеняющим устройством 15. Далее температура продуктов сгорания нормализуется в зоне смешения камеры 14 сгорания. Затем газовый поток разделяется на входе в устройство для разделения потока газа на два потока - один направляется во внешнюю трубу 17 и является дозвуковым, второй разгоняется до сверхзвуковой скорости в сверхзвуковом сопле 16 и направляется во внутреннюю трубу 18. Температура поверхности со стороны сверхзвукового потока будет ниже, чем температура поверхности со стороны дозвукового потока. Образующийся перепад температур приводит к возникновению теплового потока от дозвуковой части течения к сверхзвуковой. Дозвуковой поток, отдав тепло сверхзвуковому потоку, направляется по каналу 19 рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру 14 сгорания. Сверхзвуковой поток на выходе из устройства для разделения потока, более нагретый и с более высоким давлением, поступает и расширяется в турбине 8, вращает вал 6 двигателя и выбрасывается в атмосферу. Таким образом, благодаря применению демпфирующих полостей создается устойчивая работа газотурбинного двигателя при сменных режимах работы, кроме того, за счет снижения турбулентного трения на поверхности направляющих лопаток при стабильных режимах работы двигателя увеличится проток воздуха через них, что поспособствует увеличению КПД газотурбинного двигателя.

Газотурбинный двигатель содержит корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, выполненную с возможностью регулируемого жалюзями забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором с подачей электролита в поток забираемого в двигатель воздуха, форсунку подачи топлива в камеру сгорания, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом, подвод постоянного электрического тока от аккумулятора к элементам кавитатора, например к его местному сужению и к его центральному телу, установлен электролизер-кавитатор в обособленном корпусе герметично, соединенный с камерой сгорания и с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором, через электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания с воспламеняющим устройством, на выходе из камеры сгорания установлено устройство для разделения потока газа, содержащее сверхзвуковое сопло, внешнюю трубу, внутреннюю трубу, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру сгорания, отличающийся тем, что в направляющих лопатках компрессора газотурбинного двигателя выполнены демпфирующие полости, с возможностью взаимодействия с потоком воздуха через перфорационные отверстия, расположенные соосно с демпфирующими полостями.



 

Похожие патенты:

Газотурбинный двигатель с паровыми форсунками содержит корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер.

Способ работы газотурбинной установки (6), содержащей компрессор (1) с впускным поперечным сечением, камеру (4, 14, 15) сгорания и турбину (7, 16, 17). Газ с пониженным содержанием кислорода, который имеет концентрацию кислорода, которая ниже средней концентрации кислорода в потоке на впуске в компрессор, и свежий воздух (2) подают в компрессор радиально разделенным образом.

Изобретение относится к энергетике. Энергетическая установка включает рабочую текучую среду и рециркуляционную петлю.

Описан способ работы газотурбинной электростанции, при котором свежий воздух (2) подается на вход (3) компрессора и ускоряется во входе (3) компрессора, и рециркулируемый подпоток (21) отработавших газов подается в область входа (3) компрессора, в которой свежий воздух (2) ускоряется до такой степени, что разница между общим давлением и статическим давлением свежего воздуха (2) больше или равна разнице давлений, требуемой для всасывания целевого массового расхода рециркулируемого первого подпотока (21) отработавших газов во вход (3) компрессора.

Изобретение относится к способу управления рециркуляцией отработавших газов газотурбинной электростанции (38) и к газотурбинной электростанции для осуществления способа.

Изобретение относится к области рециркуляции дымового газа в газотурбинных установках, а именно к элементам для смешивания дымового газа с окружающим воздухом выше по потоку от компрессора.

Газотурбинный двигатель содержит корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом.

Изобретение относится к энергетике. Способ продувки магистрали рециркуляции отработавших газов газовой турбины, при котором используется выпускаемый поток из компрессора, причём первую часть выпускаемого воздуха направляют в магистраль рециркуляции отработавших газов для продувки, а вторую часть сжатого воздуха подают через вторую выпускную магистраль в парогенератор, работающий на вторичном топливе.

Способ регулирования осевого компрессора в системе газотурбинного двигателя заключается в подаче горячего газа, отбираемого из канала, расположенного за турбиной, в канал, расположенный между входным устройством и компрессором двигателя, в количестве, необходимом для поддержания заданной температуры газа на входе в компрессор.

Газотурбинный двигатель с паровыми форсунками содержит корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер.

Газотурбинный двигатель с внешним теплообменником содержит корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер.

Изобретение относится к энергетике. Газоперекачивающий агрегат, содержащий воздушный тракт, содержащий, в свою очередь, воздухозаборник, компрессор, камеру сгорания, газовую турбину, вал, соединяющий компрессор и газовую турбину, свободную турбину, соединенную с газовым компрессором, и систему подачи топливного газа в камеру сгорания с топливопроводом, причём система подачи топливного газа содержит электролизер воды и смеситель водорода и кислорода с топливным газом, установленным перед камерой сгорания, при этом к смесителю присоединена система подачи воды.

Изобретение может быть использовано в стационарных газотурбинных установках в камере сгорания топлива. Способ работы газотурбинной установки непрерывного действия заключается в сжатии поступающего воздуха в компрессоре, подаче сжатого воздуха и топлива в первую камеру сгорания, сжигании в первой камере сгорания топлива, расширении образовавшихся продуктов сгорания в первой турбине, использовании, по меньшей мере, части механической энергии, вырабатываемой первой турбиной для привода компрессора, последующей подаче расширившихся продуктов сгорания и топлива во вторую камеру сгорания и расширении образовавшихся продуктов сгорания во второй турбине для производства механической энергии.

Двигательная установка гиперзвукового самолета содержит мотогондолу, воздухозаборник, корпус, компрессор, камеру сгорания, установленную за компрессором, газовую турбину, реактивное сопло и топливную систему, использующую водород, соединенную с камерой сгорания.

Газотурбинный двигатель содержит воздушный тракт, содержащий, в свою очередь, воздухозаборник и, по меньшей мере, одну ступень компрессора, камеру сгорания, газовую турбину, по меньшей мере один вал, соединяющий компрессор и газовую турбину, реактивное сопло и систему подачи топлива.

Трехкомпонентный воздушно-реактивный двигатель содержит воздухозаборник, корпус, по меньшей мере, два компрессора, камеру сгорания, по меньшей мере две газовые турбины, по меньшей мере два вала, соединяющих компрессоры и газовые турбины, реактивное сопло и систему подачи водородного топлива.

Газотурбинный двигатель содержит корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям и может быть применимо для сверхзвуковой военной авиации и гиперзвуковых самолетов. Водородный воздушно-реактивный двигатель содержит воздухозаборник, корпус, по меньшей мере, один компрессор, камеру сгорания с топливным коллектором, установленную за компрессором и соединенную с ним воздушным трактом, по меньшей мере, одну турбину и, по меньшей мере, один вал, соединяющий компрессор и турбину, реактивное сопло и систему подачи водорода к камере сгорания.

Способ уменьшения конденсационного следа газотурбинного двигателя заключается в том, что подают топливо со сверхнизким содержанием серы, с концентрацией серы меньше чем одна часть на миллион, в камеру сгорания газотурбинного двигателя для снижения количества содержащих серу побочных продуктов, образующихся в выхлопе газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к демпферам для гашения вибраций рабочих колес газотурбинных двигателей, а именно к устройствам демпфирования колебаний рабочих колес. Устройство демпфирования колебаний рабочих колес блискового типа газотурбинного двигателя представляет собой упругое кольцо, установленное с натягом на внутренней поверхности обода блиска.

Изобретение относится к энергетике и машиностроению и может использоваться в двигателестроении. Газотурбинный двигатель содержит корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором с подачей электролита в поток забираемого в двигатель воздуха, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом. Причём, подвод постоянного электрического тока от аккумулятора к элементам кавитатора осуществляют, например, к его местному сужению и к его центральному телу. На выходе из камеры сгорания установлено устройство для разделения потока газа, содержащее сверхзвуковое сопло, внешнюю трубу, внутреннюю трубу, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру сгорания. При этом в направляющих лопатках компрессора газотурбинного двигателя выполнены демпфирующие полости. Изобретение позволяет увеличить запас газодинамической устойчивости компрессора газотурбинного двигателя, снизить сопротивление направляющих лопаток, повысить КПД газотурбинного двигателя. 3 ил.

Наверх