RU2094616C1 - Turbine drive - Google Patents

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: turbine drive comprises interconnected fan and turbine as well as fuel feed system, combustion chamber, and gas pipe line. The shaft of the turbine is vertical. The gas pipe line and combustion chamber underlie the turbine. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано при разработках приводов для стационарных механизмов. The invention relates to engine building and can be used in the development of drives for stationary mechanisms.

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. Known turbocharger engines common in aviation, consisting of a compressor (fan), fuel supply system, combustion chamber, gas duct and turbine, moreover, the turbine and fan are kinematically connected to each other, most often by a single shaft.

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. Air from the atmosphere is sucked in by a fan and supplied under excess pressure to the combustion chamber, where fuel also enters. In the process of fuel combustion, combustion products are formed, the enthalpy of which is higher than the initial air enthalpy, which ensures their available energy reserve. Depending on the purpose of the turbine, only one part of the available energy is dumped on it in one case, in the whole.

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. A disadvantage of the known device is that in order to start its operation an additional starting mechanism is needed, which provides for the preliminary unwinding of the shaft and the creation of excess air pressure in the furnace.

Задача изобретения упрощение конструкции. The objective of the invention is the simplification of the design.

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. This is achieved by the fact that in a turbo drive including a fan, a fuel supply system, a combustion chamber, a gas duct and a turbine, the shaft of the latter is located vertically, and a gas duct and a combustion chamber are located below the turbine.

На чертеже изображен предлагаемый турбопривод. The drawing shows the proposed turbo drive.

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. On a common shaft 1 mounted vertically, there are a turbine 2 in the upper part of the shaft and a fan (compressor) 3 in the lower part. The turbine and fan are located along the shaft so that between them are the combustion chamber 4 and the gas duct 5. As a fuel supply device 6, a liquefied gas supply system is used.

Турбопривод работает следующим образом. The turbo drive operates as follows.

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. Through the fuel supply device 6, gas is supplied to the combustion chamber 4. The initial combustion in the combustion chamber is carried out in a small mode. Due to the fact that the combustion products are lighter than atmospheric air, they are displaced upstream of the gas duct 5 to the turbine 2. In the combustion chamber to replace the exhaust combustion products, air portions pass through the fan 3, thereby forming a single convective flow and ensuring continuous combustion.

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. Convective flow, acting on the turbine 2, makes it and the fan 3 rotate. In turn, the rotation of the fan leads to an increase in the amount and compression of the air supplied to the combustion chamber, which ensures the start of engine operation. Moreover, in accordance with the needs of the combustion process, the supply system also increases the amount of fuel supplied to the combustion chamber. An increase in the enthalpy of combustion products per unit mass due to an increase in pressure in the combustion chamber, as well as the total number of combustion products, leads to an increase in the rotation moment on the turbine and the number of its revolutions, which entails an escalation of the process: engine spin-up until reaching the operating mode.

Дополнительными условиями реализации процесса выхода на рабочий режим двигателя являются следующие. Additional conditions for the implementation of the process of entering the engine operating mode are as follows.

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. Firstly, the initial torque on the turbine must exceed the resting friction moment of the moving parts. Secondly, the performance of the turbine and fan must be such that, during the engine's operation, the turbine power exceeds the power consumed by the fan and expended on the friction of the moving parts. Thirdly, the combustion process must be stable over the entire range of changes in engine operation.

Заявляемое устройство позволяет обойтись без дополнительного стартового механизма для предварительной раскрутки двигателя и упрощает конструкцию турбопривода по сравнению с прототипом. The inventive device eliminates the need for an additional starting mechanism for pre-spinning the engine and simplifies the design of the turbo drive compared to the prototype.

Claims (1)

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. A turbo drive including a fan, a fuel supply system, a combustion chamber, a gas duct and a turbine, the turbine and a fan being kinematically interconnected, characterized in that the turbine shaft is mounted vertically and the gas duct and the combustion chamber are located below the turbine.