RU2727107C1 - Micro gas turbine power unit - Google Patents

Micro gas turbine power unit Download PDF

Info

Publication number
RU2727107C1
RU2727107C1 RU2019130833A RU2019130833A RU2727107C1 RU 2727107 C1 RU2727107 C1 RU 2727107C1 RU 2019130833 A RU2019130833 A RU 2019130833A RU 2019130833 A RU2019130833 A RU 2019130833A RU 2727107 C1 RU2727107 C1 RU 2727107C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
impeller
blades
range
combustion chamber
shaft
Prior art date
Application number
RU2019130833A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Валерьевич Щенятский
Алексей Михайлович Клещевников
Михаил Георгиевич Целищев
Валерий Александрович Голдобин
Роман Васильевич Бульбович
Николай Леонидович Бачев
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Протон - Пермские моторы" (ПАО "Протон-ПМ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Протон - Пермские моторы" (ПАО "Протон-ПМ") filed Critical Публичное акционерное общество "Протон - Пермские моторы" (ПАО "Протон-ПМ")
Priority to RU2019130833A priority Critical patent/RU2727107C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2727107C1 publication Critical patent/RU2727107C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F01D1/06—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially
    • F01D1/08—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially having inward flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to devices for generation of electric power, namely to gas turbine power plants of low power. In the proposed micro gas turbine power unit, which includes: an air compressor configured to supply compressed air into the combustion chamber; combustion chamber made with possibility of mixing fuel and air and combustion of produced mixture; radial turbine with ceramic impeller rotated by hot gas coming from combustion chamber; high-speed electric generator, which shaft is mechanically connected to turbine shaft with possibility of torque transfer between them; wherein torque transmission between the turbine and generator is carried by a single shaft direct drive scheme, the impeller is made of silicon nitride having a density of not more than 3500 kg/m, the mechanical strength of at least 800 MPa, and wherein it is made in an open circuit with an inclination angle of the blades on the peripheral (inlet) part of the impeller in range from 14.5° to 15.5° and with an angle of inclination of the blades on the central (outlet) part of the impeller in range of 89° to 91°, wherein impeller has number of blades 12, thickness of which on its peripheral part is within range from 1.45 mm to 1.55 mm and smoothly varies, increasing from peripheral part to central part of impeller to value within 1.75 mm up to 1.85 mm.EFFECT: invention allows improving operating and technical characteristics of a micro gas turbine power unit, namely efficiency, reliability and service life.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для генерирования электрической энергии, а именно к газотурбинным электростанциям малой мощности.The invention relates to a device for generating electrical energy, in particular to low-power gas turbine power plants.

В качестве прототипа на основе просмотра и анализа технической литературы и патентов по МПК F01D 15/10, F02C 6/00, F02C 3/05, F16C 3/02, F01D 5/04, B23K 1/19, F01D 1/08, F01D 5/14, F01D 5/04, F16C 3/00, F04D 29/02, F01D 11/08, F01D 1/08, F01D 25/30 принято изобретение "Микрогазотурбинный энергетический агрегат" - патент RU №114341 от 20.03.2012 по МПК F01D 15/10, F02C 6/00, F02C 3/05.As a prototype based on review and analysis of technical literature and patents for IPC F01D 15/10, F02C 6/00, F02C 3/05, F16C 3/02, F01D 5/04, B23K 1/19, F01D 1/08, F01D 5/14, F01D 5/04, F16C 3/00, F04D 29/02, F01D 11/08, F01D 1/08, F01D 25/30, the invention "Micro-gas turbine power unit" was adopted - patent RU No. 114341 from 20.03.2012 to IPC F01D 15/10, F02C 6/00, F02C 3/05.

По данному изобретению микрогазотурбинный энергетический агрегат включает в себя: воздушный компрессор, выполненный с возможностью подачи сжатого воздуха в камеру сгорания; камеру сгорания, выполненную с возможностью смешивания топлива и воздуха и сжигания полученной смеси; радиальную турбину с керамическим рабочим колесом, вращаемым горячим газом, поступающим из камеры сгорания; высокооборотный электрогенератор, вал которого механически связан с валом турбины с возможностью передачи между ними крутящего момента; при этом передача крутящего момента между турбиной и генератором производится по одновальной безредукторной схеме.According to this invention, a micro-gas turbine power unit includes: an air compressor configured to supply compressed air to a combustion chamber; a combustion chamber configured to mix fuel and air and burn the resulting mixture; a radial turbine with a ceramic impeller rotated by hot gas coming from the combustion chamber; a high-speed electric generator, the shaft of which is mechanically connected to the turbine shaft with the possibility of transferring torque between them; the transmission of torque between the turbine and the generator is carried out according to a single-shaft gearless scheme.

Признаки известного микрогазотурбинного энергетического агрегата, совпадающие с признаками заявляемого изобретения, заключаются в наличии: воздушного компрессора, выполненного с возможностью подачи сжатого воздуха в камеру сгорания; камеры сгорания, выполненной с возможностью смешивания топлива и воздуха и сжигания полученной смеси; радиальной турбины с керамическим рабочим колесом, вращаемым горячим газом, поступающим из камеры сгорания; высокооборотного электрогенератора, вал которого механически связан с валом турбины с возможностью передачи между ними крутящего момента; при этом передача крутящего момента между турбиной и генератором производится по одновальной безредукторной схеме.The features of the known micro-gas turbine power unit, which coincide with the features of the claimed invention, consist in the presence of: an air compressor capable of supplying compressed air to the combustion chamber; a combustion chamber configured to mix fuel and air and burn the resulting mixture; a radial turbine with a ceramic impeller rotated by hot gas coming from the combustion chamber; a high-speed electric generator, the shaft of which is mechanically connected to the turbine shaft with the possibility of transferring torque between them; the transmission of torque between the turbine and the generator is carried out according to a single-shaft gearless scheme.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается заявляемым изобретением, состоит в том, что технические средства известного микрогазотурбинного энергетического агрегата не позволяют обеспечить его высокие эксплуатационно-технические характеристики.The reason that prevents the technical result obtained in the known technical solution, which is provided by the claimed invention, is that the technical means of the known micro-gas turbine power unit do not allow to ensure its high operational and technical characteristics.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в повышении эксплуатационно-технических характеристик микрогазотурбинного энергетического агрегата.The problem to be solved by the claimed invention is to improve the operational and technical characteristics of a micro-gas turbine power unit.

Технический результат, обеспечивающий решение указанной задачи, состоит в создании технических средств, позволяющих повысить эксплуатационно-технические характеристики микрогазотурбинного энергетического агрегата, а именно, эффективность, надежность и ресурс работы.The technical result, which ensures the solution of this problem, consists in the creation of technical means that make it possible to increase the operational and technical characteristics of a micro-gas turbine power unit, namely, efficiency, reliability and service life.

Достигается технический результат тем, что в заявляемом микрогазотурбинном энергетическом агрегате, включающем в себя: воздушный компрессор, выполненный с возможностью подачи сжатого воздуха в камеру сгорания; камеру сгорания, выполненную с возможностью смешивания топлива и воздуха и сжигания полученной смеси; радиальную турбину с керамическим рабочим колесом, вращаемым горячим газом, поступающим из камеры сгорания; высокооборотный электрогенератор, вал которого механически связан с валом турбины с возможностью передачи между ними крутящего момента; при этом передача крутящего момента между турбиной и генератором производится по одновальной безредукторной схеме, рабочее колесо выполнено из нитрида кремния, имеющего плотность не более 3500 кг/м3, механическую прочность не менее 800 МПа, и при этом оно выполнено по открытой схеме с углом наклона лопаток на периферийной (входной) части рабочего колеса в пределах от 14,5° до 15,5° и с углом наклона лопаток на центральной (выходной) части рабочего колеса в пределах от 89° до 91°, при этом рабочее колесо имеет число лопаток 12, толщина которых на его периферийной части находится в пределах от 1,45 мм до 1,55 мм и плавно изменяется, увеличиваясь от периферийной части к центральной части рабочего колеса до значения в пределах от 1,75 мм до 1,85 мм.The technical result is achieved by the fact that in the claimed micro-gas turbine power unit, which includes: an air compressor configured to supply compressed air to the combustion chamber; a combustion chamber configured to mix fuel and air and burn the resulting mixture; a radial turbine with a ceramic impeller rotated by hot gas coming from the combustion chamber; a high-speed electric generator, the shaft of which is mechanically connected to the turbine shaft with the possibility of transferring torque between them; in this case, the transmission of torque between the turbine and the generator is carried out according to a single-shaft gearless scheme, the impeller is made of silicon nitride having a density of no more than 3500 kg / m 3 , mechanical strength of at least 800 MPa, and at the same time it is made according to an open scheme with an inclination angle blades on the peripheral (inlet) part of the impeller in the range from 14.5 ° to 15.5 ° and with the angle of inclination of the blades on the central (outlet) part of the impeller in the range from 89 ° to 91 °, while the impeller has a number of blades 12, the thickness of which on its peripheral part is in the range from 1.45 mm to 1.55 mm and smoothly changes, increasing from the peripheral part to the central part of the impeller to a value in the range from 1.75 mm to 1.85 mm.

Описанные выше созданные технические средства в составе заявляемого микрогазотурбинного энергетического агрегата позволяют осуществить следующее.The above-described created technical means as part of the proposed micro-gas turbine power unit allow the following.

Во-первых, созданные технические средства позволяет существенно повысить эффективность работы микрогазотурбинного энергетического агрегата (МГТЭА) за счет того, что его рабочее колесо выполнено с углом наклона лопаток на периферийной (входной) части рабочего колеса в пределах от 14,5° до 15,5° и с углом наклона лопаток на центральной (выходной) части рабочего колеса в пределах от 89 и до 91 градуса, при этом рабочее колесо имеет число лопаток 12, толщина которых на его периферийной части находится в пределах от 1,45 мм до 1,55 мм и плавно изменяется, увеличиваясь от периферийной части к центральной части рабочего колеса до значения в пределах от 1,75 мм до 1,85 мм. Названные технические решения образуют такой тракт течения газа (рабочего тела) в части его геометрии (углы входа и выхода, численные значения площадей сечений межлопаточных каналов и их профиль), который обеспечивает процесс преобразования энергии высокотемпературного газового потока в кинетическую энергию рабочего колеса МГТЭА с минимальными потерями, что и приводит к более высокой эффективности работы МГТЭА, выражающейся в более высоком коэффициенте полезного действия (к.п.д.).Firstly, the created technical means can significantly increase the efficiency of the micro-gas turbine power unit (MGTE) due to the fact that its impeller is made with an angle of inclination of the blades on the peripheral (inlet) part of the impeller in the range from 14.5 ° to 15.5 ° and with the angle of inclination of the blades on the central (outlet) part of the impeller in the range from 89 to 91 degrees, while the impeller has a number of blades 12, the thickness of which on its peripheral part ranges from 1.45 mm to 1.55 mm and smoothly changes, increasing from the peripheral part to the central part of the impeller to a value in the range from 1.75 mm to 1.85 mm. The aforementioned technical solutions form such a gas flow path (working fluid) in terms of its geometry (inlet and outlet angles, numerical values of the cross-sectional areas of the interspace channels and their profile), which ensures the process of converting the energy of a high-temperature gas flow into the kinetic energy of the MGTEA impeller with minimal losses , which leads to a higher efficiency of the MGTEA, which is expressed in a higher efficiency factor (efficiency).

Во-вторых, созданные технические средства позволяет существенно повысить надежность работы микрогазотурбинного энергетического агрегата (МГТЭА) за счет того, что его рабочее колесо выполнено из нитрида кремния, имеющего плотность не более 3500 кг/м3, механическую прочность не менее 800 МПа, и при этом рабочее колесо выполнено по открытой схеме. Ограничение плотности материала рабочего колеса значением не более 3500 кг/м3 обеспечивает снижение разрушающих усилий от действия центробежных сил, которые, как известно, прямо пропорционально зависят от массы вращающихся тел. Значение плотности материала 3500 кг/м3 при имеющейся геометрии рабочего колеса в части наиболее нагруженных сечений его элементов обеспечивает целостность этих элементов и всего рабочего колеса при заданных высоких значениях частоты вращения рабочего колеса (в нашем случае - 64000 об/мин), что подтверждено расчетом. Повышение надежности рабочего колеса и всего МГТЭА обеспечивается также и тем, что оно выполнено по открытой схеме: отсутствие так называемого покрывного диска рабочего колеса или минимизация его поверхности и, соответственно, массы дает снижение значений центробежных сил, воздействующих на конструкцию (на тело) рабочего колеса, что особенно важно при цикличности этих воздействий механического и высокотемпературного характера.Secondly, the created technical means can significantly increase the reliability of the micro-gas turbine power unit (MGTEA) due to the fact that its impeller is made of silicon nitride having a density of no more than 3500 kg / m 3 , mechanical strength of at least 800 MPa, and the impeller is made according to the open circuit. Limiting the density of the impeller material to a value of no more than 3500 kg / m 3 provides a decrease in destructive forces from the action of centrifugal forces, which, as you know, are directly proportional to the mass of rotating bodies. The density value of the material 3500 kg / m 3 with the existing geometry of the impeller in the part of the most loaded sections of its elements ensures the integrity of these elements and the entire impeller at the given high values of the impeller rotation speed (in our case - 64000 rpm), which is confirmed by the calculation ... An increase in the reliability of the impeller and the entire MGTEA is also ensured by the fact that it is made according to an open scheme: the absence of the so-called cover disk of the impeller or minimization of its surface and, accordingly, the mass, reduces the values of centrifugal forces acting on the structure (on the body) of the impeller , which is especially important when these influences are of a mechanical and high temperature nature.

В-третьих, созданные технические средства позволяют существенно повысить ресурс работы микрогазотурбинного энергетического агрегата (МГТЭА) за счет того, что его рабочее колесо выполнено из нитрида кремния, который, обладает при названном выше наборе свойств высокими прочностными характеристиками и характеристиками высокой химической стойкости в окислительной высокотемпературной газовой среде.Thirdly, the created technical means can significantly increase the service life of a micro-gas turbine power unit (MGTE) due to the fact that its impeller is made of silicon nitride, which, with the above set of properties, has high strength characteristics and characteristics of high chemical resistance in high-temperature oxidative gas environment.

Новые признаки заявляемого 'технического решения заключаются в том, что рабочее колесо выполнено из нитрида кремния, имеющего плотность не более 3500 кг/м3, механическую прочность не менее 800 МПа, и при этом оно выполнено по открытой схеме с углом наклона лопаток на периферийной (входной) части рабочего колеса в пределах от 14,5° до 15,5° и с углом наклона лопаток на центральной (выходной) части рабочего колеса в пределах от 89° до 91° градуса, при этом оно имеет число лопаток 12, толщина которых на его периферийной части находится в пределах от 1,45 мм до 1,55 мм и плавно изменяется, увеличиваясь от периферийной части к центральной части рабочего колеса до значения в пределах от 1,75 мм до 1,85 мм.New features of the proposed 'technical solution are that the impeller is made of silicon nitride having a density of not more than 3500 kg / m 3 , mechanical strength of at least 800 MPa, and at the same time it is made according to an open scheme with an angle of inclination of the blades on the peripheral ( inlet) part of the impeller in the range from 14.5 ° to 15.5 ° and with the angle of inclination of the blades on the central (outlet) part of the impeller in the range from 89 ° to 91 ° degrees, while it has a number of blades of 12, the thickness of which on its peripheral part is in the range from 1.45 mm to 1.55 mm and smoothly changes, increasing from the peripheral part to the central part of the impeller to a value in the range from 1.75 mm to 1.85 mm.

Изобретение иллюстрируется рисунками (фиг. 1-фиг. 3), на котором представлены фрагмент радиальной турбины с керамическим рабочим колесом и само рабочее колесо заявляемого МГТЭА.The invention is illustrated by drawings (Fig. 1-Fig. 3), which shows a fragment of a radial turbine with a ceramic impeller and the impeller itself of the claimed MGTEA.

Фиг. 1 - конструкция фрагмента радиальной турбины с рабочим колесом.FIG. 1 - design of a fragment of a radial turbine with an impeller.

Фиг. 2 - конструкция рабочего колеса.FIG. 2 - the design of the impeller.

Фиг. 3 - внешний вид рабочего колеса в объемном изображении.FIG. 3 - the external view of the impeller in the volumetric image.

Радиальная турбина (фиг. 1) па представленном фрагменте включает в себя корпус 1, в котором выполнен кольцевой входной канал 2 подвода горячего газа (рабочего тела) к сопловому аппарату 3 с лопатками 4, рабочее колесо 5, с профилированными лопатками 6 и выходной канал 7 отвода отработавшего горячего газа (рабочего тела). При этом выходной канал 7 расположен внутри входного капала 2 коаксиально (соосно) по отношению к нему, а рабочее колесо 5, включающее в себя вал 8, ступицу 9, двенадцать лопаток 6 и выполненное по открытой схеме (без покрывного диска) как единое целое из нитрида кремния.The radial turbine (Fig. 1) in the presented fragment includes a housing 1, in which an annular inlet channel 2 for supplying hot gas (working fluid) to a nozzle apparatus 3 with blades 4, an impeller 5, with profiled blades 6 and an outlet channel 7 removal of hot exhaust gas (working fluid). In this case, the outlet channel 7 is located inside the inlet drip 2 coaxially (coaxially) with respect to it, and the impeller 5, including the shaft 8, the hub 9, twelve blades 6 and made in an open circuit (without a cover disk) as a whole from silicon nitride.

Лопатки 6 (фиг. 2) рабочего колеса 5 выполнены с углом наклона на периферийной (входной) части в пределах от 14,5° до 15,5° и с углом наклона лопаток на центральной (выходной) части рабочего колеса в пределах от 89 и до 91 градуса, при этом толщина лопаток 6 на периферийной части рабочего колеса находится в пределах от 1,45 до 1,55 мм и плавно изменяется, увеличиваясь от периферийной части к его центральной части до значения в пределах от 1,75 до 1,85 мм. Габаритные размеры описываемого рабочего колеса: диаметр по кромкам лопаток его периферийной (входной) части - 170 мм, а диаметр по кромкам лопаток его центральной (выходной) части - 91 мм; длина ~135 мм, из которых ~63 мм приходится на длину лопаточного блока. При выполнении расчетов частота вращения рабочего колеса в составе ротора задавалась на уровне 64000 об./мин. (~1066 об/с).The blades 6 (Fig. 2) of the impeller 5 are made with an inclination angle at the peripheral (inlet) part in the range from 14.5 ° to 15.5 ° and with an inclination angle of the blades at the central (outlet) part of the impeller in the range from 89 and up to 91 degrees, while the thickness of the blades 6 on the peripheral part of the impeller is in the range from 1.45 to 1.55 mm and smoothly changes, increasing from the peripheral part to its central part to a value in the range from 1.75 to 1.85 mm. Overall dimensions of the described impeller: diameter along the edges of the blades of its peripheral (inlet) part - 170 mm, and the diameter along the edges of the blades of its central (outlet) part - 91 mm; length ~ 135 mm, of which ~ 63 mm falls on the length of the blade block. When performing the calculations, the rotational speed of the impeller as part of the rotor was set at 64,000 rpm. (~ 1066 r / s).

Описанное и проиллюстрированное выше заявляемое изобретение работает следующим образом.Described and illustrated above, the claimed invention operates as follows.

Горячий газ (рабочее тело), имеющий температуру до 1300°, из камеры сгорания МГТЭА поступает в кольцевой входной канал 2 (фиг. 1) и далее движется к сопловому аппарату 3 с лопатками 4, проходит по ним и поступает на рабочее колесо 5 через его периферийную часть, проходит по межлопаточному пространству к центральной части рабочего колеса 5, в котором происходит преобразование энергии высокотемпературного газового потока в кинетическую энергию вращения рабочего колеса 5. Крутящий момент с рабочего колеса 5 передается на вал 8 высокооборотного электрогенератора по одновальной безредукторной схеме.Hot gas (working fluid), having a temperature of up to 1300 °, from the combustion chamber MGTEA enters the annular inlet channel 2 (Fig. 1) and then moves to the nozzle device 3 with blades 4, passes through them and enters the impeller 5 through it the peripheral part, passes through the interscapular space to the central part of the impeller 5, in which the energy of the high-temperature gas flow is converted into the kinetic energy of rotation of the impeller 5. The torque from the impeller 5 is transmitted to the shaft 8 of the high-speed electric generator according to a single-shaft gearless scheme.

Проведенные расчеты показывают, что при изготовлении рабочего колеса из нитрида кремния, имеющего плотность не более 3500 кг/м3, механическую прочность не менее 800 МПа, при открытой схеме рабочего колеса с 12-ю лопатками с углом наклона их на периферийной (входной) части рабочего колеса в пределах от 14,5° до 15,5° и с углом наклона лопаток на центральной (выходной) части рабочего колеса в пределах от 89 до 91 градуса, и при плавном изменении толщины лопаток от размера 1,45…1,55 мм на периферийной части до размера 1,75…1,85 мм на центральной части -целостность рабочего колеса сохраняется при частоте его вращения на уровне 64000 об/мин и оно обеспечивает достижение заявленных характеристик в работе микрогазотурбинного энергетического агрегата, а именно, повышение эффективности, надежности и ресурса работы.The calculations show that in the manufacture of an impeller made of silicon nitride having a density of not more than 3500 kg / m 3 , the mechanical strength is not less than 800 MPa, with an open impeller with 12 blades with an angle of inclination on the peripheral (inlet) part impeller in the range from 14.5 ° to 15.5 ° and with the angle of inclination of the blades on the central (outlet) part of the impeller in the range from 89 to 91 degrees, and with a smooth change in the thickness of the blades from the size 1.45 ... 1.55 mm on the peripheral part to a size of 1.75 ... 1.85 mm on the central part - the integrity of the impeller is maintained at a frequency of its rotation at 64,000 rpm and it ensures the achievement of the declared characteristics in the operation of a micro-gas turbine power unit, namely, an increase in efficiency, reliability and service life.

Наличие материала - нитрида кремния и технология его получения с названными выше характеристиками, подтверждается в публикациях в научно-технических изданиях и результатами научно-исследовательских работ, в частности, диссертацией Лысенкова А.С. "Конструкционная керамика на основе нитрида кремния с добавкой алюминатов кальция" по специальности "05.17.11 - технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов", Москва, 2014 год (сайт www.imet.ac.ru), а также наличием патента "Способ получения спеченных изделий на основе нитрида кремния" №2458023 от 10.08.2012, МПК С04В 35/591 с приоритетом от 11.03.2011.The presence of the material - silicon nitride and the technology for its production with the above characteristics, is confirmed in publications in scientific and technical publications and the results of research work, in particular, by A.S. Lysenkov's dissertation. "Structural ceramics based on silicon nitride with the addition of calcium aluminates" in the specialty "05.17.11 - technology of silicate and refractory nonmetallic materials", Moscow, 2014 (website www.imet.ac.ru), as well as the presence of the patent "Method of obtaining sintered products based on silicon nitride "No. 2458023 dated 08/10/2012, IPC С04В 35/591 with priority from 03/11/2011.

Таким образом, техническое решение, составляющее предмет заявляемого изобретения "Микрогазотурбинный энергетический агрегат" обеспечивает получение технического результата, а именно, повышение эффективности, надежности и ресурса его работы, а значит, и решение поставленной задачи, которая состоит в повышении эксплуатационно-технических характеристик микрогазотурбинного энергетического агрегата.Thus, the technical solution that constitutes the subject of the claimed invention "Microgas turbine power unit" provides a technical result, namely, an increase in the efficiency, reliability and resource of its operation, and therefore, the solution of the task, which consists in increasing the operational and technical characteristics of the microgas turbine power plant. unit.

Claims (1)

Микрогазотурбинный энергетический агрегат, включающий в себя воздушный компрессор, выполненный с возможностью подачи сжатого воздуха в камеру сгорания; камеру сгорания, выполненную с возможностью смешивания топлива и воздуха и сжигания полученной смеси; радиальную турбину с керамическим рабочим колесом, вращаемым горячим газом, поступающим из камеры сгорания; высокооборотный электрогенератор, вал которого механически связан с валом турбины с возможностью передачи между ними крутящего момента; при этом передача крутящего момента между турбиной и генератором производится по одновальной безредукторной схеме, отличающийся тем, что рабочее колесо выполнено из нитрида кремния, имеющего плотность не более 3500 кг/м3, механическую прочность не менее 800 МПа, и при этом оно выполнено по открытой схеме с углом наклона лопаток на периферийной (входной) части рабочего колеса в пределах от 14,5° до 15,5° и с углом наклона лопаток на центральной (выходной) части рабочего колеса в пределах от 89° до 91°, при этом рабочее колесо имеет число лопаток 12, толщина которых на его периферийной части находится в пределах от 1,45 мм до 1,55 мм и плавно изменяется, увеличиваясь от периферийной части к центральной части рабочего колеса до значения в пределах от 1,75 мм до 1,85 мм.Micro-gas turbine power unit, including an air compressor configured to supply compressed air to the combustion chamber; a combustion chamber configured to mix fuel and air and burn the resulting mixture; a radial turbine with a ceramic impeller rotated by hot gas coming from the combustion chamber; a high-speed electric generator, the shaft of which is mechanically connected to the turbine shaft with the possibility of transferring torque between them; in this case, the transmission of torque between the turbine and the generator is carried out according to a single-shaft gearless scheme, characterized in that the impeller is made of silicon nitride having a density of not more than 3500 kg / m 3 , mechanical strength of at least 800 MPa, and at the same time it is made on an open scheme with the angle of inclination of the blades on the peripheral (inlet) part of the impeller in the range from 14.5 ° to 15.5 ° and with the angle of inclination of the blades on the central (outlet) part of the impeller in the range from 89 ° to 91 °, while the working the impeller has a number of blades 12, the thickness of which on its peripheral part ranges from 1.45 mm to 1.55 mm and smoothly changes, increasing from the peripheral part to the central part of the impeller to a value in the range from 1.75 mm to 1, 85 mm.
RU2019130833A 2019-10-01 2019-10-01 Micro gas turbine power unit RU2727107C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019130833A RU2727107C1 (en) 2019-10-01 2019-10-01 Micro gas turbine power unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019130833A RU2727107C1 (en) 2019-10-01 2019-10-01 Micro gas turbine power unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2727107C1 true RU2727107C1 (en) 2020-07-20

Family

ID=71616733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019130833A RU2727107C1 (en) 2019-10-01 2019-10-01 Micro gas turbine power unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2727107C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2011850C1 (en) * 1990-12-07 1994-04-30 Порфирий Сергеевич Владимиров Turbo-supercharger
RU2338884C1 (en) * 2007-01-18 2008-11-20 Иван Иванович Пеньков Rotary-vortex machine with ceramic working members
RU2009129790A (en) * 2009-08-03 2011-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко") (RU) METHOD FOR MANUFACTURING A TUNNEL CERAMIC DRIVING WHEEL OF A MICROGAS TURBINE ENGINE
RU114341U1 (en) * 2011-08-26 2012-03-20 Открытое Акционерное Общество "Протон-Пермские Моторы" MICROGAS TURBINE ENERGY UNIT
EP2434125A1 (en) * 2009-05-20 2012-03-28 IHI Corporation Method for producing impeller applied to supercharger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2011850C1 (en) * 1990-12-07 1994-04-30 Порфирий Сергеевич Владимиров Turbo-supercharger
RU2338884C1 (en) * 2007-01-18 2008-11-20 Иван Иванович Пеньков Rotary-vortex machine with ceramic working members
EP2434125A1 (en) * 2009-05-20 2012-03-28 IHI Corporation Method for producing impeller applied to supercharger
RU2009129790A (en) * 2009-08-03 2011-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научный Центр "Керамические Двигатели" им. А.М. Бойко" (ООО "Центр Бойко") (RU) METHOD FOR MANUFACTURING A TUNNEL CERAMIC DRIVING WHEEL OF A MICROGAS TURBINE ENGINE
RU114341U1 (en) * 2011-08-26 2012-03-20 Открытое Акционерное Общество "Протон-Пермские Моторы" MICROGAS TURBINE ENERGY UNIT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20160047305A1 (en) Multi-stage axial compressor arrangement
EP3075986A1 (en) Heat pipe temperature management system for wheels and buckets in a turbomachine
KR20200045817A (en) Ring segment and gas turbine having the same
EA202190990A1 (en) ROTARY CHEMICAL REACTIONS
RU2727107C1 (en) Micro gas turbine power unit
US3709629A (en) Integrated flow gas turbine
US2514875A (en) U-passage gas turbine with turbulent heat transfer zone
CN103306736B (en) A kind of power turbine and power engine thereof
GB682402A (en) Gaseous fluid turbine driven pump units
RU2015157208A (en) The method of operation of the compressor station of gas pipelines
Podergajs The tesla turbine
US2557131A (en) Gas turbine and cycle
RU2623592C1 (en) Rotary gas turbine engine
KR101332613B1 (en) Radial impeller combined multi-layer turbine
RU99543U1 (en) ACTIVE GAS TURBINE ENGINE (OPTIONS)
CN209324538U (en) A kind of combustion gas screw rod generating set
CN108035775A (en) Rotor, steam turbine and prime mover equipment of steam turbine
KR20150093883A (en) turbocharger
CN203847174U (en) Stator steam inlet structure of radial-flow turbine
RU196357U1 (en) Integral wheel
RU148863U1 (en) REACTIVE TURBINE
US906232A (en) Condensing apparatus for steam-turbines.
KR101914879B1 (en) Blade of turbine and turbine and gas turbine comprising the same
WO2021009953A1 (en) Gas turbine system and mobile body provided with same
Gusarov et al. Radial Three-Stage Power Turbine