Газотурбинный двигатель

Газотурбинный двигатель

Реферат

 

Использование: в газотурбостроении. Сущность изобретения: лопатки выполнены общими для турбины и компрессора в виде цилиндров, снабженных приводами. 2 ил.

Изобретение относится к газотурбиностроению, в частности к газотурбинным двигателям, в которых ротор действует и как компрессор, и как турбина.

Известен газотурбинный двигатель, содержащий турбину, компрессор и расположенную между ними камеру сгорания [1] .

Недостатком известных двигателей является повышенная теплонапряженность лопаток турбины, ограничивающая температуру газов и, следовательно, величину КПД.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является известный газотурбинный двигатель, содержащий установленный в опорах корпуса диск с закрепленными на нем лопатками, общими для турбины и компрессора, и камеру сгорания, расположенную между разделенными перегородкой компрессорной и турбинной зонами [2] .

Благодаря тому, что находящиеся на диске лопатки за один оборот диска попеременно работают в качестве лопаток компрессора или турбины соответственно прохождению зоны компрессора или турбины, теплонапряженность лопаток снижается. Это создает предпосылки для повышения температуры газов в турбине и КПД двигателя.

Целью является создание формы лопаток, одинаково эффективно работающих как в режиме компрессора, так и в режиме турбины.

Для этого в газотурбинном двигателе, содержащем установленный в опорах корпуса диск с закрепленными на нем лопатками, общими для турбины и компрессора, и камеру сгорания, расположенную между разделенными перегородками компрессорной и турбинной зонами, лопатки выполнены в виде снабженных приводом цилиндров, расположенных по периферии диска.

При обтекании вращающегося цилиндра горячими газами в турбинной зоне благодаря известному эффекту циркуляционного обтекания круглого цилиндра на вращающийся цилиндр, а следовательно, и на диск, действует поперечная сила, вызывающая вращение диска.

Вращающийся цилиндр, попадающий в компрессорную зону в результате вращения диска, создает перепад давления, выполняя роль лопатки компрессора. Обратимость эффекта циркуляционного обтекания вращающегося цилиндра обеспечивает одинаковую эффективность работы лопаток как в режиме компрессора, так и в режиме турбины.

На фиг. 1 изображен газотурбинный двигатель с радиальным потоком газа, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Газотурбинный двигатель содержит диск 1, установленный в опорах 2 корпуса 3. Параллельно оси вращения диска 1 в нем установлены с возможностью относительного вращения цилиндры 4, снабженные приводом 5. Полость корпуса 3 разделена перегородками 6 и 7 на компрессорную 8 и турбинную 9 зоны. Компрессорная зона 8 имеет впускной канал 10 и выпускной канал 11, а турбинная зона 9 - выпускной канал 12 и подводящий канал 13. Воздушный канал 11 и газовый канал 13 связаны камерой сгорания 14.

В качестве одного из вариантов привода 5 на чертеже изображена планетарная передача, включающая центральную шестерню 15, с которой взаимодействуют сателлиты 16, установленные на общем с цилиндром 4 валу 17.

Цилиндры 4 на диске 1 могут быть установлены в радиальном направлении, привод 5 при этом может быть выполнен с помощью планетарной передачи с коническими шестернями. Привод 5 может быть выполнен гидравлическим, пневматическим или электрическим. Двигатель снабжен пусковым приводом для раскрутки диска 1.

Для запуска двигателя диск 1 раскручивается пусковым приводом. При сгорании топлива в камере сгорания 14 горячие газы по газовому каналу 13 поступают в турбинную зону 9. При обтекании горячими газами вращающихся цилиндров 4 к ним будет приложена сила, направленная по нормали к потоку газов и вызывающая вращение диска 1. Вращающийся диск 1 благодаря приводу 5 вызывает относительное вращение цилиндров 4. Создаваемый при этом перепад давления на поверхностях цилиндров 4, перпендикулярных вектору переносной скорости их движения, обеспечивает сжатие поступающего через впускное окно 10 воздуха и подачу его по воздушному каналу 11 в камеру сгорания 14.

Нагревающиеся в турбинной зоне 9 цилиндры 4 охлаждаются в компрессорной зоне 8, благодаря чему снижается теплонапряженность лопаток.

Выполнение лопаток в виде цилиндров, которым задается относительное и переносное вращение, обеспечивает их одинаковую эффективность как в режиме работы компрессора, так и в режиме турбины. При этом упрощается конструкция лопаток, не требующих профилирования. (56) 1. Патент США N 3156093, кл. F 02 C 3/04, 1964.

2. Заявка ФРГ N 3407292, кл. F 02 C 3/45, 1984.

Формула изобретения

ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий установленный в опорах корпуса диск с закрепленными на нем лопатками, общими для турбины и компрессора, и камеру сгорания, расположенную между разделенными перегородкой компрессорной и турбинной зонами, отличающийся тем, что лопатки снабжены приводами и выполнены в виде цилиндров, размещенных по периферии диска.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2