Мультипликатор к газотурбинному двигателю

Мультипликатор к газотурбинному двигателю

Реферат

Изобретение относится к области энергетики, в частности к газотурбинному двигателю /ГТД/ /См., например, Политехнический словарь, М. Советская Энциклопедия, 1977, стр. 101/. Это тепловой двигатель, в котором энергия вжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Весьма эффективное применение ГТД находят во всех видах транспорта /воздушном, наземном, надводном и подводном/, особенно в оборонном применении. Однако это применение является ограниченным в связи со сложностью изготовления и ремонта. Задачу резкого увеличения эффективности ГТД /нагрузочной способности, долговечности, КПД/ и его востребованности можно решить, изменив схему трансмиссии от рабочего колеса турбины к нагрузочному валу. Известна "Механическая передача" /патент №2364775/, включающая корпус, ведущее и ведомое звенья, отличающаяся тем, что рабочая поверхность корпуса выполнена в виде эпитрохоидального контура, очерченного вершинами ведущего трехуглового ротора с расположенным в нем соосно ведомым кривошипом, выполненным эксцентрично по отношению к единому с ним стакану, ось которого совпадает с центром эпитрохоидального контура, при этом радиусы стакана и кривошипа соотносятся как 2:3, а эксцентриситет составляет половину радиуса стакана.

Решение поставленной задачи достигается тем, что рабочее колесо турбины представляет собой механическую передачу, состоящую из ведущего корпуса, на внешней окружной поверхности которого размещены турбинные лопатки, а его внутренняя рабочая поверхность выполнена в виде эпитрохоидального контура, очерченного вершинами ведомого трехуглового ротора с расположенным в нем соосно кривошипом, выполненным эксцентрично по отношение к единому е ним стакану, ось которого совпадает с центром эпитрохоидального контура, радиусы стакана и кривошипа соотносятся как 2:3, а эксцентриситет составляет половину радиуса стакана.

Новизна изобретения усматривается в троекратном увеличении частоты вращения вала ГТД в сравнении с его существующим исполнением.

По данным патентной и научно-технической информации заявленная конструкция не обнаружена, что позволяет судить об изобретательском уровне предлагаемого решения.

Промышленная применимость обусловлена решением поставленных задач плюс надежность и экономичность.

На чертеже /Фиг. 1/ представлена принципиальная схема газотурбинной части ГТД, которая устроена следующим образом.

На валу 1 закреплен с возможностью разъемного соединения, например шлицевого, кривошип 2, выполненный эксцентрично по отношению к единому с ним стакану 3, ось которого совпадает с осью вала 1. Ось самого кривошипа 2 совпадает с центром трехуглового ротора 4, допускающего относительное вращение с кривошипом 2. Радиусы стакана 3 и кривошипа 2 соотносятся как 2:3, а эксцентриситет составляет половину радиуса стакана 3. Все три угла ротора 4 находятся в беспрерывном контакте с внутренним контуром 5 ведущего корпуса 6, а описываемая ими траектория является эпитрохоидой 7. На внешней окружной поверхности корпуса 6 размещены турбинные лопатки 8. Контактная площадь силового воздействия ротора 4 на кривошип 2 неизменна и составляет половину цилиндрической поверхности кривошипа 2. Это многократное увеличение нагрузочной способности на валу 1. Подвижные соединения ротора 4 с корпусом 6 и кривошипом 2 могут быть выполнены посредством шариков или роликов, что исключает трение скольжения в мультипликаторе вообще. Это существенное увеличение его долговечности.

Работает мультипликатор следующим образом. Через сопловый агрегат С энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу 1 газовой турбины посредством турбинных лопаток 8, расположенных на ведущем корпусе 6, и выпускных патрубков 9. При вращении ведущего корпуса 6 в указанном направлении ротор 4 приходит во вращательно-переносное /планетарное/ движение. Поворачиваясь на 60 градусов, левая вершина ротора 4 встречается с верхним выступом корпуса 6, одновременно осаживая центр кривошипа 2 /ротора 4/ вниз по дуге в 180 градусов, опирающейся на диаметр окружности, равный двум эксцентриситетам. Правая же вершина ротора 4, оказавшись в нижнем положении, симметричном исходному верхнему относительно горизонтальной оси корпуса 6, в свою очередь, при дальнейшем повороте ротора на 60 градусов, набегает на нижний выступ корпуса 6, тем самым вытесняя центр кривошипа 2 вверх, завершая полный его и стакана 3 оборот. Следовательно, повороту ротора 4 на 120 градусов соответствует один оборот стакана 3, а одному обороту ротора 4 соответствуют 3 оборота стакана 3 /нагрузочного вала 1/.

Для реализации изобретения необходимы следующие технологии и оборудование: литейное производство корпусных заготовок и лопаток; штамповочное оборудование для производства заготовок ротора и кривошипа. Станки: вертикально- и горизонтально-фрезерный с ЧПУ; токарный, сверлильный, протяжный, шлифовальный.

Мультипликатор к газотурбинному двигателю, включающий сопловый агрегат, рабочее колесо турбины и выпускные патрубки, отличающийся тем, что рабочее колесо турбины представляет собой механическую передачу, состоящую из ведущего корпуса, на внешней окружной поверхности которого размещены турбинные лопатки, а его внутренняя рабочая поверхность выполнена в виде эпитрохоидального контура, очерченного вершинами ведомого трехуглового ротора с расположенным в нем соосно кривошипом, выполненным эксцентрично по отношению к единому с ним стакану, ось которого совпадает с центром эпитрохоидального контура, радиусы стакана и кривошипа соотносятся как 2:3, а эксцентриситет составляет половину радиуса стакана.