Турбина внутреннего горения

 

¹ 2337

Класс 46а

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ турбины внутреннего горений.

К патенту П. Ф. Плющева, заявленному 6 января 1925 года (заяв. свид. № 1164).

0 выдаче патента опубликовано 28 февраля 1927 года. Дейчтвне патента распространяется на 15 лет от 28 февраля 1927 года.

Обыкновенно успешной работе газовых турбин внутреннего горения препятствуют высокая температура рабочих газов, приводящая лопатки быстро в негодность, и невысокий коэффициент полезного действия. Предлагаемая газовая турбина имеет целью устранить, по возможности, эти недостатки.

На фнг. 1 изображен продольный разрез турбины вдоль оси; на фиг. 2— разрез и наружный вид в плоскости турбинного колеса; на фиг. 3 — профиль лопаток рабочего колеса.

Все части турбины укреплены на обц1ей раме 30. Воздух нагнетается компрессором 1 обыкновенного двухступенчатого типа, приводимого в движение от самой турбины. Клапаны охлаждаемые. Сжимаемый неохлажденный воздух собирается в резервуаре 2, где он находится под давлением примерно свыше 15 атмосфер и при температуре в 200 — 300 С. Из резервуара 2 по трубам 3 и 4, имеющих регулирующие вентили 3 н 4, сжатый воздух поступает в камеру горения. Последняя состоит из трех концентрических цилиндров: наружного 5 из железа, внутреннего 6 из тонкого железа и цилиндра нз огнеупорной глины 7, который снабжен наружными ребрами 8. Воздух, входя по трубе 3 в пространство между наружным цилиндром о и средним 6, проходит затем между средним 6 и ребрами 8 внутреннего цилиндра 7, охлаждает таковые, а сам подогревается до более высокой температуры. Горючее— нефть, керосин и т. п. входит под давлением по особой трубке 9" в испарнтель 9, откуда он в виде сильно перегретых паров смешивается с идущим мм навстречу из междуреберного пространства подогретым воздухом и после вакнгання каким - либо способом, требующегося лишь в начале работы, происходит энергичное и совершенное сгорание внутри цилиндра 7. Воздух по трубе 3 подается с избытком в 1,25 — 1,3 рава более, против теоретически необноянмого для полного сгорания тщтлива.

Дополнительная же часть воздуха по трубе 4, через окна 10 во внутренней камере, смешивается с продуктами горе- ния и охлаждает их примерно до температуры - 1400 — 1300 С. Из камеры горения горячие продукты через входное, отверстие 11 входят в сопло 12 Лавалевского типа, где и расширяются до давления ниже атмосферного, примерно, до 0,5 ка м, и до температуры, примерно 400 — 380 С. Расширяясь, продукты горения приобретают вместе с тем скорость 1330 — 1400 м в секунду.

Вылетая с такой скоростью из устья сопла 12, газы ударяют в лопатки 13, расположенные по окружности рабочего колеса Зб турбины. Далее, из этих лопаток первого венца газы посредством направляющих лопаток 14, расположенных по окружности кожуха турбины (укрепленного для прочности ребрами

34) — действуют на лопатки 15 второго венца, также расположенные по окружности рабочего колеса 3б. Газы из по-, следних лопаток 17 третьего венца попадают в сборник 18. Лопатки рабочего колеса, профиль которых изображен на фиг. 3, сходны с профилем сечения крыла аэроплана и рассчитываются так же, как и крылья аэроплана.

Ось сопла слегка наклонена к плоскости колеса турбины, приблизительно под углом 80 (на черт. показано 90 ).

Эта форма лопаток дает возможность иметь число оборотов рабочего колеса не свыше 3000 в минуту. В описываемой турбине имеются 2 сопла, расположенные в гнездах 32 и 33, при чем сопло 33 показано снятым. Отдав свою энергию, продукты горения поступают в сборник 18, из него идут в холодильник 19, представляющий из себя патрубок с двойными стенками, в пространство между которыми подается холодная вода трубой 22. Эта вода вытекает из промежутка между стенками 20 патрубка через ряд мелких отверстий 21 на внутренней стенке струйками в холодильную камеру 19. Горячие газы, обтекая эти струйки, значительно охлаждаются; они увлекают за собой воду далее в камеру 24, где она остается на дне

23 и удаляется трубой 25 самотеком длиною примерно в 7 — 10 м. Охлажденные газы по соединительному каналу 27 высасываются и сжимаются посредством компрессора, а в данном случае — турбокомпрессором 2б, до давления наружного воздуха и затем выталкиваются наружу через выпускной канал

28 и патрубок 29. Таким образом газы, расширяясь до давления ниже атмосферного, дают излишек работы при расши-. рении от 1 атм. до 0,5 атм. (при этом работа идет обратно на сжатие и выталкивание газов, но уже при меньшем об еме). Таким образом получается утилизация части тепла в виде полезной работы без особого усложнения конструкции, вследствие увеличения предела расширения газов. При таком способе утилизации тепла в описываемой турбине должны получиться следующие результаты: сжимаемый воздух не охлаждается и поэтому нет потери энергии в виде теплоты, уносимой охлаждающей водой; охлаждение внутренних стенок камеры горения, соприкасающихся непосредственно с пламенем, производится самим же рабочим воздухом; количество участвующего в горении воздуха может быть регулируемо и приближено к теоретически необходимому для каждого количества горючего, вследствие чего получается наиболее совершенное горение, независимо от нагрузки; конечная температура продуктов горения может быть регулируема добавлением избы-. точного количества воздуха; понижение температуры продуктов горения, до безопасного для лопаток турбины, производится (без потерь тепла охлаждением) исключительно адиабатическим расширением; применяемая форма лопаток, сход. ная с профилем сечения аэропланного крыла, должна дать меньшую плоскость соприкосновения с газами без ущерба использования энергии, а также уменьшить окружную скорость колеса и уменьшить потерю на трение газов.

ПРЕДМЕТ ПАТЕНТА.

Турбина внутреннего горения, характеризующаяся применением камеры горения, состоящей из наружного цилиндра

5, внутреннего 7 из огнеупорного материала с наружными ребрами 8 и промежуточного цилиндра б из листового материала, при чем воздух вводится по

3 трубе 3 в пространство между наружным и промежуточным цилиндром, а добавочный воздух вводится по трубе 4 через окна 10 во внутренний цилиндр, куда вводится также и горючее через форсунку 9, продукты же горения, пройдя через рабочие лопатки турбины, направляются в трубчатый холодильник 19, внутренняя труба коего снабжена отверстиями 21, и охлажденные газы удаляются из него центробежным компрессором 2б.

Тыыо-aйтегpа@aы «Нрасыътй Печатыик», Л еыыыград, эгеждуыародыъЩ, 75.