RU2269018C1 - Энергетическая газотурбинная установка - Google Patents
Энергетическая газотурбинная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2269018C1 RU2269018C1 RU2004118316/06A RU2004118316A RU2269018C1 RU 2269018 C1 RU2269018 C1 RU 2269018C1 RU 2004118316/06 A RU2004118316/06 A RU 2004118316/06A RU 2004118316 A RU2004118316 A RU 2004118316A RU 2269018 C1 RU2269018 C1 RU 2269018C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- air
- gas turbine
- engine
- gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Supercharger (AREA)
Abstract
Энергетическая газотурбинная установка содержит газотурбинный двигатель, в корпусе которого размещены турбокомпрессор, свободная силовая турбина с валом привода внешней нагрузки, входное устройство и затурбинный диффузор. Газотурбинный двигатель содержит охватывающий его кожух, образующий с корпусом двигателя тупиковую со стороны вала привода кольцевую камеру, изолированную от воздушного тракта компрессора регулируемыми патрубками отбора воздуха. Кожух, охватывающий газотурбинный двигатель, выполнен сплошным и скреплен с входным устройством. Газотурбинная установка снабжена, по меньшей мере, одним нагнетающим воздушным вентилятором, в тракте которого размещен теплообменник. Вход теплообменника соединен с выходом регулируемых патрубков отбора воздуха из компрессора. Выход теплообменника соединен коллектором наддува охлажденного воздуха для турбокомпрессора, в частности, для наддува и охлаждения подшипниковых опор, и содержит выхлопной воздушный трубопровод, изолированный от выхлопного тракта газотурбинного двигателя. Во входной части турбокомпрессора для его наружного обдува выполнены каналы, соединенные трубопроводами с воздушным вентилятором. Кожух содержит на выходе, по меньшей мере, одну поперечную кольцевую стенку с уплотнением по наружной поверхности затурбинного диффузора, образующую тупиковую со стороны затурбинного диффузора кольцевую камеру. Изобретение позволяет повысить суммарный тепловой КПД, надежность и эффективность газотурбинной установки. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к газотурбостроению, а точнее - к устройствам газотурбинных установок (ГТУ) для привода внешней нагрузки.
Известен газотурбинный энергоагрегат, включающий в себя контейнер с размещенным в нем газотурбинным двигателем с силовой турбиной, трансмиссию, затурбинный диффузор, редуктор и агрегат полезной нагрузки, а также воздухозаборное и выхлопное устройства [1].
Недостатком известного энергоагрегата является низкая эффективность охлаждения корпусов турбины из-за низкого напора всасывающего воздуха и, как следствие, низкий КПД, а также низкая надежность из-за наддува опор неохлажденным воздухом, отбираемым от средней ступени компрессора.
Наиболее близкой к заявляемой является газотурбинная энергетическая установка [2], содержащая агрегат внешней нагрузки и газотурбинный двигатель, в корпусе которого размещены турбокомпрессор, свободная силовая турбина с валом привода внешней нагрузки, затурбинный диффузор.
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкий КПД вследствие значительных потерь давления и турбулентности воздушного потока на входном устройстве, а также повышенный уровень шума в трактах всасывания и выхлопа. Также конструкция имеет низкую надежность из-за недостаточной эффективности охлаждения корпуса двигателя за счет эжекции газов в выхлопном тракте газотурбинного двигателя. Наддув опор газотурбинного двигателя осуществляется воздухом, отбираемым от средней ступени компрессора, что снижает надежность двигателя.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении суммарного теплового КПД, надежности и эффективности энергетической газотурбинной установки за счет охлаждения отбираемого из компрессора воздуха в теплообменнике, обдуваемом нагнетающим вентилятором, выполнения наружного кожуха двигателя герметичным, акустически наддуваемым, с охлаждением корпуса двигателя воздухонагнетающим вентилятором, а также выхлопа турбокомпрессора без смешения с охлаждаемым воздухом из наружного кожуха, позволяющего утилизировать тепло выхлопных газов турбокомпрессора, не снижая их температуру охлаждаемым воздухом.
Сущность технического решения заключается в том, что в энергетической газотурбинной установке, содержащей газотурбинный двигатель, в корпусе которого размещены турбокомпрессор, свободная силовая турбина с валом привода внешней нагрузки, входное устройство и затурбинный диффузор, причем газотурбинный двигатель содержит охватывающий его кожух, образующий с корпусом двигателя тупиковую со стороны вала привода кольцевую камеру, изолированную от воздушного тракта компрессора регулируемыми патрубками отбора воздуха, согласно изобретению кожух, охватывающий газотурбинный двигатель, выполнен сплошным и скреплен с входным устройством, а газотурбинная установка снабжена, по меньшей мере, одним нагнетающим воздушным вентилятором, в тракте которого размещен теплообменник, причем вход теплообменника соединен с выходом регулируемых патрубков отбора воздуха из компрессора, а выход теплообменника соединен коллектором наддува охлажденного воздуха для турбокомпрессора, в частности, для наддува и охлаждения подшипниковых опор, и содержит выхлопной воздушный трубопровод, изолированный от выхлопного тракта газотурбинного двигателя, а во входной части турбокомпрессора для его наружного обдува выполнены каналы, соединенные трубопроводами с воздушным вентилятором, при этом кожух содержит на выходе, по меньшей мере, одну поперечную кольцевую стенку с уплотнением по наружной поверхности затурбинного диффузора, образующего тупиковую со стороны затурбинного диффузора кольцевую камеру. Поперечная кольцевая стенка выполнена двойной, причем одна часть стенки расположена на срезе или выше по потоку от среза неподвижной части затурбинного диффузора, а другая контактирует с телескопическим насадком. Упругое уплотнение по наружной поверхности затурбинного диффузора, а также телескопического насадка выполнено в виде радиального металлического щеточного уплотнения. Лобовая часть кожуха, образующая с корпусом двигателя тупиковую со стороны вала привода кольцевую камеру, снабжена упругим металлическим уплотнением в форме кольцевой V-образной манжеты, контактирующей одновременно по двум кольцевым поясам входной части корпуса.
Выполнение кожуха, охватывающего газотурбинный двигатель, сплошным и скрепленным с входным устройством, а газотурбинной установки снабженной, по меньшей мере, одним нагнетающим воздушным вентилятором, в тракте которого размещен теплообменник, позволяет эффективно использовать воздух, нагнетаемый вентилятором. Воздух проходит через теплообменник, в котором охлаждается отбираемый от компрессора воздух для наддува опор двигателя, затем выходит через выхлопной тракт, изолированный от выхлопного тракта газотурбинного двигателя. Эффективное использование вентилирующего воздуха увеличивает КПД, надежность двигателя, эффективность шумоглушения, позволяет утилизировать тепло выхлопных газов турбокомпрессора, не снижая их температуру охлаждаемым воздухом.
Выполнение на выходе кожуха двойной поперечной кольцевой стенки с уплотнением по наружной поверхности затурбинного диффузора, образующей тупиковую со стороны затурбинного диффузора кольцевую камеру, при этом в качестве уплотнения используется радиальное металлическое щеточное уплотнение, позволяет обеспечить демпфирование и относительное перемещение деталей между собой, что повышает надежность установки.
Лобовая часть кожуха, образующая с корпусом двигателя тупиковую со стороны вала привода кольцевую камеру, снабжена упругим металлическим уплотнением в форме V-образной манжеты, контактирующей одновременно по двум кольцевым поясам входной части корпуса, позволяет герметизировать внутренний воздушный поток, поступающий в компрессор и тупиковую зону, в которую подается воздух от вентилятора и обеспечивает «запирание стыка» при избыточном давлении, что также повышает надежность установки.
На фиг.1 изображен продольный разрез газотурбинной установки.
На фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.
На фиг.3 - элемент II на фиг.1 в увеличенном виде.
На фиг.4 - вид А на фиг.3.
На фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4.
На фиг.6 - элемент III на фиг.1 в увеличенном виде.
Энергетическая газотурбинная установка содержит газотурбинный двигатель 1, в корпусе которого размещены турбокомпрессор 2, свободная силовая турбина 3 с валом 4 привода внешней нагрузки 5, входное устройство 6 и затурбинный диффузор 7, при этом газотурбинный двигатель 1 содержит охватывающий его кожух 8, образующий с корпусом двигателя 1 тупиковую со стороны вала 4 привода 5 кольцевую камеру 9, изолированную от воздушного тракта компрессора регулируемыми патрубками 10 отбора воздуха. Кожух 8 выполнен сплошным и скреплен с входным устройством 6, а газотурбинная установка снабжена, по меньшей мере, одним нагнетающим воздушным вентилятором 11, в тракте которого размещен теплообменник 12, причем вход теплообменника 12 соединен с выходом регулируемых патрубков 10 отбора воздуха из компрессора, а выход теплообменника 12 соединен коллектором 13 наддува охлажденного воздуха для турбокомпрессора 2, в частности, для наддува и охлаждения подшипниковых опор 14, 15, 16, и содержит выхлопной воздушный трубопровод 17, изолированный от выхлопного тракта газотурбинного двигателя, а во входной части турбокомпрессора 2 для его наружного обдува выполнены каналы 18, соединенные трубопроводами 19 с воздушным вентилятором 11. Кожух 8 содержит на выходе, по меньшей мере, одну поперечную кольцевую стенку 20 с уплотнением 21 по наружной поверхности затурбинного диффузора 7, образующую тупиковую со стороны затурбинного диффузора 7 кольцевую камеру 9. Поперечная кольцевая стенка 20 выполнена двойной, причем одна часть стенки 22 расположена на срезе 23 или выше по потоку от среза 23 неподвижной части затурбинного диффузора 7, а другая часть стенки 24 контактирует с телескопическим насадком 25. Упругое уплотнение 21 по наружной поверхности затурбинного диффузора 7, а также телескопического насадка 25 выполнено в виде радиального металлического щеточного уплотнения. Лобовая часть кожуха 8, образующая с корпусом двигателя 1 тупиковую со стороны вала 4 привода 5 кольцевую камеру 9, снабжена упругим металлическим уплотнением 26 в форме V-образной манжеты, контактирующей одновременно по двум кольцевым пояскам входной части корпуса двигателя 1.
Энергетическая газотурбинная установка работает следующим образом. Через входное устройство 6 воздух 27 поступает в турбокомпрессор 2, который при выходе на расчетные обороты нагнетает газ на силовую турбину 3, которая передает мощность с вала привода 4 на привод внешней нагрузки 5. Перед запуском установки включается воздушный вентилятор 11, который подает воздух 28 через трубопровод 19 в кольцевую камеру 9. От компрессора отбирается воздух, который охлаждается в теплообменнике 12 и подается на охлаждение и наддув всех опор, например, 14, 15, 16 двигателя 1. В кольцевой камере 9 воздух 28, нагнетаемый вентилятором 11 и подогретый в теплообменнике 12, поступает на охлаждение корпусов турбины и выходит в атмосферу через выхлопной воздушный трубопровод 17. При этом поперечная двойная кольцевая стенка 20, соединяющая затурбинный диффузор 7 с телескопическим насадком 25, обеспечивает демпфирование и относительное перемещение деталей выхлопного тракта.
Такое выполнение энергетической газотурбинной установки позволяет наиболее полно использовать хладоресурс охлаждающего воздуха, повышает КПД, надежность и эффективность установки, а также обеспечивает эффективность шумоглушения в разных частотных диапазонах, исключает пожаровзрывоопасность в процессе эксплуатации.
Источники информации:
1. Патент РФ №2193678, F 02 C 7/04.
2. Патент РФ №2098649, F 02 C 7/12 - прототип.
Claims (4)
1. Энергетическая газотурбинная установка, содержащая газотурбинный двигатель, в корпусе которого размещены турбокомпрессор, свободная силовая турбина с валом привода внешней нагрузки, входное устройство и затурбинный диффузор, причем газотурбинный двигатель содержит охватывающий его кожух, образующий с корпусом двигателя тупиковую со стороны вала привода кольцевую камеру, изолированную от воздушного тракта компрессора регулируемыми патрубками отбора воздуха, отличающаяся тем, что кожух, охватывающий газотурбинный двигатель, выполнен сплошным и скреплен с входным устройством, а газотурбинная установка снабжена, по меньшей мере, одним нагнетающим воздушным вентилятором, в тракте которого размещен теплообменник, причем вход теплообменника соединен с выходом регулируемых патрубков отбора воздуха из компрессора, а выход теплообменника соединен коллектором наддува охлажденного воздуха для турбокомпрессора, в частности для наддува и охлаждения подшипниковых опор, и содержит выхлопной воздушный трубопровод, изолированный от выхлопного тракта газотурбинного двигателя, а во входной части турбокомпрессора для его наружного обдува выполнены каналы, соединенные трубопроводами с воздушным вентилятором, при этом кожух содержит на выходе, по меньшей мере, одну поперечную кольцевую стенку с уплотнением по наружной поверхности затурбинного диффузора, образующую тупиковую со стороны затурбинного диффузора кольцевую камеру.
2. Энергетическая газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что поперечная кольцевая стенка выполнена двойной, причем одна часть стенки расположена на срезе или выше по потоку от среза неподвижной стенки расположена на срезе или выше по потоку от среза неподвижной части затурбинного диффузора, а другая контактирует с телескопическим насадком.
3. Энергетическая газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что упругое уплотнение по наружной поверхности затурбинного диффузора, а также телескопического насадка, выполнено в виде радиального металлического щеточного уплотнения.
4. Энергетическая газотурбинная установка по п.1, отличающаяся тем, что лобовая часть кожуха, образующая с корпусом двигателя тупиковую со стороны вала привода кольцевую камеру, снабжена упругим металлическим уплотнением в форме кольцевой V-образной манжеты, контактирующей одновременно по двум кольцевым поясам входной части корпуса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004118316/06A RU2269018C1 (ru) | 2004-06-16 | 2004-06-16 | Энергетическая газотурбинная установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004118316/06A RU2269018C1 (ru) | 2004-06-16 | 2004-06-16 | Энергетическая газотурбинная установка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2269018C1 true RU2269018C1 (ru) | 2006-01-27 |
Family
ID=36047916
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004118316/06A RU2269018C1 (ru) | 2004-06-16 | 2004-06-16 | Энергетическая газотурбинная установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2269018C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2505695C2 (ru) * | 2010-05-05 | 2014-01-27 | Хамильтон Сандстранд Корпорейшн | Система снижения шума для газотурбинного двигателя (варианты) и способ охлаждения глушителя выхлопа (варианты) |
RU2546140C2 (ru) * | 2009-05-27 | 2015-04-10 | Турбомека | Газотурбинный двигатель, содержащий направляющий конус для выхлопных газов с устройством звукового ослабления |
-
2004
- 2004-06-16 RU RU2004118316/06A patent/RU2269018C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546140C2 (ru) * | 2009-05-27 | 2015-04-10 | Турбомека | Газотурбинный двигатель, содержащий направляющий конус для выхлопных газов с устройством звукового ослабления |
RU2505695C2 (ru) * | 2010-05-05 | 2014-01-27 | Хамильтон Сандстранд Корпорейшн | Система снижения шума для газотурбинного двигателя (варианты) и способ охлаждения глушителя выхлопа (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2786047C (en) | Gas turbine engine and cooling system | |
US8181462B2 (en) | Turbocharger with two-stage compressor, including a twin-wheel parallel-flow first stage | |
US4404805A (en) | Method of and system for power generation by supercharged internal combustion engine | |
US4032262A (en) | Housing arrangement for a two-stage exhaust-gas turbocharger | |
CA2455222A1 (en) | Methods and apparatus for operating gas turbine engines | |
JP2011513613A (ja) | 内燃機関用真空生成排気消音器 | |
US6526751B1 (en) | Integrated turbocharger ejector intercooler with partial isothermal compression | |
CN206468433U (zh) | 一种发动机机械增压器 | |
US6557345B1 (en) | Integrated turbocharger fan intercooler with partial isothermal compression | |
US20240102415A1 (en) | Forced induction system and method of forced induction for an internal combustion engine | |
RU2269018C1 (ru) | Энергетическая газотурбинная установка | |
RU82778U1 (ru) | Газотурбинный привод с регенерацией тепла выхлопных газов | |
CN207018092U (zh) | 一种回热器和燃气轮机 | |
JP2012177329A (ja) | 多段過給機構造 | |
FI123489B (fi) | Suuren polttomoottorin kaksoisturboahdinjärjestely | |
GB2074249A (en) | Power Plant | |
CA2433636A1 (en) | Installation for the generation of energy | |
RU2319024C1 (ru) | Силовая установка газотурбовоза | |
RU2374468C1 (ru) | Газотурбинная установка для газоперекачивающих агрегатов | |
CN215761921U (zh) | 一种防变形涡轮增压器专用扩压板 | |
CN112780400B (zh) | 航空活塞发动机高空功率恢复专用增压器 | |
CN107420350B (zh) | 一种航天、航空、船舶发动机的压气机和发动机*** | |
RU2334886C1 (ru) | Комбинированная силовая установка с охлаждаемой турбиной и регенерацией тепла | |
RU2374105C1 (ru) | Газотурбовоз | |
RU2187023C1 (ru) | Компрессор газотурбинного двигателя |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |