Газотурбинный двигатель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 576060

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 16.08.74 (2l ) 2052044/24 — 06 (23) Приоритет 160874 (32) г (51) M. Кл F02C 3(04 (осударственный номитет

Саввта Министров СССР оо делам изобретений и открытий (33)— (g3) УДК 621.438.056 (088.8) (43) Опубликовано 05.10.77. Бюллетень № 37 (4о) Дата опубликования описания 29.08.77

Иностранец

Рори Самерсет Дэ Чер (Великобритания) (72) Автор изобретеййя

Иностранная фирма

"Рори Самерсет Дэ Чер" (Великобритания) (71) Заявитель (54) ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к газотурбиностроению, в частности к газотурбинным двигателям.

Известны газотурбинные двигатели, содержащие турбину, компрессор и расположенную между ними камеру кольцевого или трубчато - кольцевого типа (1).

Недостатком известных двигателей является ограниченная теплонапряженность камер сгорания и, следовательно, относительно малая удельная мощность, Известны также газотурбннные двигатели, содержащие расположенную между осевыми рабочими лопаточными колесами компрессора и турбины камеру сгорания, проточная часть которой разделена на изолированные каналы продольными, установленными под утлом к оси камеры, лопастями. Лопасти выполнены профилированными и попарно образуют на входе в канал конфузорный участок, а на выходе — расширяющийся (2) .

В такой камере теплонапряженность оказывается выше, чем в камерах сгорания обычного типа. Это связано с повышением напряжений в элементах конструкций.

Цель изобретения — повышение удельной мощности газотурбинного двигателя путем увеличения теплонапряженности камеры сгорания без увели. чения напряжений в ее конструктивных элементах.

Это достигается тем, что лопасти укреплены на ступице, размещенной на валу с возможностью свободного вращения, а угол установки лопастей противоположен углу установки лопаток турбины и компрессора.

Кроме .того, турбокомпрессор может быть выполнен многовальным с односторонним направлением вращения валов.

На фиг. 1,ноказан двигатель с лопастями, установленныьж по всей длине камеры сгорания, продольный разрез; на фиг. 2 — развертка рабочих колес компрессора, камеры сгорания с лопастями и турбины; на фиг. 3 — вариант выполнения многовального ротора турбокомпрессора; на фиг„4— вариант выполнения камеры сгорания с лопастями, установленными только на входе и выходе; на фиг. 5 — развертка компрессора, камеры сгорания и турбины согласно фиг. 4.

Газотурбинный двигатель содержит рабочее колесо компрессора 1, рабочее колесо турбины 2 и расположенную между ними кольцевую камеру сгорания 3. Камера сгорания 3 по всей длине или только на входе и выходе разделена продольными

576060 лопастями 4 на изолированные каналы 5. Лопасти 4 образуют входной сужающийся участок 6 с горловым сечением 7, за которым расположена зона горения 8, и выходной участок 9 для расширения газов реактивной струи. Перед рабочим колесом компрессора 1 расположен сужающийся канал с установленным в нем коллектором форсунок 10.

В случае установки лопастей только на входе и выходе камеры сгорания (фиг. 4 и 5) эона горения выполнена в виде кольцевой полости, расположен ной за участками 6. Лопасти 4 укреплены на ступице 11, установленной на валу 12 турбокомпрессора с возможностью свободного вращения, а угол установки лопастей 4 противоположен углу установки лопаток компрессора и турбины. Это обеспечивает камере сгорания возможность вращения в противоположном относительно турбокомпрессора направлении. При выполнении турбокомпрессора многовальным все рабочие колеса вращаются в одном направлении, противоположном направлению вращению камеры сгорания, Топливные форсунки могут быть выполнены в виде отверстий 13 по высоте лопастей 4, расположенных за горловым сечением 7 вблизи задней кромки, либо отверстий 14 непосредственно на задней кромке. Для стабилизации фронта пламени в камере предусмотрен дефлектор 15, При работе двигателя топливо, впрыскиваемое форсунками 10, смешивается с воздухом и в виде топливовоэдуцяой смеси поступает в рабочее колесо компрессора 1, где смесь сжимается перед поступлением во входные участки 6 каналов. Топливо может впрыскиваться в предварительно сжатый поток воздуха через отверстия 13 или 14, Воздух с распыленным в нем топливом за компрессором 1 вращается в окружном направлении относительно входных участков 6 камеры сгорания 3.

При выполнении компрессора 1 многоступенчатым на выходе из него может быть получена сверхзвуковая екорость потока. В этом случае в горловом сечении 7 участка 6 образуется прямой скачок.

За скачком в примыкающей к нему части эоны горения образуется область повышенного давления и температуры, в которой топлнвовоэдушная смесь сгорает. Поток продуктов сгорания, вытекая через выходные участки 9,, приводит во вращение рабочее колесо турбины в противоположном направлении.

Такое выполнение обеспечивает камере сгорания возможность автоматически в процессе работы изменить свою скорость вращения обратно пропорционально мощности и скорости вращения турбины. В частности при увеличении рабочей температуры в камере сгорания скорость ее вращения падает. Это обстоятельство позволяет создавать в камере более высокие величины давлений при том же уровне напряжений в ее элементах.

Формула изобретения

1, Газотурбинный двигатель, содержащий рас20 положенную между осевыми рабочими лопаточными колесами компрессора и турбины камеру сгорания, проточная часть которой на входе и выходе разделена продольными, установленными г5 под углом к оси камеры, лопастями на изолированные каналы с последовательно расположенными конфузорным и расширяющимся участками, о тличающийся тем, что,c целью повышения удельной мощности, лопасти укреплены на ступице, размещенной на валу с возможностью свободного зо вращения, а угол установки лопастей противоположен углу установки лопаток турбины и компрессора.

2. Газотурбинный двигатель по и. 1, о т л и35 ч а ю щи и с я тем, что турбокомпрессор выполнен многовальным с односторонним направлением вращения валов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Англии N 903834, 5-1 (1) А, 1962.

2. Патент Франции Р 1439930, F 02 с, 1966

57е060

Редактор Н. Скворцова

Заказ 2765/49

Тираж 690 Подлнсное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель Л. Матюшечкин

Техред И. Асталош Корректор Д. Мельниченко