ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

Разработка относится к энергетическим и транспортным установкам и касается газотурбинных установок, использующих продукты сгорания топлива.

Решение поставленной задачи и преимущества разработки вытекают из последующего подробного описания газотурбинной установки и примера их конкретного выполнения.

Газотурбинная установка, содержит компрессор, пневматическую турбину, соединенную с валом компрессора, силовую турбину, камеру сгорания и теплообменник, согласно предлагаемому изобретению газотурбинная установка дополнительно содержит два компрессора и две пневматические турбины, причем компрессоры и пневматические турбины соединены между собой и установлены на едином валу последовательно, при этом они заключены в рубашку, образуя полость между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, с которой соединен вход теплообменника, а выход его соединен с многотрубчатым переходом, выходы которого подключены к кольцевой камере сгорания, расположенной между двумя силовыми турбинами.

Задача решается за счет того, что в газотурбинной установке вал, на котором установлены компрессоры с пневматическими турбинами, соединен с валом силовых турбин.

Все агрегаты заключены в корпус, при этом они отделены от него тепловым экраном.

Снижение расхода мощности на компрессор может быть достигнуто путем многоступенчатого сжатия воздуха с промежуточным охлаждением.

Как видно из вышеизложенного, отличительными признаками являются наличие трех компрессоров и трех пневматических турбин, соединенных между собой и установленных на едином валу последовательно. При таком устройстве газотурбинной установки обеспечивается охлаждение воздуха в процессе его сжатия, что позволяет уменьшить работу сжатия, а следовательно и мощность, расходуемого на сжатие воздуха для горения. Вследствие чего увеличивается КПД газотурбинной установки.

Наличие теплообменника и многотрубчатого перехода, по которым течет низкотемпературный воздух, подогреваемый отработанными газами, позволяет снизить тепловые потери.

Газотурбинная установка снабжена корпусом с тепловым экраном, посредством которого снижается температура наружного корпуса, вследствие чего повышается надежность и снижаются пожароопасность и взрывоопасность.

Рисунок 1. Газотурбинная установка

Газотурбинная установка Рисунок 1 содержит компрессор 1, пневматическую турбину 2, компрессор 3, пневматическую турбину 4, компрессор 5, пневматическую турбину 6, теплообменник 7, силовые турбины 8, 9, камеру сгорания 10, тепловой экран 11 и корпус 12. Компрессоры 1, 3, 5 и пневматические турбины 2, 4, 6 соединены между собой и установлены на едином валу 13 последовательно. Вал 13, на котором установлены компрессоры и пневматические турбины, соединен валом 14 силовых турбин 8, 9, имеющие общую камеру сгорания 10.

Компрессоры 1, 3, 5 и пневматические турбины 2, 4, 6 заключены в рубашку 15, образуя полость 16 между поверхностями компрессоров с пневматическими турбинами и рубашкой, с которой соединен вход теплообменника 7, а выход его соединен с многотрубчатым переходом 17, выходы которого подключены к кольцевой камере сгорания 10, расположенной между двумя силовыми турбинами 8 и 9.

Камера сгорания 10 снабжена кольцевым распылителем 18, который соединен посредством трубопроводов подачи топлива 19 и 20, с кольцевым испарителем топлива 24, разделенным на две половины перегородками.

Все агрегаты, заключены в корпус 12, при этом они отделены от него тепловым экраном 11, установленным между корпусом 12 и рубашкой 25 выхлопной полости 22 (см. Рисунок 1).

Работа газотурбинной установки осуществляется следующим образом.

В компрессор 1 засасывается воздух из окружающей среды, где частично сжимается и поступает на пневматическую турбину 2, в которой происходит его частичное расширение, сопровождаемое охлаждением.

В связи с тем, что рабочее давление в камере сгорания 10 ниже, чем давление сжатого воздуха выходящего из пневматической турбины 6, происходит дросселирование из полости 16 в теплообменник 7, выход которого соединен с многотрубчатым переходом 17, где повышается его температура и давление до предельно допустимого максимума.

Затем воздух попадает в кольцевую камеру сгорания 10, расположенную между силовыми турбинами 8 и 9.

Посредством двух насосов (на Рисунке 1 не показано), работающих параллельно, топливо поступает через трубопроводы подачи топлива 19 и 20 и кольцевой испаритель топлива 24 в кольцевой распылитель 18, затем в камеру сгорания 10.

Причем один из насосов имеет более высокое давление и работает только при форсаже.

После сжигания в воздухе топлива в камере сгорания 10 полученный газ поступает на рабочие лопатки силовых турбин 8 и 9, совершая, тем самым, полезную работу на валах 13 и 14.

Отработавший горячий газ выходит из силовых турбин 8, 9 поступает в межтрубчатое пространство 21, выхлопной полости 22, отдает тепло, подогревая воздух, проходящий через многотрубчатый переход 17 до предельно допустимого максимума. Отработавший горячий газ одновременно подогревает трубопроводы подачи топлива 19, 20 и кольцевой испаритель топлива 24. Далее, отработавший газ, минуя наружный пластинчатый переход теплообменника 7, через отверстия 23 в корпусе 12 выходит в окружающую среду.

Тепловой экран 11 предохраняет корпус 12 от нагрева, обеспечивая снижение пожароопасности и взрывоопасности.

Корпус газотурбинной установки для военной промышленности может быть выполнен из современной брони.

Газотурбинная установка опирается на три опорные подшипника. Опорный подшипник 26 жестко соединен с корпусом 12 через фланец 27 многотрубчатого перехода 17 при помощи тяг.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить КПД газотурбинной установки, а также повысить надежность и ресурс деталей, работающих при высокой температуре, и при этом обеспечивается снижение пожароопасности и взрывоопасности.

Кроме того, при использовании предлагаемой газотурбинной установки возможен вертикальный взлет почти всех летательных аппаратов.