Газотурбинный двигатель

Авторы патента:

F02C3/20 - использующие специальное горючее, окислитель или определенную разжиженную среду для получения продуктов сгорания

Владельцы патента RU 2327888:

Весенгириев Михаил Иванович (RU)

Газотурбинный двигатель содержит корпус, компрессор, камеру сгорания с воспламеняющим устройством, турбину, систему подачи и распыления воды через форсунку с кавитатором. Корпус выполнен с возможностью забора атмосферного воздуха в двигатель. Форсунка с кавитатором выполнена с возможностью подачи воды в забираемый воздух в зависимости от влажности последнего. Система подачи и распыления воды снабжена форсункой с кавитатором для подачи и распыления смеси воды и топлива в камеру сгорания. Воспламеняющее устройство выполнено в виде электродов вольтовой дуги, установленных в камере сгорания с возможностью подачи на них электрического тока, зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенения и превращения в плазму проходящей через зону горения вольтовой дуги смеси паров воды, топлива и воздуха. Один из электродов вольтовой дуги выполнен подвижным для зажигания вольтовой дуги. Другой электрод выполнен конической формы и с конусным каналом. Изобретение направлено на повышение эффективных показателей двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к газотурбинным двигателям, и может быть использовано в двигателестроении.

Известен газотурбинный двигатель, содержащий корпус, компрессор, камеру сгорания, воспламеняющее устройство, систему подачи топлива и турбину /а.с. СССР, №1329280, F02K 3/00, 30.04.1992 г./. [1].

Недостатком известного двигателя является его низкая экономическая и экологическая эффективность в эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является газотурбинный двигатель, содержащий корпус с герметизирующей его вход крышкой, электролизер, компрессор, камеру сгорания, систему подачи и распыления водного раствора электролита через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство и турбину /патент РФ, №2280184, F02C 3/28, 20.07.2006 г./. [2].

Недостатком ближайщего аналога является высокий расход энергии на электролиз воды и низкий КПД электролизера.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением заключается в повышении эффективных показателей двигателя,

Поставленная задача решается тем, что в газотурбинном двигателя, содержащем корпус, компрессор, камеру сгорания с воспламеняющим устройством, турбину и систему подачи и распыления воды через форсунку с кавитатором, корпус выполнен с возможностью забора атмосферного воздуха в двигатель. Форсунка с кавитатором, например местное сужение ее канала, выполнена с возможностью подачи воды в забираемый воздух, в зависимости от влажности последнего. Система подачи и распыления воды снабжена форсункой с кавитатором, например местное сужение ее канала, для подачи и распыления смеси воды и топлива, например метилового спирта, в камеру сгорания. Воспламеняющее устройство выполнено в виде электродов вольтовой дуги, установленных в камере сгорания с возможностью подачи на них электрического тока, зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенения и превращения в плазму проходящей через зону горения вольтовой дуги смеси паров воды, топлива и воздуха. При этом один из электродов выполнен подвижным для зажигания вольтовой дуги, а другой конической формы и с конусным каналом.

Сущность изобретения показана на чертеже, где дан схематичный разрез двигателя.

Пример выполнения предлагаемого решения.

Газотурбинный двигатель содержит корпус 1 с воздухозаборником 2, компрессор 3, камеру сгорания 4 с жаровой трубой 5 и зоной смешения 5, форсунку 7 с кавитатором, например, в виде местного сужения ее канала /не показано/, подачи воды в поток забираемого в двигатель атмосферного воздуха, форсунку 8 также с кавитатором, например, местное сужение ее канала /не показано/, подачи и распыления смеси топлива, например, метилового спирта и воды в камеру сгорания. Двигатель также содержит турбину 9 и воспламеняющее устройство в виде электродов 10 и 11 вольтовой /электрической/ дуги, которые установлены в камере сгорания с возможностью подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенении и превращения в плазму проходящей через зону горения 12 вольтовой дуги смеси паров воды, топлива и воздуха. При этом один из электродов выполнен подвижным, например, перемещаемым электромагнитным клапаном 13, другой выполнен конической формы и с конусным каналом 14.

Газотурбинный двигатель работает следующим образом.

Для пуска двигателя пусковым устройством раскручивают его вал и на электроды 10 и 11 вольтовой дуги подают постоянный ток. Работой компрессора 3 через воздухозаборник 2 в двигатель забирают атмосферный воздух. В поток забираемого воздуха, исходя из его влажности, что, например, определяется блоком управления, через форсунку 7 с кавитатором, опять же под контролем блока управления, подают и распыляют воду, например чистую природную воду. За счет кавитации в кавитаторе форсунки 7 вода незначительно, не опасно для работы компрессора 3, диссоциируется и ее капельки тончайше распыляются, что существенно экономит последующие траты энергии на подготовку рабочего тела в камере сгорания 4. Далее подготовленный таким образом воздух сжимается в компрессоре 3 и поступает в камеру сгорания 4. В камере сгорания 4 в поток поступающего сюда воздуха, опять же под регулированием блока управления, через форсунку 8 с кавитатором подают и распыляют смесь воды, например чистой природной и топлива, например спирта метилового, например 5% от объема воды. В кавитаторе форсунки 8 подаваемая смесь за счет кавитации диссоциирует, ионизируется, ее капельки тончайше распыляются и затем она смешивается с воздухом, образует обогащенную водородом и кислородом смесь паров воды, топлива и воздуха и с давлением за компрессором, по конусному каналу 14 электрода 11 подступает в зону горения 12 вольтовой дуги. Кратковременным включением электромагнитного клапана 13 производят касание концом электрода 10 с электродом 11 и в конусном канале 14 зажигают вольтовую дугу, под воздействием которой проходящая через зону горения 12 вольтовой дуги обогащенная водородом и кислородом смесь паров воды, топлива и воздуха диссоциируется, ионизируется, воспламеняется, превращается в плазму и поступает в зону смешения 6 жаровой трубы 5 камеры сгорания 4. В зоне смешения 6 плазма нормализуется до приемлемого для лопаток турбины 9 значения смешением с поступающим сюда вторичным воздухом и присутствующим в нем водяным паром. Далее продукты сгорания расширяются в турбине 9, вращают вал двигателя и через выхлопное устройство выкидываются в атмосферу. Жаровая труба 5 камеры сгорания 4 и электроды 10 и 11 вольтовой дуги при этом охлаждаются обтекающим их и проходящим через них воздухом. Для остановки двигателя отключают подачу питания на электроды и тушат вольтовую дугу, прекращают подачу воды в двигатель и смеси воды, топлива в камеру сгорания 4.

Предлагаемое изобретение существенно повышает эффективные показатели газотурбинного двигателя. Найдет широкое применение в двигателестроении.

Газотурбинный двигатель, содержащий корпус, компрессор, камеру сгорания с воспламеняющим устройством, турбину и систему подачи и распыления воды через форсунку с кавитатором, отличающийся тем, что корпус выполнен с возможностью забора атмосферного воздуха в двигатель, форсунка с кавитатором выполнена с возможностью подачи воды в забираемый воздух в зависимости от влажности последнего, система подачи и распыления воды снабжена форсункой с кавитатором для подачи и распыления смеси воды и топлива в камеру сгорания, воспламеняющее устройство выполнено в виде электродов вольтовой дуги, установленных в камере сгорания с возможностью подачи на них электрического тока, зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенения и превращения в плазму проходящей через зону горения вольтовой дуги смеси паров воды, топлива и воздуха, при этом один из электродов выполнен подвижным для зажигания вольтовой дуги, а другой конической формы и с конусным каналом.

Похожие патенты:

Газотурбинный двигатель // 2324831

Изобретение относится к машиностроению, в частности к газотурбинным двигателя, и может быть использовано в двигателе-строении. .

Способ подачи топлива в газотурбинный двигатель и система подачи топлива в газотурбинный двигатель (варианты) // 2292471

Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для использования в двигателях и установках внутреннего сгорания, работающих одновременно на нескольких видах топлива (в том числе на жидком и газообразном топливах), преимущественно в газотурбинных двигателях (ГТД) различного назначения (наземных, воздушных и морских силовых установках).

Беспламенное топливо // 2243149

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на различных видах транспорта и в отопительных системах жилых помещений и обогрева человека в экстремальных условиях.

Способ производства энергии с высоким коэффициентом полезного действия // 2198310

Изобретение относится к способу производства энергии с высоким коэффициентом полезного действия. .

Способ получения продукта окисления и выработки электроэнергии с использованием твердой электролитической мембраны, обьединенной с газовой турбиной (варианты) // 2178529

Изобретение относится к способам получения продуктов окисления и выработки электроэнергии с использованием твердой электролитической ионопроводящей мембраны или мембраны со смешанной проводимостью, объединенной с газовой турбиной.

Устройство для получения нейтрального газа с помощью газовой турбины // 2176740

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли промышленности, где имеются взрывоопасные объекты, и может быть использовано при технологических операциях и аварийных ситуациях для заполнения, а также продувки полостей нейтральным (инертным) газом.

Способ выработки электроэнергии в цикле, содержащем газовую турбину // 2175724

Газотурбинная установка // 2168040

Изобретение относится к газотурбинным установкам (ГТУ), и в частности, реализующим утилизацию тепла выхлопных газов с применением термохимического реактора для конверсии топлива.

Способ работы газотурбинного двигателя и огневой блок для сжигания смеси топлив // 2145669

Изобретение относится к газотурбинным двигателям и установкам различного назначения и может быть использовано в авиационных, транспортных, судовых, локомотивных и стационарных энергетических установках.

Горелка, в частности для газовой турбины // 2143643

Изобретение относится к горелке, в частности для газовой турбины, с каталитической камерой сгорания. .

Микротурбина // 2334113

Изобретение относится к газотурбинным источникам электроэнергии, а именно к малоразмерным газотурбинным установкам - микротурбинам, и может применяться в энергетике, а также в автомобильном, железнодорожном, водном, воздушном транспорте в составе силовых установок с электроприводом

Универсальная воздушно-турбинная энергетическая установка // 2395703

Изобретение относится к энергетическим установкам и может быть использовано при создании наземных установок для получения электроэнергии и тепла с высокой эффективностью и при высоких экологических показателях, в том числе и при утилизации твердых бытовых и промышленных отходов (ТБО)

Способ работы энергетической установки с газотурбинным блоком // 2411368

Изобретение относится к области теплоэнергетики

Способ форсажа турбодвигателя и двигатель для его реализации (варианты) // 2474718

Изобретение относится к турбореактивным двигателям, преимущественно двухконтурным, и пригодно для газотурбинных двигателей

Топливо со сверхнизким содержанием серы и способ уменьшения конденсационного следа // 2505692

Способ уменьшения конденсационного следа газотурбинного двигателя заключается в том, что подают топливо со сверхнизким содержанием серы, с концентрацией серы меньше чем одна часть на миллион, в камеру сгорания газотурбинного двигателя для снижения количества содержащих серу побочных продуктов, образующихся в выхлопе газотурбинного двигателя. Композиция авиационного топлива используется со сверхнизким содержанием серы, содержащая авиационное топливо, имеющее концентрацию серы меньше чем одна часть на миллион. Изобретение позволяет уменьшить или устранить конденсационный след с помощью топлива 30 со сверхнизким содержанием серы и обеспечивает следующие преимущества: устраняется проблема вызываемого авиацией изменения климата, стоимость топлива или масса воздушного судна не увеличиваются из-за добавок, потребление топлива не изменяется, а выброс твердых частиц снижается. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Водородный воздушно-реактивный двигатель // 2553052

Изобретение относится к газотурбинным двигателям и может быть применимо для сверхзвуковой военной авиации и гиперзвуковых самолетов. Водородный воздушно-реактивный двигатель содержит воздухозаборник, корпус, по меньшей мере, один компрессор, камеру сгорания с топливным коллектором, установленную за компрессором и соединенную с ним воздушным трактом, по меньшей мере, одну турбину и, по меньшей мере, один вал, соединяющий компрессор и турбину, реактивное сопло и систему подачи водорода к камере сгорания. Корпус камеры сгорания выполнен заодно с теплообменником кольцевой формы с входным и выходным коллекторами. Выходной коллектор соединен с топливным коллектором. Изобретение направлено на повышение энергетических возможностей газотурбинного двигателя, работающего на водороде, повышение степени сжатия компрессора, увеличение силы тяги двигателя и улучшение его удельных характеристик. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Газотурбинный двигатель // 2557793

Газотурбинный двигатель содержит корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом. Электролизер-кавитатор установлен в обособленном корпусе герметично, соединенном с камерой сгорания и с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором, через электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания с воспламеняющим устройством. На выходе из камеры сгорания установлено устройство для разделения газового потока, содержащее сверхзвуковое сопло, внешнюю трубу, внутреннюю трубу, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру сгорания. Изобретение направлено на увеличение КПД газотурбинного двигателя. 2 ил.

Трехкомпонентный воздушно-реактивный двигатель // 2561757

Трехкомпонентный воздушно-реактивный двигатель содержит воздухозаборник, корпус, по меньшей мере, два компрессора, камеру сгорания, по меньшей мере две газовые турбины, по меньшей мере два вала, соединяющих компрессоры и газовые турбины, реактивное сопло и систему подачи водородного топлива. Между компрессорами установлен, по меньшей мере, один водородно-воздушный теплообменник, подключенный к системе подачи водородного топлива. Двигатель также выполнен с системой подачи углеводородного топлива и системой подачи жидкого кислорода. Камера сгорания содержит три группы форсунок. Изобретение направлено на повышение степени сжатия компрессора, увеличение силы тяги двигателя и улучшение его удельных характеристик. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ улучшения экономичности газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель // 2572258

Газотурбинный двигатель содержит воздушный тракт, содержащий, в свою очередь, воздухозаборник и, по меньшей мере, одну ступень компрессора, камеру сгорания, газовую турбину, по меньшей мере один вал, соединяющий компрессор и газовую турбину, реактивное сопло и систему подачи топлива. Газотурбинный двигатель содержит активатор воздуха, который установлен вне двигателя, и его вход присоединен к выходу из компрессора, а выход из активатора воздуха соединен с камерой сгорания. Изобретение направлено на повышение энергетических возможностей газотурбинного двигателя. 19 ил.

Двигательная установка гиперзвукового самолета // 2593573

Двигательная установка гиперзвукового самолета содержит мотогондолу, воздухозаборник, корпус, компрессор, камеру сгорания, установленную за компрессором, газовую турбину, реактивное сопло и топливную систему, использующую водород, соединенную с камерой сгорания. Двигатель выполнен по трехвальной схеме. Мотогондола выполнена с системой ее охлаждения, которая соединена с топливной системой. Компрессор выполнен трехкаскадным, содержащим компрессоры низкого, среднего и высокого давления. За компрессором низкого давления установлен первый водородно-воздушный теплообменник. Между компрессорами среднего и высокого давления установлен второй водородно-воздушный теплообменник. Внутри воздушного тракта между компрессорами низкого и среднего давлений коаксиально валам установлена биротативная водородная турбина, которая имеет входной и выходной коллекторы. Входной коллектор соединен с выходом из последовательно соединенных водородно-воздушных теплообменников, а выходной - с камерой сгорания. Газовая турбина выполнена из газовой турбины высокого давления и газовой турбины низкого давления. Биротативная водородная турбина и компрессор среднего давления соединены вторым валом. Компрессор высокого давления соединен третьим валом с газовой турбиной низкого давления. Изобретение направлено на повышение энергетических возможностей газотурбинного двигателя, повышение степени сжатия компрессора, увеличение силы тяги двигателя и улучшение его удельных характеристик. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.