RU2006590C1

RU2006590C1 - Gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2006590C1
Authority: RU
Inventors: Василий Алексеевич Будим
Original assignee: Василий Алексеевич Будим
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: manufacture of gas turbines. SUBSTANCE: blades are common for turbine and compressor. Blades are made in form of cylinders provided with drives. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к газотурбиностроению, в частности к газотурбинным двигателям, в которых ротор действует и как компрессор, и как турбина. The invention relates to gas turbine engineering, in particular to gas turbine engines in which the rotor acts both as a compressor and as a turbine.

Известен газотурбинный двигатель, содержащий турбину, компрессор и расположенную между ними камеру сгорания [1] . Known gas turbine engine containing a turbine, a compressor and a combustion chamber located between them [1].

Недостатком известных двигателей является повышенная теплонапряженность лопаток турбины, ограничивающая температуру газов и, следовательно, величину КПД. A disadvantage of the known engines is the increased heat stress of the turbine blades, limiting the temperature of the gases and, therefore, the value of the efficiency.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является известный газотурбинный двигатель, содержащий установленный в опорах корпуса диск с закрепленными на нем лопатками, общими для турбины и компрессора, и камеру сгорания, расположенную между разделенными перегородкой компрессорной и турбинной зонами [2] . The closest to the invention in technical essence and the achieved effect is a known gas turbine engine containing a disk mounted in the casing supports with blades fixed on it, common to the turbine and compressor, and a combustion chamber located between the compressor and turbine zones separated by a partition [2].

Благодаря тому, что находящиеся на диске лопатки за один оборот диска попеременно работают в качестве лопаток компрессора или турбины соответственно прохождению зоны компрессора или турбины, теплонапряженность лопаток снижается. Это создает предпосылки для повышения температуры газов в турбине и КПД двигателя. Due to the fact that the blades located on the disk during one revolution of the disk alternately operate as compressor or turbine blades, respectively, the passage of the compressor or turbine zone, the heat stress of the blades is reduced. This creates the prerequisites for increasing the temperature of the gases in the turbine and engine efficiency.

Целью является создание формы лопаток, одинаково эффективно работающих как в режиме компрессора, так и в режиме турбины. The goal is to create the shape of the blades that work equally efficiently both in compressor mode and in turbine mode.

Для этого в газотурбинном двигателе, содержащем установленный в опорах корпуса диск с закрепленными на нем лопатками, общими для турбины и компрессора, и камеру сгорания, расположенную между разделенными перегородками компрессорной и турбинной зонами, лопатки выполнены в виде снабженных приводом цилиндров, расположенных по периферии диска. For this, in a gas turbine engine containing a disk mounted in the bearings of the casing with blades fixed on it, common to the turbine and compressor, and a combustion chamber located between the separated partitions of the compressor and turbine zones, the blades are made in the form of cylinders equipped with a drive located at the periphery of the disk.

При обтекании вращающегося цилиндра горячими газами в турбинной зоне благодаря известному эффекту циркуляционного обтекания круглого цилиндра на вращающийся цилиндр, а следовательно, и на диск, действует поперечная сила, вызывающая вращение диска. When hot gases flow around a rotating cylinder in a turbine zone due to the known effect of the circulation flow around a circular cylinder on a rotating cylinder, and therefore on a disk, a transverse force acts, causing the disk to rotate.

Вращающийся цилиндр, попадающий в компрессорную зону в результате вращения диска, создает перепад давления, выполняя роль лопатки компрессора. Обратимость эффекта циркуляционного обтекания вращающегося цилиндра обеспечивает одинаковую эффективность работы лопаток как в режиме компрессора, так и в режиме турбины. A rotating cylinder falling into the compressor zone as a result of disk rotation creates a pressure drop, acting as a compressor blade. The reversibility of the effect of the circulation flow around a rotating cylinder provides the same efficiency of the blades both in compressor mode and in turbine mode.

На фиг. 1 изображен газотурбинный двигатель с радиальным потоком газа, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a gas turbine engine with a radial gas flow, General view; in FIG. 2 - section AA in FIG. 1.

Газотурбинный двигатель содержит диск 1, установленный в опорах 2 корпуса 3. Параллельно оси вращения диска 1 в нем установлены с возможностью относительного вращения цилиндры 4, снабженные приводом 5. Полость корпуса 3 разделена перегородками 6 и 7 на компрессорную 8 и турбинную 9 зоны. Компрессорная зона 8 имеет впускной канал 10 и выпускной канал 11, а турбинная зона 9 - выпускной канал 12 и подводящий канал 13. Воздушный канал 11 и газовый канал 13 связаны камерой сгорания 14. The gas turbine engine contains a disk 1 mounted in the bearings 2 of the housing 3. In parallel with the axis of rotation of the disk 1, cylinders 4 are provided with relative rotation of the cylinder 4. They are provided with a drive 5. The cavity of the housing 3 is divided by partitions 6 and 7 into a compressor 8 and a turbine 9 zone. The compressor zone 8 has an inlet channel 10 and an exhaust channel 11, and a turbine zone 9 has an exhaust channel 12 and a supply channel 13. The air channel 11 and the gas channel 13 are connected by a combustion chamber 14.

В качестве одного из вариантов привода 5 на чертеже изображена планетарная передача, включающая центральную шестерню 15, с которой взаимодействуют сателлиты 16, установленные на общем с цилиндром 4 валу 17. As one of the options for the drive 5, the drawing shows a planetary gear including a central gear 15, with which the satellites 16 are mounted, mounted on a shaft 17 common to the cylinder 4.

Цилиндры 4 на диске 1 могут быть установлены в радиальном направлении, привод 5 при этом может быть выполнен с помощью планетарной передачи с коническими шестернями. Привод 5 может быть выполнен гидравлическим, пневматическим или электрическим. Двигатель снабжен пусковым приводом для раскрутки диска 1. The cylinders 4 on the disk 1 can be installed in the radial direction, the drive 5 can be performed using a planetary gear with bevel gears. The drive 5 can be made hydraulic, pneumatic or electric. The engine is equipped with a starting drive for spinning the disk 1.

Для запуска двигателя диск 1 раскручивается пусковым приводом. При сгорании топлива в камере сгорания 14 горячие газы по газовому каналу 13 поступают в турбинную зону 9. При обтекании горячими газами вращающихся цилиндров 4 к ним будет приложена сила, направленная по нормали к потоку газов и вызывающая вращение диска 1. Вращающийся диск 1 благодаря приводу 5 вызывает относительное вращение цилиндров 4. Создаваемый при этом перепад давления на поверхностях цилиндров 4, перпендикулярных вектору переносной скорости их движения, обеспечивает сжатие поступающего через впускное окно 10 воздуха и подачу его по воздушному каналу 11 в камеру сгорания 14. To start the engine, disk 1 is untwisted by a starting drive. When fuel is burned in the combustion chamber 14, hot gases flow through the gas channel 13 into the turbine zone 9. When hot gases flow around the rotating cylinders 4, a force is applied to them, normal to the gas flow and causing rotation of the disk 1. Rotating disk 1 due to drive 5 causes a relative rotation of the cylinders 4. The pressure differential created at the same time on the surfaces of the cylinders 4, perpendicular to the vector of the portable speed of their movement, compresses the air coming in through the inlet window 10 and delivers it through air channel 11 into the combustion chamber 14.

Нагревающиеся в турбинной зоне 9 цилиндры 4 охлаждаются в компрессорной зоне 8, благодаря чему снижается теплонапряженность лопаток. The cylinders 4 heated in the turbine zone 9 are cooled in the compressor zone 8, thereby reducing the heat stress of the blades.

Выполнение лопаток в виде цилиндров, которым задается относительное и переносное вращение, обеспечивает их одинаковую эффективность как в режиме работы компрессора, так и в режиме турбины. При этом упрощается конструкция лопаток, не требующих профилирования. (56) 1. Патент США N 3156093, кл. F 02 C 3/04, 1964. The implementation of the blades in the form of cylinders, which sets the relative and portable rotation, ensures their equal efficiency both in the compressor operation mode and in the turbine mode. This simplifies the design of the blades that do not require profiling. (56) 1. U.S. Patent No. 3,156,093, cl. F 02 C 3/04, 1964.

2. Заявка ФРГ N 3407292, кл. F 02 C 3/45, 1984. 2. Application of Germany N 3407292, CL F 02 C 3/45, 1984.

Claims

A GAS-TURBINE ENGINE containing a disk mounted in the bearings of the casing with blades fixed on it, common to the turbine and the compressor, and a combustion chamber located between the compressor and turbine zones separated by a partition, characterized in that the blades are equipped with drives and are made in the form of cylinders located on the periphery drive.