Турбопривод
Авторы патента:
Использование: в двигателестроении и может быть использовано при разработках приводов для стационарных механизмов. Сущность изобретения: в турбоприводе, включающем вентилятор и турбину, соединенные между собой кинематически, а также систему подачи топлива, камеру сгорания и газовод, вал турбины располагается вертикально, а газовод и камера сгорания размещены ниже турбины, что обеспечивает самораскрутку турбопривода без применения дополнительного стартового механизма. 1 ил.
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при разработках приводов для стационарных механизмов.
Известны турбокомпрессорные двигатели, распространенные в авиации, состоящие из компрессора (вентилятора), системы подачи топлива, камеры сгорания, газовода и турбины, причем турбина и вентилятор соединены между собой кинематически, чаще всего единым валом. Воздух из атмосферы засасывается вентилятором и подается под избыточным давлением в камеру сгорания, куда поступает и топливо. В процессе сгорания топлива образуются продукты сгорания, энтальпия которых выше исходной энтальпии воздуха, чем обеспечивается наличие у них располагаемого запаса энергии. В зависимости от назначения турбины на ней сбрасывается в одном случае только часть располагаемой энергии, в другом вся. Недостатком известного устройства является то, что для начала его работы необходим дополнительный стартовый механизм, обеспечивающий предварительную раскрутку вала и создание избытка давления воздуха в топке. Задача изобретения упрощение конструкции. Это достигается тем, что в турбоприводе, включающем вентилятор, систему подачи топлива, камеру сгорания, газовод и турбину, вал последней расположен вертикально, а газовод и камера сгорания размещены ниже турбины. На чертеже изображен предлагаемый турбопривод. На общем валу 1, установленном вертикально, расположены турбина 2 в верхней части вала и вентилятор (компрессор) 3 в нижней части. Турбина и вентилятор размещены вдоль вала так, что между ними находятся камера сгорания 4 и газовод 5. В качестве устройства подачи топлива 6 используется система подачи сжиженного газа. Турбопривод работает следующим образом. Через устройство подачи топлива 6 в камеру сгорания 4 подается газ. Первоначальное горение в камере сгорания осуществляется в малом режиме. Благодаря тому что продукты сгорания легче атмосферного воздуха, они вытесняются вверх по газоводу 5 к турбине 2. В камеру сгорания на замену уходящих продуктов сгорания поступают через вентилятор 3 порции воздуха, образуя таким образом единый конвективный поток и обеспечивая непрерывность горения. Конвективный поток, воздействуя на турбину 2, заставляет ее и вентилятор 3 вращаться. В свою очередь, вращение вентилятора приводит к увеличению количества и сжатию подаваемого им в камеру сгорания воздуха, чем обеспечивается начало работы двигателя. При этом в соответствии с потребностями процесса горения система подачи увеличивает и количество подаваемого топлива в камеру сгорания. Увеличение энтальпии продуктов сгорания на единицу их массы за счет повышения давления в камере сгорания, а также общего количества продуктов сгорания приводит к росту момента вращения на турбине и числа ее оборотов, что влечет за собой эскалацию процесса: раскрутку двигателя вплоть до выхода на рабочий режим. Дополнительными условиями реализации процесса выхода на рабочий режим двигателя являются следующие. Во-первых, начальный крутящий момент на турбине должен превышать момент трения покоя подвижных частей. Во-вторых, рабочие характеристики турбины и вентилятора должны быть таковыми, чтобы во время выхода двигателя на рабочий режим мощность турбины превышала мощность, потребляемую на вентиляторе и расходуемую на трение подвижных частей. В третьих, процесс горения должен быть устойчив во всем диапазоне изменения режима работы двигателя. Заявляемое устройство позволяет обойтись без дополнительного стартового механизма для предварительной раскрутки двигателя и упрощает конструкцию турбопривода по сравнению с прототипом.Формула изобретения
Турбопривод, включающий в себя вентилятор, систему подачи топлива, камеру сгорания, газовод и турбину, причем турбина и вентилятор соединены между собой кинематически, отличающийся тем, что вал турбины установлен вертикально, а газовод и камера сгорания расположены ниже турбины.РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к регулированию мощности паротурбинных установок энергоблоков с приводной турбиной питательного насоса, и позволяет повысить экомомичность турбоустановки и надежность главной турбины
Турбоагрегат // 823606
Опора вала турбоагрегата // 730981
Теплоэнергетическая установка // 407064
Турбонасосный агрегат // 316858
Турбонасос // 85154
Турбонасос внутреннего горения // 41287
Компактный турбоконденсатный насос // 2126913
Изобретение относится к насосам и компрессорам необъемного вытеснения и касается турбоконденсатных и турбопитательных насосов
Турбокомпрессор-детандер // 2303142
Изобретение относится к холодильной технике, в частности к турбокомпрессорам-детандерам малой производительности для перекачки горячей загрязненной газовоздушной смеси и охлаждения воздуха в системе кондиционирования и очистки воздуха транспортного средства
Газоперекачивающий агрегат // 2403416
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для мощных и сверхмощных приводов газовых компрессоров для приводов насосов и других типов приводов сверхмощного оборудования
Изобретение относится к турбонасосостроению. Турбонасосный агрегат содержит турбинный узел c корпусами подвода и отвода рабочего тела, сопловым аппаратом, одноступенчатой турбиной. Агрегат содержит насосный узел со шнекоцентробежным рабочим колесом. Корпус подвода рабочего тела снабжен коллектором, включающим осесимметричную герметичную кольцевую оболочку. Большая часть оболочки имеет форму типа продольно усеченного фрагмента тора или тороида. Лопатки рабочего колеса турбины выполнены выпукло-вогнутыми по ширине, радиальной высотой 0,05÷0,25 радиуса диска колеса турбины. Толщина лопатки принята переменной в направлении вектора потока рабочего тела с максимумом в средней части хордовой ширины лопатки. Хордовая ширина лопатки в проекции на условную хордовую плоскость, соединяющую заходную и выходную боковые кромки лопатки, не превышает радиальную высоту лопатки. Межлопаточный канал выполнен конфузорно-диффузорным в направлении вектора потока пара с максимальным сужением площади поперечного проходного сечения, определяемой в зоне максимальной толщины лопаток. Общее количество лопаток колеса турбины в 2,6÷34,4 раза превышает количество сопел в сопловом аппарате. Изобретение направлено на повышение ресурса работы агрегата, надежности, эффективности перекачивания, компактности и кпд при одновременном снижении материалоемкости. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.
Турбинный узел турбонасосного агрегата // 2511964
Изобретение относится к турбонасосостроению. Турбинный узел агрегата включает корпус подвода рабочего тела - пара, сопловый аппарат с наклонными соплами, турбину, имеющую вал с рабочим колесом, и расположенный за турбиной по потоку пара корпус отвода отработанного пара. Корпус подвода пара снабжен коллектором, включающим осесимметричную кольцевую оболочку, имеющую форму усеченного фрагмента тора или тороида. Рабочее колесо турбины выполнено не менее чем из одного диска с лопатками. Лопатки выполнены по ширине выпукло-вогнутыми, радиальной высотой, составляющей (0,05÷0,25) радиуса диска. Толщина лопатки переменна в направлении потока пара с максимумом в средней части хордовой ширины лопатки. Хордовая ширина лопатки в проекции на условную хордовую плоскость, соединяющую заходную и выходную боковые кромки лопатки, не превышает радиальную высоту лопатки. Сопла выполнены в диске в количестве 8÷15 и продольными осями радиально эквидистантно удалены от оси турбины и разнесены по условной окружности на равные углы, определенные в диапазоне (24÷45)°. Общее количество лопаток в 2,6÷34,4 раз превышает количество сопел. Изобретение направлено на повышение ресурса, надежности и эффективности работы турбинного узла при одновременном снижении материалоемкости и повышении компактности узла. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к турбонасосостроению. Турбонасосный агрегат содержит турбинный узел, включающий корпус подвода пара, сопловый аппарат с наклонными конфузорно-диффузорными соплами, турбину, имеющую вал с рабочим колесом, и расположенный за турбиной по потоку корпус отвода отработанного пара. Корпус подвода пара снабжен подводящим патрубком и коллектором, включающим осесимметричную кольцевую оболочку, большая часть которой имеет форму фрагмента тора или тороида. Коллектор присоединен к диску соплового аппарата. Сопла аппарата выполнены в диске в количестве 8÷15, продольными осями радиально эквидистантно удалены от оси турбины и разнесены по окружности на равные углы, определенные в диапазоне (24÷45)°. Продольная ось каждого сопла расположена в условной плоскости, параллельной оси вала турбины, нормально радиусу и наклонена в указанной плоскости под углом к условной плоскости диска в направлении, противоположном вектору вращения рабочего колеса турбины под углом (12÷25)°. Насосный узел агрегата включает корпус насоса со шнекоцентробежным рабочим колесом. Изобретение направлено на повышение ресурса работы, компактности, КПД и надежности агрегата и эффективности перекачивания сред при одновременном снижении материалоемкости. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.
Турбоблок // 2518919
Турбоблок газоперекачивающего агрегата (ГПА) или газотурбинной электростанции (ГТЭС) содержит газотурбинный двигатель (ГТД), кожух газотурбинного двигателя, компрессор (нагнетатель) с лабиринтными уплотнениями вала, трансмиссию, кожух трансмиссии с фланцами, расположенный между кожухом газотурбинного двигателя и компрессором. Кожух трансмиссии снабжен внутренней стенкой, образующей совместно с его наружной стенкой воздуховод, соединяющий полость кожуха газотурбинного двигателя с зоной перед лабиринтными уплотнениями компрессора через отверстия, выполненные во фланце кожуха трансмиссии, и отверстия, выполненные во внутренней стенке кожуха трансмиссии, соединенные с ним через радиальный канал, образованный скрепленными с внутренней стенкой кожуха перегородками. Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить давление в зоне разрежения перед уплотнениями компрессора, что, в свою очередь, будет препятствовать проникновению масла и его паров из компрессора в полость кожуха ГТД и предотвратит возникновение аварийных ситуаций. 5 ил.
Газотурбинный двигатель // 2528889
Газотурбинный двигатель, на цилиндрической втулке которого, со стороны, прилегающей к колесу турбины, надета соосно с цилиндрической втулкой первая чашеобразная цапфа-пята первого магнитного подшипникового узла, ориентированная своим днищем к колесу турбины, при этом на участке ротора, прилегающем к колесу компрессора, непосредственно на вал надета соосно с ним, с упором в колесо компрессора и торец втулки ротора, вторая чашеобразная цапфа-пята второго магнитного подшипникового узла, ориентированная своим днищем к колесу компрессора. Магнитные узлы обеих чашеобразных цапф-пят содержат конструктивно одинаковые магнитные элементы, составляющие магнитные радиальные и упорные подшипники. Для этого донные части выемок чашеобразных цапф-пят выполнены плоскими, а внешней и внутренней поверхностям их боковых стенок придана цилиндрическая форма, при этом на донных частях выемок чашеобразных цапф-пят жестко закреплены составные постоянные магниты одинаковой высоты, каждый из которых содержит, как минимум, три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, нечетные из которых, начиная с крайнего, намагничены радиально и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с осевым намагничиванием. На внутренней поверхности боковых стенок чашеобразных цапф-пят жестко закреплены друг за другом, как минимум, три кольцевых постоянных магнита с одинаковыми внешним и внутренним диаметрами колец, при этом нечетные кольца, начиная с крайнего, намагничены по оси ротора и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные кольца намагничены в радиальном направлении. Кольцевые выступы первой и второй чашеобразных цапф-пят, охвачены кольцевыми выточками, выполненными в проставке, изготовленной из немагнитного материала, размещенной между корпусами турбины и компрессора, при этом поверхности кольцевых пазов проставки, обращенные к донным частям чашеобразных цапф-пят, выполнены плоскими и на них, напротив донных участков чашеобразных цапф-пят, содержащих магниты, жестко закреплены составные постоянные магниты, каждый из которых содержит, как минимум, три кольцевых коаксиальных постоянных магнита одинаковой высоты, нечетные из которых, начиная с крайнего, намагничены радиально и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с осевым намагничиванием. Число, размеры и направление намагниченности этих магнитных колец аналогичны числу, размерам и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на донных частях выемок чашеобразных цапф-пят. На цилиндрических поверхностях кольцевых выточек проставки, обращенных к внутренним поверхностям боковых стенок соответствующих чашеобразных цапф-пят, напротив участков боковых стенок чашеобразных цапф-пят, содержащих магниты, жестко закреплены друг за другом, как минимум, три кольцевых постоянных магнита с одинаковыми внешним и внутренним диаметрами колец, при этом нечетные кольца, начиная с крайнего, намагничены по оси ротора и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные кольца выполнены с радиальным намагничиванием, причем число, размеры и направление намагниченности этих магнитных колец аналогичны числу, размерам и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на внутренней поверхности боковых стенок соответствующих чашеобразных цапф-пят. Обращенные друг к другу поверхности постоянных магнитов обработаны с образованием соответственно плоской или цилиндрической поверхности высокой чистоты, с образованием рабочих зазоров. Магнитный подшипниковый узел, размещенный со стороны турбины, выполнен с использованием магнитного материала с точкой Кюри не менее 900°C, при этом цилиндрические участки наружной поверхности чашеобразных цапф-пят снабжены бандажом, выполненным, например, намоткой углеволокна с пропиткой твердеющими синтетическими смолами. Достигается обеспечение высокой несущей способности радиального и упорного подшипникового узлов в рабочем режиме при уменьшении в них потерь на трение, надежный запуск ГТД при низких температурах, повышение его надежности работы при высоких динамических нагрузках, а также повышение механического КПД ГТД. 2 ил.
Газотурбинный двигатель // 2528891
Газотурбинный двигатель, на вал которого надета цилиндрическая втулка, выполненная из немагнитного материала, одним концом упертая в торцевую поверхность колеса турбины, а другим упертая в кольцевой выступ пяты, выполненной из немагнитного материала, надетой на вал, на участке, примыкающем к колесу компрессора. Центральная часть ротора содержит соосные вал и обечайку, выполненную из немагнитного материала, жестко скрепленные друг с другом, по меньшей мере, тремя равноудаленными друг от друга перемычками, выполненными из немагнитного материала, в виде пластин одинаковой толщины, ориентированных радиально к продольной оси ротора. Ротор и подшипниковые узлы размещены в полости проставки, выполненной из немагнитного материала, содержащей цилиндрический корпус, концы которого снабжены фланцами, выполненными с возможностью разъемного жесткого скрепления соответственно с сопловым аппаратом турбины и диффузором компрессора, причем длина обечайки соответствует длине цилиндрической части полости проставки. Фланец проставки со стороны, обращенной к турбине, содержит отверстие, через которое пропущен с возможностью вращения вал с надетой на него цилиндрической втулкой, которые сосны с продольной осью проставки, кроме того, этот участок ротора снабжен первым радиальным магнитным подшипником, для чего названный фланец проставки снабжен кольцевым выступом, на внешней поверхности которого жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий как минимум три кольцевых постоянных магнита, размещенных друг за другом, нечетные из которых, начиная с крайних, намагничены по оси ротора и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с радиальным намагничиванием. На внутренней поверхности обечайки жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий как минимум три кольцевых постоянных магнита, размещенных друг за другом, причем число, размеры, местоположение и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам, местоположению и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на кольцевом выступе названного фланца проставки. У противоположного конца цилиндрической втулки размещен надетый на нее и часть кольцевого выступа пяты корпус второго радиального магнитного подшипника, для чего он выполнен в виде диска, снабженного отверстием, окруженным кольцевым выступом, обращенным к центральной части ротора. Края поверхности диска уперты в поверхность выступа, образованного первой цилиндрической выточкой, выполненной на конце цилиндрической части полости проставки, обращенной к компрессору. Противоположная сторона диска снабжена выточкой с плоским дном, причем на внешней поверхности кольцевого выступа корпуса второго радиального магнитного подшипника жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий как минимум три кольцевых постоянных магнита, размещенных друг за другом, нечетные из которых, начиная с крайних, намагничены по оси ротора и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с радиальным намагничиванием. На внутренней поверхности обечайки, со стороны, обращенной к компрессору, жестко закреплен составной постоянный магнит, содержащий как минимум три кольцевых постоянных магнита, размещенных друг за другом, причем число, размеры, местоположение и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам, местоположению и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на кольцевом выступе корпуса второго радиального магнитного подшипника. Ротор снабжен упорным магнитным подшипником, содержащим двустороннюю пяту и два подпятника, при этом в качестве первого подпятника использована сторона дисковой поверхности корпуса второго радиального магнитного подшипника, снабженная кольцевой выточкой с плоским дном, обращенная к пяте, второй подпятник выполнен как дисковой вкладыш, сторона которого, обращенная к пяте, снабжена кольцевым выступом, при этом края поверхности дискового вкладыша уперты в поверхность выступа, образованного второй цилиндрической выточкой, выполненной на конце первой цилиндрической выточки, обращенной к компрессору, а его противоположная плоскость обращена с зазором к колесу компрессора. Пята выполнена в виде диска, зафиксированного на валу ротора и снабженного с обеих сторон кольцевыми выступами, при этом на противоположных поверхностях диска выполнены кольцевые выточки с плоским дном. На дне кольцевой выточки первого подпятника и на плоскости второго подпятника, ограниченной его кольцевым выступом, жестко закреплены составные постоянные магниты, каждый из которых содержит как минимум три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, нечетные из которых, начиная с крайнего, намагничены радиально и обращены друг к другу одноименными полюсами, а четные выполнены с осевым намагничиванием, кроме того, на обращенных к ним поверхностях кольцевых выточек пяты жестко закреплены составные постоянные магниты, каждый из которых содержит как минимум три кольцевых коаксиальных постоянных магнита, при этом число, размеры и направление намагниченности этих кольцевых постоянных магнитов аналогичны числу, размерам и направлению намагниченности постоянных магнитов, закрепленных на обращенных к ним поверхностях подпятников. Магнитный подшипниковый узел, размещенный со стороны турбины, выполнен с использованием магнитного материала с точкой Кюри не менее 900°С, при этом цилиндрические участки наружной поверхности обечайки и пяты снабжены бандажом, выполненным, например, намоткой углеволокна с пропиткой твердеющими синтетическими смолами. Технический результат: обеспечение высокой несущей способности радиального и упорного подшипникового узлов в рабочем режиме при уменьшении в них потерь на трение, надежный запуск ГТД при низких температурах, повышение его надежности работы при высоких динамических нагрузках, а также повышение механического КПД ГТД. 2 ил.
