Газотурбинная установка

 

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в различных двигательных установках. Целью изобретения является повышение эффективности работы установки. Она содержит корпус, одноколесный ротор в виде открытого диска с общими рабочими лопатками, парциальный диффузор компрессора, камеру сгорания и парциальный сопловой аппарат , расположенные по окружности вокруг ротора, входной осевой патрубок с секторным ограничителем, выхлопной патрубок. Диск ротора выполнен профилированным с увеличивающимся по ходу движения газов диаметром, на его входном участке расположены изогнутые лопатки направляющего аппарата аксиального типа. Рабочие лопатки выполнены выступающими за край диска , профилированными с изгибом в осевых плоскостях и плавно сопряжены с лопатками направляющего аппарата. Сопловой аппарат турбины выполнен осевым. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 02 С 3/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3544345/63 (22) 30.12.82 (46) 23.12.91. Бюл. N 47 (71) Дальневосточный политехнический институт им. В.В, Куйбышева (72) Е.И. Кончаков и А.И. Самсонов (53) 621,438(088.8) (56) Заявка ФРГ ¹ 2650515, кл. F 02 С 3/14, 1978, (54) ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в различных двигательных установках, Целью изобретения является повышение эффективности работы установки. Она содержит корпус, одноколесный ротор в виде открыИзобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в двигательных установках, автономных механических приводах.

Известна газотурбинная установка, содержащая корпус, одноколесный ротор в виде открытого диска с общими рабочими лопатками, парциальный диффузор компрессора, камеру сгорания и парциальный сопловой аппарат, расположенные по окружности вокруг ротора, входной осевой патрубок с секторным ограничителем, выхлопной патрубок, Недостатком этой установки является низкая эффективность из-за аэродинамических потерь в проточном тракте и ограничения достижимой степени повышения давления в компрессорной части вследст„„ Д „„1700273 A l того диска с общими рабочими лопатками, парциальный диффузор компрессора, камеру сгорания и парциальный сопловой аппарат, расположенные по окружности вокруг ротора. входной осевой патрубок с секторным ограничителем, выхлопной патрубок.

Диск ротора выполнен профилированным с увеличивающимся по ходу движения газов диаметром, на его входном участке расположены изогнутые лопатки направляющего аппарата аксиального типа. Рабочие лопатки выполнены выступающими за край диска, профилированными с изгибом в осевых плоскостях и плавно сопряжены с лопатками направляющего аппарата. Сопловой аппарат турбины выполнен осевым. 2 ил. вие использования радиально-коротких рабочих лопаток.

Цель изобретения — повышение эффективности.

О

Указанная цель достигается за счет того, что в газотурбинной установке, содержащей корпус, одноколесный ротор в виде () открытого диска с общими рабочими лопатками, парциальный диффузор компрессора, камеру сгорания и парциальный сопловой аппарат, расположенные по окружности вокруг ротора, входной осевой патрубок с секторным ограничителем, выхлопной патрубок, диск ротора выполнен профилированным с увеличивающимся по ходу движения газов диаметром, на его входном участке расположены изогнутые лопатки направляющего аппарата аксиального типа, 1700273

55 рабочие лопатки выполнены выступающими за край диска, профилированными с изгибом в осевых плоскостях и плавно сопряжены с лопатками направляющего аппарата, а сопловой аппараттурбины выполнен осевым, На фиг, 1 изображена предлагаемая газотурбинная установка, осевой разрез: на

1 фиг. 2 — то же, поперечный разрез, Газотурбинная установка содержит од ноколесный ротор в виде открытого профи лированного с увеличивающимся по ходу движения газов диаметром, диска 1 с рабочими лопатками 2 и изогнутыми лопатками

3 направляющего аппарата аксиального. типа, парциальный диффузор 4 компрессора, который через улиткообразный патрубок 5 переходит в камеру 6 сгорания, парциальный осевой сопловой аппарат 7 турбины, выхлопной патрубок 8, входной осевой патрубок с секторным ограничителем 9 и корпус 10.

Рабочие лопатки 2 выполнены профилированными с изгибом B осевых плоскостях и плавно сопряжены с лопатками 3 направляющего аппарата. Самая периферийная (и наиболее радиальная по ориентации) часть каждой лопатки 2 выступает за край диска

1, Дополнительная вогнутость рабочих лопаток в цилиндрическом сечении через эадисковую зону позволяет открытой периферии компрессорного венца сработать осетурбинный газовый поток (на соответствующей "горячей" парциальной дуге рассматриваемой системы), оставаясь в то же время парциальным комрессорным венцом при работе на "холодной" дуге. Выход камеры 6 сгорания примыкает по газукугловой зоне ( — С на фиг. 2) венца, соответствующей выбранному положению "горячей" (турбинной) .парциальной дуги, на всей длине которой установлен сопловой аппарат 7, П ротиво пол ож на я (" вы ходна я") сторона задисковой периферии венца на турбинной дуге примыкает к дугообразному. входу выхлопного патрубка 8.

"Холодная", т.е. компрессорная парциальная половина корпусного окружения венца, определяется угловой протяженностью входного раскрыва у секторного ограничителя 9, располагаемого, соответственно, против питаемой им дуги.

На выходе сжатого воздуха аналогичные границы компрессорной дуги выражаются угловой протяженностью диффузора 4 компрессора, Диффузор представляет собой аксиально-узкую (ширина соответствует осевому размеру лопатки 2) цилиндрическую щель, которая на выбранную величину дуги (т.е. 155 — 160", за вычетом переходной

35 зоны из компрессорной "полуокружности") охватывает периферию венца против выходов впущенного секторным ограничителем

9 воздуха, Через корпус 10 выведен наружу выходной вал 11 ротора, установленный на соответствующих опорах.. Высота h свободных концов лопаток, выступающих за край диска, выбирается в (1,5-4,0) К раз больше осевого размера внешнего конца лопаток, где

К вЂ” отношение длины рабочей (парциальной) дуги компрессора к рабочей дуге турбины, Установка работает следующим образом.

После раскрутки диска 1 воздух захватывается входными кромками лопаток 3 (в допускающем это угловом раскрыве секторного ограничителя 9) и далее, двигаясь в, проточном сечении центробежного компрессора по профилированной выпуклости диска, согласно ей, плавно меняет ориентацию составляющей своей скорости для осевого сечения от осевой входной к практически радиальной (a=10 — 15 ) за краем профилированного диска, т.е. по выходе в "смешанную" зону венца. Пройдя через данную периферийную часть лопаток 2, разогнанный и сжатый компрессором поток усиливает свое сжатие. частично замедляясь в диффуэоре 4 компрессора, и оттуда через улиткообразный патрубок 5 поступает в камеру 6 сгорания, где смешивается с топливом.

Полученная смесь воспламеняется от свечи или иного известного воспламенителя (не показан). Раскаленный до 1500-1800 С газ из камеры сгорания непосредственно поступает к распределенному по дуге  — С сопловому аппарату 7 осетурбинного профиля, Преобразовав в нем свое давление(теплоперепад) в кинетическую энергию, т.е, понизивший, в итоге, свою температуру примерно до 1000 С, газ со скоростью 9001000 м/с устремляется к сопряженной с аппаратом задисковой дуге лопаточных профилей под острым углом к плоскости вращения колеса, Таким образом, он теперь вторично проходит через межлопаточные промежутки (через которые до этого проходил радиально, в виде сжимаемого воздуха на компрессорной дуге). Но на этот раз, проходя данные промежутки уже в поперечном к лопаткам направлении, т.е. обтекая последние как осетурбинные профили, многократно увеличившийся по расходу и скорости поток теперь с избытком возвращает системе механическую энергию, за1700273 траченную на его сжатие в компрессоре. В результате подобного обтекания активных профилей разогнанным газом вырабатывается вращающий момент, достаточный как для поддержания ротации (т,е. сжатия новых порций воздуха для камеры сгорания), так и для выдачи внешним потребителям соответствующей избыточной части энергии: в виде возможного съема механического вращения с выходного вала 11 или в виде отбора части сжатого воздуха с соответственно увеличиваемой при этом компрессорной дуги.

Отдавший энергию (т.е. существенно потерявший скорость на величину удвоенной окружной у колеса) сработанный горячий газ "подбирается" примыкающим к турбине дугообразным входом выхлопного патрубка 8 и через последний (или иные выхлопные устройства: глушители, теплоутилизирующие средства, технологические насадки и т.д.) покидает установку. Секторный ограничитель 9 на протяжении соответствующего входного сектора предотвращает попадание воздуха в венец, т,е, "отключает" компрессорную работу его каналов на "турбинной" дуге В-С, Формула изобретения

Газотурбинная установка, содержащая корпус, одноколесный ротор в виде открытого диска с общими рабочими лопатками, парциальный диффузор компрессора, каме10 ру сгорания и парциальный сопловой aïïàрат, расположенные по окружности вокруг ротора, входной осевой патрубок с секторным ограничителем, выхлопной патрубок, отличающаяся тем, что, с целью

15 повышения эффективности, диск ротора выполнен профилированным с увеличивающимся по ходу движения газов диаметром, на его входном участке расположены изогнутые лопатки направляющего аппарата

20 аксиального типа, рабочие лопатки выполнены выступающими за край диска, профилированными с изгибом в осевых плоскостях и плавно сопряжены с лопатками направляющего аппарата, а сопловой an25 парат турбины выполнен осевым.

1700273

Составитель Ю.Цыпулев

Редактор В.Бугренкова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М,.Демчик

Заказ 4454 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101