Система подачи пускового газа к турбодетандеру газотурбинного двигателя

Авторы патента:

F02C7/27 - гидравлические и газовые приводы (турбостартеры F02C 7/277)

Владельцы патента RU 2270927:

Новиков Михаил Иванович (RU)
Сурский Александр Иванович (RU)

Изобретение относится к области газотурбокомпрессоростроения, в частности, к системам подачи пускового газа к турбодетандерам газотурбинных двигателей. Изобретение решает задачу повышения надежности и экономичности газотурбинных двигателей путем повышения надежности и экономичности применяемых в них систем подачи пускового газа к турбодетандерам. В системе подачи пускового газа к турбодетандеру газотурбинного двигателя, содержащей магистраль пускового газа, запорные, запорно-регулирующий и предохранительный клапаны, блок фильтров, блок управления клапанами, систему автоматики и датчики давлений, в магистрали пускового газа между запорно-регулирующим клапаном и турбодетандером установлен вихревой расширитель газа (труба Ранка-Хилша), причем вход расширителя соединен с выходом запорно-регулирующего клапана, "горячий" выход расширителя соединен с входом турбодетандера, "холодный" выход расширителя соединен со сбросной "свечой", а по оси расширителя пропущена магистраль сжатого воздуха, соединенная одним концом с нагнетанием циклового компрессора, другим - с его всасыванием. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области турбокомпрессоростроения, в частности, к системам подачи пускового газа к турбодетандерам газотурбинных двигателей.

Известны пусковые устройства газотурбинных газоперекачивающих агрегатов в виде турбодетандеров, к которым подводится неподогретый пусковой газ - частично сдросселированный перекачиваемый газ (см., например, кн.: Б.С.Ревзин "Газотурбинные газоперекачивающие агрегаты", Москва, "Недра", 1986 г., стр.114...116).

Известны холодильно-нагревательные установки, утилизирующие энергию выходящих из вихревой трубы потоков газа (см., например, кн.: А.П.Меркулов "Вихревой эффект и его применение в технике". Изд-во "Машиностроение", Москва, 1969 г., стр.113...145).

Известны пусковые устройства газотурбинных установок в виде турбостартеров, работающих на холодном или слабо подогретом сжатом воздухе, отбираемом из специальной системы или от работающего двигателя (см., например, кн.: "Газотурбинные установки". Справочное пособие. Под общ. ред. Л.В.Арсеньева и В.Г.Тырышкина, Ленинград, "Машиностроением, ЛО, 1978 г., стр 139...140) - прототип.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и экономичности газотурбинных двигателей путем повышения надежности и экономичности применяемых в них систем подачи пускового газа к турбодетандерам.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе подачи пускового газа к турбодетандеру газотурбинного двигателя, содержащей магистраль пускового газа, запорные, запорно-регулирующий и предохранительный клапаны, блок фильтров, блок управления клапанами, систему автоматики и датчики давления, согласно изобретению в магистрали пускового газа между запорно-регулирующим клапаном и турбодетандером установлен вихревой расширитель газа (труба Ранка-Хилша), причем вход расширителя соединен с выходом запорно-регулирующего клапана, "горячий" выход расширителя соединен с входом турбодетандера, "холодный" выход расширителя соединен со сбросной "свечой", а по оси расширителя пропущена магистраль сжатого воздуха, соединенная одним концом с нагнетанием циклового компрессора, другим - с его всасыванием.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что в магистрали пускового газа между запорно-регулирующим клапаном и турбодетандером установлен вихревой расширитель газа (труба Ранка-Хилша), причем вход расширителя соединен с выходом запорно-регулирующего клапана, "горячий" выход расширителя соединен с входом турбодетандера, "холодный" выход расширителя соединен со сбросной "свечой", а по оси расширителя пропущена магистраль сжатого воздуха, соединенная одним концом с нагнетанием циклового компрессора, другим - с его всасыванием.

На фиг.1 схематично представлена система подачи пускового газа к турбодетандеру газотурбинного двигателя, на фиг.2 схематично представлен вихревой расширитель газа (труба Ранка-Хилша).

В магистрали 1 пускового газа размещены запорный трехходовой клапан 2, блок фильтров 3, запорно-регулирующий клапан 4, выход которого магистралью 5 соединен с входом 6 вихревого расширителя газа 7. "Горячий" выход 8 расширителя 7 соединен магистралью газа 9 с турбодетандером 10 газотурбинного двигателя (на фиг.1 не показан). В магистрали 9 установлены предохранительный клапан 11 и датчик давления 12. "Холодный" выход 13 расширителя 7 соединен магистралью 14 через запорный клапан 15 со сбросной "свечой". В системе подачи пускового газа к турбодетандеру 10 газотурбинного двигателя установлены также блок управления клапанами 16 и система автоматики 17.

Вихревой расширитель газа 7 выполнен в виде трубы 18, снабженной тангенциальным соплом 19, улиткой 20, диафрагмой 21 с отверстием и регулируемым дросселем 22.

По оси вихревого расширителя газа 7 пропущена магистраль 23, один конец которой соединен через запорный клапан 24 с нагнетанием циклового компрессора газотурбинного двигателя, а другой конец соединен через запорный клапан 25 со всасыванием циклового компрессора.

Работает система подачи пускового газа к турбодетандеру газотурбинного двигателя следующим образом:

При запуске газотурбинного двигателя система автоматики 17 дает команду блоку управления клапанами 16, по команде которого открывается трехходовой запорный клапан 2 с электромагнитным приводом, и по магистрали 1 пусковой газ поступает в блок фильтров 3, а после него к запорно-регулирующему клапану 4 с электроприводом. Клапан 4, также по командам из блока 16 открывается и пусковой газ по магистрали 5 поступает на вход 6 вихревого расширителя газа 7 (трубы Ранка-Хилша). Из входа 6, закручиваясь по тангенциальному соплу 19 и улитке 20, газ в трубе 18 разделяется на два потока: осевой - "холодный", который выходит через отверстие диафрагмы 21, и периферийный - "горячий", который выходит через регулируемый дроссель 22. Параметры "холодного" и "горячего" потоков можно изменять с помощью регулируемого дросселя 22 и размера диафрагмы 21. Часть пускового газа, сдросселировавшись и нагревшись в расширителе 7, через "горячий" выход 8 по магистрали 9 поступает в турбодетандер 10 (выполненный, например, в виде центростремительной турбины). Давление и расход пускового газа, поступающего в турбодетандер 10 по магистрали 9, регулируется также изменением положения запорно-регулирующего клапана 4, электропривод которого получает команды из блока управления 16 на основании сигналов датчика давления 12. Для большей надежности ограничения максимального давления газа в магистрали 9 установлен предохранительный клапан 11. Другая часть пускового газа, сдросселировавшись и охладившись в расширителе 7, через "холодный" выход 13 и магистраль 14 поступает к запорному клапану 15, через который сбрасывается на "свечу".

Для большей эффективности "горячего" выхода расширителя 7 (повышения температуры выходящего нагретого пускового газа) подключают магистраль 23, пропуская через нее с помощью запорных клапанов 24 и 25 горячий сжатый воздух из нагнетания циклового компрессора газотурбинного двигателя и подогревая таким образом околоосевые слои газа в расширителе 7.

Повышение температуры пускового газа перед турбодетандером повышает его экономичность и предотвращает обледенение его выходного тракта.

Система подачи пускового газа к турбодетандеру газотурбинного двигателя, содержащая магистраль пускового газа, запорные, запорно-регулирующий и предохранительный клапаны, блок фильтров, блок управления клапанами, систему автоматики и датчики давлений, отличающаяся тем, что в магистрали пускового газа между запорно-регулирующим клапаном и турбодетандером установлен вихревой расширитель газа (труба Ранка-Хилша), причем вход расширителя соединен с выходом запорно-регулирующего клапана, "горячий" выход расширителя соединен с входом турбодетандера, "холодный" выход расширителя соединен со сбросной "свечой", а по оси расширителя пропущена магистраль сжатого воздуха, соединенная одним концом с нагнетанием циклового компрессора, другим - с его всасыванием.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к системам запуска. .

Способ запуска газотурбинного двигателя // 2260134

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к способам запуска газотурбинного двигателя. .

Энергетическая установка для запуска газотурбинного двигателя // 2260133

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к системам запуска газотурбинного двигателя. .

Способ запуска газотурбинного двигателя с охлаждаемой турбиной // 2252327

Камера сгорания газотурбинного двигателя // 2214526

Устройство для пуска газотурбинной установки // 2018011

Изобретение относится к машиностроению, а именно к турбостроению, и может быть использовано для пуска газотурбинных установок. .

Озн.ая iшмшушмшщг* 3 j **" m * j"^ ~-^ ^^' г •?.bklisjii- 'iv^ i v_r--?-i // 352474

Устройство для запуска авиационного двигателя // 211947

Турбостартер газотурбинных двигателей // 191958

Дистанционное пусковое устройство для газотурбинных установок // 149280

Газотурбинный двигатель и стартер-генератор для газотурбинного двигателя // 2406829

Интегрирование коробки модуля стартера/генератора в трансмиссионную коробку газовой турбины // 2406846

Система производства сжатого воздуха и ее применение // 2423616

Изобретение относится к летательным аппаратам с системой запуска газовой турбины летательного аппарата

Генератор с двигателем // 2515690

Аварийный генератор с двигателем содержит пневмодвигатель для активизации двигателя, два источника газоснабжения негорючего газа, переключающий клапан. Первый канал соединяет первый источник газоснабжения первого негорючего газа и переключающий клапан. Второй канал соединяет переключающий клапан с выбрасывающей головкой для выбрасывания первого негорючего газа из неё в воздух. Третий канал соединяет переключающий клапан и пневмодвигатель. Переключающий клапан выполнен с возможностью принимать любое одно из трех положений. Первое положение осуществляет соединение между первым и вторым каналами. Второе - осуществляет соединение между первым и третьим каналами. Третье - осуществляет разъединение между первым каналом и вторым и третьим каналами. Второй источник газоснабжения присоединен к третьему каналу для вмещения и подачи второго негорючего газа и имеет множество контейнерных блоков. Количество второго негорючего газа в каждом из блоков является необходимым для одноразовой активизации двигателя. Клапанный узел регулирует давления первого и второго негорючего газа. Достигается уменьшение пространства для установки, затрат на обслуживание и эксплуатацию за счет использования негорючего газа из оборудования пожаротушения для работы пневмодвигателя, запускающего двигатель аварийного электрогенератора. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Воздушый стартер для турбодвигателя // 2518719

Воздушный стартер для турбодвигателя содержит передний корпус (12), задний корпус (14), кольцевой тракт (32) потока выходящих газов и цилиндрическую выпускную решетку (44) тракта (32) потока выходящих газов. Кольцевой тракт (32) открыт между задним концом переднего корпуса и передним концом заднего корпуса. Передний и задний концы выпускной решетки (44) содержат средство (48, 52) удерживания в осевом направлении соответственно переднего корпуса (12) и заднего корпуса (14) к решетке (44). Упомянутое средство (52) удерживания в осевом направлении одного (14) из корпусов к решетке (44) позволяет относительное вращение решетки (44) и этого корпуса (14). Стартер по изобретению может в большей степени удовлетворять сертификационным требованиям и быть легче и надежнее. В результате взрыва турбины стартера средство удерживания в осевом направлении корпусов к решетке сохраняет целостность стартера и в то же время предотвращает передачу на задний корпус вращательных усилий, проходящих в передний корпус. Такие вращательные усилия можно рассеять, позволяя вращение переднего корпуса относительно заднего корпуса. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство изменения передаточного отношения между валом турбины и валом стартера-генератора авиационного двигателя // 2541488

Устройство изменения передаточного отношения между валом турбины и валом стартера-генератора содержит первое и второе жестко закрепленные зубчатые колеса, установленные на валу стартера-генератора, первое и второе промежуточные зубчатые колеса, переключающую муфту, а также средство, вызывающее ее поступательное перемещение. Первое и второе промежуточные зубчатые колеса установлены на валу турбины и находятся в зацеплении соответственно с первым и вторым жестко закрепленными зубчатыми колесами, обеспечивая различные передаточные отношения. Переключающая муфта вставлена между промежуточными зубчатыми колесами и механически соединена с валом турбины. Переключающая муфта выполнена с возможностью поступательного перемещения на валу турбины между положением, в котором она входит в зацепление с первым промежуточным зубчатым колесом, и положением, в котором она входит в зацепление со вторым промежуточным зубчатым колесом. Средство, вызывающее поступательное перемещение переключающей муфты, обеспечивает ее перемещение из одного положения в другое, когда сумма моментов вращения между валом турбины и валом стартера-генератора меняет знак. Другое изобретение группы относится к авиационному двигателю, включающему указанное выше устройство изменения передаточного отношения. Группа изобретений позволяет повысить надежность устройства изменения передаточного отношения между валом турбины и валом стартера-генератора, а также снизить его вес. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ и система экстренного запуска установки генерирования энергии // 2621190

Изобретение относится к аварийным стартерам, обеспечивающим реакцию указанного порядка величины, то есть в несколько секунд, и не имеющим недостатков, связанных с массой и с габаритами гидравлических или пневматических аварийных стартеров. Для этого настоящим изобретением предлагается объединить моментальное толкающее усилие газа пиротехнического типа с трансмиссионным объемным генератором в сочетании с автоматическим соединением/разъединением с запускаемой установкой. Система экстренного запуска в соответствии с изобретением содержит, по меньшей мере, один пиротехнический газогенератор, связанный с электрическим инициатором, который, в свою очередь, связан с вычислительным устройством, объемный двигатель, в котором находятся прямозубые зубчатые передачи, при этом пиротехнический газогенератор связан с двигателем через вход корпуса. Двигатель содержит средство соединения, выполненное с возможностью перемещаться на конце трансмиссионного вала и предназначенное для соединения этого трансмиссионного вала с приемным валом установки через центробежное сцепление. Изобретение позволяет повысить надежность экстренного запуска установки генерирования энергии в критических ситуациях. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ и система запуска газотурбинного двигателя летательного аппарата // 2646521

Изобретение относится к способу и системе запуска газотурбинного двигателя летательного аппарата. Газотурбинный двигатель содержит камеру сгорания, вал компрессора, на котором установлено колесо компрессора для питания сжатым воздухом упомянутой камеры сгорания, по меньшей мере один стартер, связанный с упомянутым валом таким образом, чтобы сообщать ему крутящий момент запуска определенного значения для его приведения во вращение. Способ содержит этап (Е1) ускорения вала компрессора в течение первой фазы запуска, затем этап (Е2) стабилизации скорости вращения вала компрессора в течение второй фазы запуска. Во время этапа (Е1) ускорения скорость вращения вала регулируют таким образом, что ускорение вала остается по существу постоянным. Изобретение позволяет повысить эффективность запуска газотурбинного двигателя летательного аппарата. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 ил.