BG110826A - GASTERWORK ENGINE - Google Patents

GASTERWORK ENGINE Download PDF

Info

Publication number
BG110826A
BG110826A BG10110826A BG11082610A BG110826A BG 110826 A BG110826 A BG 110826A BG 10110826 A BG10110826 A BG 10110826A BG 11082610 A BG11082610 A BG 11082610A BG 110826 A BG110826 A BG 110826A
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
compressor
turbine
rotor
engine
hollow shaft
Prior art date
Application number
BG10110826A
Other languages
Bulgarian (bg)
Inventor
Original Assignee
Петров Росен
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 Петров Росен filed Critical Петров Росен
Priority to BG10110826A priority Critical patent/BG110826A/en
Priority to PCT/BG2011/000027 priority patent/WO2012088566A1/en
Publication of BG110826A publication Critical patent/BG110826A/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/08Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising at least one radial stage
    • F02C3/085Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising at least one radial stage the turbine being of the radial-flow type (radial-radial)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02Non-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
    • F01D1/06Non-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/06Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising only axial stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/08Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising at least one radial stage
    • F02C3/09Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising at least one radial stage of the centripetal type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/10Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/33Shrouds which are part of or which are rotating with the rotor

Abstract

Изобретението се отнася до газотурбинен двигател, който намира приложение в машиностроенето и по-специално при малогабаритни двигатели за транспортни средства и за генериране на електрическа енергия. Газотурбинният двигател включва компресор и турбина, монтирани към свързващ вал, както и горивна камера. Съгласно изобретението компресорът (1) и турбината (2) са присъединени един спрямо друг посредством свързващия вал, изпълнен като кух вал (3), обхващащ като външна стена горивната камера (5). Компресорът (1) и турбината (2) са лагерувани към неподвижна ос (4), разположена централно по оста насиметрия на двигателя. Компресорът (1), турбината (2) и кухият свързващ вал (3) образуват ротора на двигателя. Направляващият апарат (1.3) и дифузорът (1.4) на компресора (1), както и направляващият апарат (2.3) на турбината (2), са монтирани неподвижно към неподвижната ос (4). Във вариантни изпълнения, след турбината (2), към оста (4), е лагерувана втора турбина (2.4), в задната част на която е оформен зъбен венец (2.5), зацепен със зъбно колело (11.1) на предавателен вал (11) за предаване на енергия към потребител. Възможно е компресорът (1) да е двуроторен, съставен от вътрешен (1.1) и външен ротор (1.2), както и турбината (2) - съответно от вътрешен (2.1) и външен ротор (2.2), задвижвани в противоположна посока чрез зъбна предавка (12), разположена между тях.The invention relates to a gas turbine engine which is used in mechanical engineering and in particular in small-sized engines for vehicles and for generating electricity. The gas turbine engine includes a compressor and turbine mounted on a connecting shaft, as well as a combustion chamber. According to the invention, the compressor (1) and the turbine (2) are connected to each other by means of a connecting shaft designed as a hollow shaft (3), enclosing the combustion chamber (5) as an outer wall. The compressor (1) and the turbine (2) are mounted on a fixed axis (4) located centrally along the axis of symmetry of the engine. The compressor (1), the turbine (2) and the hollow connecting shaft (3) form the rotor of the motor. The guide device (1.3) and the diffuser (1.4) of the compressor (1), as well as the guide device (2.3) of the turbine (2), are fixed to the fixed axis (4). In embodiments, after the turbine (2), a second turbine (2.4) is mounted to the shaft (4), in the rear part of which a gear ring (2.5) is formed, engaged with a gear (11.1) of the transmission shaft (11). to transmit energy to the consumer. It is possible that the compressor (1) is two-rotor, consisting of an inner (1.1) and outer rotor (1.2), as well as the turbine (2) - respectively of the inner (2.1) and outer rotor (2.2), driven in opposite directions by gear (12) located between them.

Description

ОБЛАСТ НА ПРИЛОЖЕНИЕFIELD OF APPLICATION

Изобретението намира приложение в машиностроенето и по-специално при конструиране и изработване на малогабаритни двигатели за транспортни средства и генериране на електричество.The invention finds application in mechanical engineering, and in particular in the design and construction of small-sized engines for vehicles and the generation of electricity.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТАBACKGROUND OF THE INVENTION

Известен е компресор, центробежен тип, в който лопатките са заменени с тънки паралелни дискове. Тези дискове са събрани в пакет и отстоят на разстояние един от друг, приблизително равно на двукратната дебелина на повърхностния слой /по Лудвиг Прандтл/ на съответния флуид - газ или течност. В центъра на дисковете има отвор, в който постъпва флуидът. Когато пакетът дискове се върти, флуидът, намиращ се между дисковете, изпитва следните сили: адхезия към дисковете, инерционна сила, която се съпротивлява на въртенето и центробежна сила, породена от въртенето на флуида, увлечен от дисковете. Центробежната сила предизвиква изтласкването на флуида към периферията на диска, а адхезията предава работата на дисковете върху флуида. Постъпвайки осево в централния отвор на дисковете, флуидът бива увлечен в междудисковото пространство, благодарение на създадения там известен вакуум. След това, флуидът бива постепенно ускорен и описвайки спираловидна траектория на движение между дисковете, бива изхвърлен тангенциално в периферията им, при което • · · · · · · · • · · · · · · ··· ·· · · · ···· ·· ······· · · · ·· скоростта му нараства. Оттам постъпва в дифузора и впоследствие се подава към потребителя с повишено налягане. Работата на компресора се основава на две познати свойства на флуидите адхезия и вискозност. Адхезията е причина за полепването на флуида към гладка повърхност, а вискозността препятства разделянето на флуида, т.е. предизвиква увличането на съседните частици флуид от движещите се. /1/.A compressor is known, a centrifugal type in which the blades are replaced by thin parallel disks. These disks are assembled in a package and spaced approximately equal to twice the thickness of the surface layer (by Ludwig Prandtl) of the respective fluid - gas or liquid. In the center of the disks there is an opening in which the fluid enters. As the disc package rotates, the fluid between the disks experiences the following forces: the adhesion to the disks, the inertial force that resists rotation, and the centrifugal force generated by the rotation of the fluid entrained by the disks. Centrifugal force causes the fluid to be pushed to the periphery of the disk, and adhesion transfers the work of the disks to the fluid. By moving axially into the central opening of the disks, the fluid is trapped in the interstitial space due to the known vacuum created there. Then, the fluid is gradually accelerated, and, describing the spiral trajectory of motion between the disks, is ejected tangentially into their periphery, whereby the fluids are discharged. · · · · · · · · · · Its speed is increasing. From there, it enters the diffuser and is subsequently fed to the high pressure user. The operation of the compressor is based on two known properties of fluids adhesion and viscosity. Adhesion causes the fluid to adhere to a smooth surface, and viscosity impedes fluid separation. causes the entraining of adjacent fluid particles by moving. / 1 /.

Известен е компресор, радиално-осев тип, базиран на турбината на Джовани Бранка/17-ти век/, с тази разлика, че е многостепенен. Той представлява два набора от коаксиални цилиндрични пръстени, въртящи се в противоположни посоки един спрямо друг, около обща ос. Лопатките му са с аеродинамичен профил и са изрязани в средната част на цилиндричните пръстени. В краищата си, цилиндричните пръстени от единия набор прилягат почти плътно към същите от другия набор, като луфтът/хлабината/ между тях се диктува от условието за липса на триене помежду им. Същевременно контактът е достатьчно плътен, за да не позволява изтичането на работния флуид през него. При въртенето си лопатките преобразуват въртящия момент на вала в повишено налягане на флуида, при което последователно удрят по последния и му отдават енергията си. Действието му е подобно на традиционните осеви компресори, но направлението на лопатките му не е радиално, а осево. /2/.A radial-axis compressor known to be based on the Giovanni Branca turbine (17th century) is known, except that it is multi-stage. It consists of two sets of coaxial cylindrical rings, rotating in opposite directions to each other, about a common axis. Its blades have an aerodynamic profile and are cut into the middle of the cylindrical rings. In the end, the cylindrical rings of one set fit almost snugly against the same ones in the other set, with the clearance (clearance) between them dictated by the condition of no friction between them. At the same time, the contact is sufficiently tight to prevent the fluid flowing through it. As they rotate, the blades convert the torque of the shaft into high pressure of the fluid, in which they repeatedly strike the latter and give it energy. Its action is similar to traditional axial compressors, but the direction of its blades is not radial but axial. / 2 /.

Известна е турбина, състояща се от набор от тънки паралелни дискове, както и по-горе описания компресор. Този набор е затворен в плътен корпус, в периферията на който са разположени дюзи за подаване на работния флуид. Той се подава тангенциално към набора от дискове и е принуден да опише спираловидна траектория, в случая от периферията към центъра, като по пътя си се забавя и отдава енергията си на набора от дискове, който представлява роторът на турбината. Флуидът напуска турбината през централния й отвор, при което движението му от тангенциално-радиално преминава в осево. /3/.There is a known turbine consisting of a set of thin parallel disks as well as the compressor described above. This set is enclosed in a tight housing, in the periphery of which there are nozzles for supplying the working fluid. It feeds tangentially to the set of disks and is forced to describe a spiral trajectory, in this case from the periphery to the center, slowing down on its way and releasing its energy to the set of disks, which is the rotor of the turbine. The fluid exits the turbine through its central orifice, where its motion moves tangentially to the axial axis. / 3 /.

Известна е турбина, състояща се от два набора коаксиални цилиндрични пръстени, въртящи се в противоположна посока един спрямо друг около обща ос. Процесът е обратен на процеса, осъществяващ се при компресора от същия тип, описан по-горе. Работният флуид преминава през коаксиалните пръстени на двата набора с повишено налягане и постепенно отдава енергията си на тях. Възможни са варианти на тази турбина и компресора от същия тип. Например, единият набор от коаксиални цилиндрични пръстени е неподвижен, а само вторият се върти. И при компресора и при турбината е възможно движение на флуида както откъм периферията към оста, така също и обратно - откъм оста към периферията. /4/A turbine is known, consisting of two sets of coaxial cylindrical rings rotating in the opposite direction about each other about a common axis. The process is the opposite of the process performed on the compressor of the same type described above. The working fluid passes through the coaxial rings of the two sets of high pressure and gradually gives off its energy to them. Variants of this turbine and compressor of the same type are possible. For example, one set of coaxial cylindrical rings is fixed and only the second rotates. In both the compressor and the turbine, fluid motion is possible, both from the periphery to the axis and also back - from the axis to the periphery. / 4 /

Известен е газотурбинен двигател, еднодисков, състоящ се от въртящ се диск и стационарен покриващ диск. Въртящият се диск има компресорна секция в централната си част, представляваща радиален/центробежен/ компресор и турбинна секция в периферната си част. Въртящият се диск е свързан неподвижно с вал, предаващ мощността към потребителите. Въртящият се диск, компресорната и турбинната секция от една страна, и неподвижният диск от друга страна, заграждат горивната камера, в която освен гориво, могат да се впръскват вода и други през специални тръби. Газотурбинният двигател е изпитан в Sowuthwest Research Institute, USA. В статия от Интернет от 2004 г. /httD://www.swri.org/Default.htm/ е описано изпитание на горецитирания газотурбинен двигател. /5/.Known is a gas turbine engine, a single disc consisting of a rotating disk and a stationary cover disk. The rotating disk has a compressor section in its central portion, representing a radial / centrifugal / compressor and a turbine section in its peripheral portion. The rotating disc is fixedly connected to a shaft that transmits power to the users. The rotating disc, the compressor and turbine sections on the one hand, and the fixed disk on the other, enclose the combustion chamber, in which, in addition to the fuel, water can be injected by others through special pipes. The gas turbine engine was tested at the Sowuthwest Research Institute, USA. A 2004 Internet article /httD://www.swri.org/Default.htm/ describes a test of the above-mentioned gas turbine engine. / 5 /.

Недостатъци на известните конструкции са, че оборотите на двигателя се ограничават от изчерпването на якостта на материала, от който е изработена турбината, тъй като тя е най-тежко натовареният елемент на двигателя, дължащо се на центробежните сили и тежкия температурен режим, в който работи. Същевременно, поради по-малкия външен диаметър на компресора, периферната му скорост е далеч по-ниска от оптималната, т.е. не могат да се достигнат обороти на компресора, близки до тези, ограничени от якостта на материала му. Това ограничава степента на компресия, което води до ниска ефективност на целия двигател. Освен това, при положение, че горивната камера е с необходимите размери, диаметърът на турбината нараства препалено много в сравнение с този на компресора и това допълнително ограничава оборотите на двигателя. Горивната камера може да се направи с необходимите размери, като се разшири в стационарния диск, но това води до допълнително завъртане на потока, двукратно на ъгъл повече от 90°, което увеличава аеродинамичните загуби. Също така, поради невъзможност да се прилагат контактни плъзгащи уплътнения, се увеличават загубите от изтичане на компресиран въздух обратно в приемника на компресора. При изработването на тази конструкция на газотурбинен двигател се изисква минимално разстояние между ротора и статора, водещо до голяма прецизност на изработването му, което оскъпява производството му.The disadvantages of the known designs are that the engine speed is limited by the exhaustion of the strength of the material of which the turbine is made, as it is the most heavily loaded element of the engine due to the centrifugal forces and the heavy temperature regime in which it operates . At the same time, due to the smaller outer diameter of the compressor, its peripheral speed is far lower than the optimum speed, i.e. compressor speeds close to those limited by the strength of its material cannot be reached. This limits the compression ratio, resulting in low overall engine efficiency. In addition, given that the combustion chamber is of the required dimensions, the diameter of the turbine increases too much compared to that of the compressor, further limiting the engine speed. The combustion chamber can be made to the required dimensions by expanding into a stationary disk, but this results in an additional rotation of the flow, twice at an angle of more than 90 °, which increases aerodynamic losses. Also, due to the impossibility of applying contact sliding seals, the loss of compressed air flow back into the compressor receiver is increased. In the construction of this gas turbine engine construction, a minimum distance between the rotor and the stator is required, resulting in a high precision of its construction, which makes it expensive to manufacture.

малогабаритните газотурбинни двигатели са свързани невъзможността от пропорционално намаляване на луфтовете периферните уплътнения на компресорите и турбините и оттам са повишените загуби, както и намален кпд, в сравнение с големите газотурбинни двигатели.small gas turbine engines are connected by the impossibility of proportional reduction of the gaps, the peripheral seals of the compressors and turbines and hence the increased losses as well as the reduced efficiency compared to the large gas turbine engines.

Проблемите при сProblems with

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОSUMMARY OF THE INVENTION

Проблемът, който се поставя за решаване, е да се създаде газотурбинен двигател, по-специално малогабаритен газотурбинен двигател с минимални загуби от изтичане на компресиран въздух, чрез което да се постига намаляване на размерите на двигателя, без да се променя коефициентът на полезно действие/кпд/.The problem to be solved is to create a gas turbine engine, in particular a small-sized gas turbine engine with minimal loss of compressed air leakage, thereby reducing engine size without changing the efficiency / efficiency.

Поставеният проблем се решава чрез газотурбинен двигател, включващ компресор и турбина, монтирани към свързващ вал, както и горивна камера между тях.The problem is solved by a gas turbine engine including a compressor and a turbine mounted on a connecting shaft, as well as a combustion chamber between them.

Съгласно изобретението, компресорът и турбината са свързани неподвижно един спрямо друг посредством свързващия вал, изпълнен като кух вал. Кухият вал, от своя страна, представлява външна стена на горивната камера. Компресорът и турбината са лагерувани към неподвижна ос, разположена централно по оста на симетрия на газотурбинния двигател. Направляващият апарат и дифузорът на компресора, както и направляващият апарат на турбината са неподвижно монтирани към неподвижната ос.According to the invention, the compressor and the turbine are fixedly connected to each other by means of a connecting shaft made as a hollow shaft. The hollow shaft, in turn, is the outer wall of the combustion chamber. The compressor and the turbine are mounted on a fixed axis centrally located on the axis of symmetry of the gas turbine engine. The compressor guide and diffuser as well as the turbine guide are fixed to the fixed axis.

В подвариантно изпълнение, след турбината, също към неподвижната ос, е лагерувана втора, свободна турбина с направляващ апарат пред нея, при което в задната част на свободната турбина е оформен зъбен венец, зацепен със зъбно колело, образуващи предавка към предавателен вал за подаване на енергия към потребител.In a sub-variant embodiment, after the turbine, also to the fixed axis, there is a second, free turbine with a guiding apparatus in front of it, whereby a gear wheel is formed in the rear of the free turbine, engaged with a gear wheel, forming a gear to a transmission shaft for supplying energy to the consumer.

В следващо вариантно изпълнение, компресорът е съставен от вътрешен и външен ротор, както и турбината - съответно от вътрешен и външен ротор, при което вътрешният ротор на компресора е свързан с вътрешния ротор на турбината чрез вътрешен кух вал, а външният ротор на компресора и външният ротор на турбината са съединени един към друг посредством външен кух вал, същевременно между външния и вътрешния ротор на компресора е монтирана зъбна предавка, лагерувана към неподвижната ос, осъществяваща срещуположното въртене на вътрешния и външния ротор.In another embodiment, the compressor is comprised of an internal and external rotor, as well as a turbine, respectively, of an internal and external rotor, wherein the internal rotor of the compressor is connected to the internal rotor of the turbine by an internal hollow shaft and the outer rotor of the compressor and the outer rotor the rotor of the turbine are connected to each other by an external hollow shaft, while between the outer and the inner rotor of the compressor a gear unit is mounted, which is mounted on the fixed axis, which performs the opposite rotation of the inner and outer ro op.

При друго вариантно изпълнение, двата ротора на компресора и двата ротора на турбината са задвижвани в противоположни посоки чрез зъбни предавки, монтирани между всяка двойка ротори, съответно на компресора и на турбината и външните ротори на турбината и компресора са присъединени един към друг като едно цяло посредством кух вал.In another embodiment, the two compressor rotors and the two turbine rotors are driven in opposite directions by gears mounted between each pair of rotors, respectively of the compressor and the turbine and the external rotors of the turbine and compressor are connected to each other as a whole through a hollow shaft.

Възможно е вариантно изпълнение, при което пред основния компресор е монтиран допълнителен компресор, с външен цилиндър изработен като едно цяло с покривния диск на основния компресор и основният компресор е присъединен към венеца на турбината чрез кух вал.Alternatively, an additional compressor is mounted in front of the main compressor, with an external cylinder made as a whole with the cover disk of the main compressor and the main compressor attached to the turbine rim by a hollow shaft.

Компресорът и турбината, чрез съответните си покривен диск и венец, свързани неподвижно към кухия вал, образуват ротора на двигателя, лагеруван към неподвижната ос.The compressor and the turbine, through their respective cover disc and crown, fixed to the hollow shaft, form the motor rotor, which is supported by the fixed axis.

Освен това, компресорът може да е изпълнен като центробежен и/или осев, диагонален, радиално-осев, осево-радиален, тип Тесла, тип Павлечка, а турбината да е изпълнена като центростремителна и/или осева, диагонална, осево-радиална, радиално-осева, тип Тесла, тип Павлечка.In addition, the compressor may be centrifugal and / or axial, diagonal, radial-axial, axial-radial, Tesla type, Pavlik type, and the turbine may be centrifugal and / or axial, diagonal, axial-radial, radial -axis, Tesla type, Pavlichka type.

• ·• ·

Предимствата на изобретението са, че благодарение на изпълнението на свързващия вал като кух вал, във вътрешността му са разположени горивната камера, заедно с форсунките за впръскване на гориво и запалителните свещи, както и контролните датчици за следене режима на работа на газотурбинния двигател. Освен това, кухият вал представлява тънкостенна тръба, поради което първата му резонансна честота е далеч по-ниска от работния диапазон на самия двигател и по този начин се избягват вредните резонансни явления, характерни за газотурбинните двигатели. В зависимост от типа на компресора и турбината, във вътрешността на кухия вал могат да бъдат разположени и дифузорът на компресора, когато е необходим такъв, направляващият апарат на турбината, соплата на тръбопроводите за подаване на вода, пара, спирт, леснозапалими горива за стартиране на газотурбинния двигател и други. Освен това, тези тръбопроводи, кабелите на запалването и контролните датчици, както и лостове на механизми са разположени през специално оформени за целта канали в неподвижната ос на газотурбинния двигател, което осигурява компактност на конструкцията. Също така, благодарение на разположението на горивната камера в пространството, заградено от компресора, кухия вал, турбината и неподвижната ос, отпада необходимостта от уплътняване на перифериите им към корпуса, поради което загубите от изтичане на компресиран въздух откъм перифериите им са сведени до нула. Тъй като диаметърът на неподвижната ос е значително по-малък от диаметъра на периферията на компресора и турбината, то и относителните линейни скорости на движение между тях са значително по-малки. Тези участъци не са подложени на директно въздействие от страна на нагретите газове и температурните деформации в тях са минимални. Също така, деформациите от вибрации са много по-малки, в сравнение с перифериите на компресора и турбината. Благодарение на това се осигурява възможност да се използват лабиринтни уплътнения с много плътен контакт, а също и контактни плъзгащи уплътнения, изпълнени от подходящи контактуващи материали като графитстомана, графит-бронз и други. Особено ефективен и перспективен при малогабаритните изпълнения на газотурбинния двигател е вариантът с изпълнение на въздушни или магнитни лагери или комбинация от тях. В този случай въздухът, необходим за въздушните лагери се отнема от компресора, поради което не е необходим допълнителен такъв. Този въздух действа и като охладител на окачването. По този начин се осигуряват минимални загуби на сгъстен въздух и практически необслужваемо и дълговечно окачване. Конструкцията на газотурбинния двигател съгласно изобретението, е универсална по отношение на типа компресор и турбина. Могат да се използват центробежен, диагонален, осев, осево-радиален, радиално-осев, както и тип Тесла компресори.Турбината може да бъде центростремителна, осева, осево-радиална, радиално-осева, тип Тесла, както и комбинации от тези типове. Вариантът на газотурбинен двигател със свободна турбина е подходящ да се използва в наземни транспортни средства, където се изисква широк диапазон на оборотите на двигателя и голям въртящ момент при ниски обороти.The advantages of the invention are that, thanks to the connection of the connecting shaft as a hollow shaft, the combustion chamber is located inside, together with the fuel injectors and spark plugs, as well as control sensors for monitoring the operation of the gas turbine engine. In addition, the hollow shaft is a thin-walled tube, which is why its first resonant frequency is far below the operating range of the engine itself, thus avoiding the harmful resonance phenomena characteristic of gas turbine engines. Depending on the type of compressor and the turbine, the inside of the hollow shaft can also accommodate the diffuser of the compressor, if needed, the turbine guide apparatus, the nozzle of the pipelines for supplying water, steam, alcohol, flammable fuels for starting gas turbine engine and others. In addition, these pipelines, ignition cables and control sensors, as well as mechanism levers, are arranged through specially designed grooves in the fixed axis of the gas turbine engine, which ensures the compactness of the structure. Also, due to the location of the combustion chamber in the space enclosed by the compressor, the hollow shaft, the turbine and the fixed axis, there is no need to seal their peripherals to the housing, thus reducing the loss of compressed air from their peripherals to zero. Since the diameter of the stationary axis is significantly smaller than the diameter of the periphery of the compressor and the turbine, the relative linear speeds of movement between them are also much smaller. These sections are not directly affected by the heated gases and the temperature deformations in them are minimal. Also, vibration deformations are much smaller compared to the compressor and turbine peripherals. This makes it possible to use labyrinth seals with very dense contact as well as contact sliding seals made of suitable contact materials such as graphite steel, graphite bronze and others. Particularly effective and promising for small-sized gas turbine engine designs is the option of air or magnetic bearings or a combination of them. In this case, the air required for the air bearings is withdrawn from the compressor, so no additional air is needed. This air also acts as a cooler for the suspension. This ensures minimal losses of compressed air and virtually maintenance-free and durable suspension. The construction of the gas turbine engine according to the invention is universal with respect to the type of compressor and turbine. Centrifugal, diagonal, axial, axial-radial, radial-axial, and Tesla type compressors may be used. The turbine may be centrifugal, axial, axial-radial, radial-axial, Tesla type, and combinations of these types. The variant of a gas turbine engine with a free turbine is suitable for use in land vehicles where a wide engine speed and high torque at low speeds are required.

ОПИСАНИЕ НА ФИГУРИТЕDESCRIPTION OF THE FIGURES

Изобретението се разяснява по-подробно чрез примерните изпълнения на газотурбинния двигател, показан на приложените чертежи, където:The invention is explained in more detail by way of exemplary embodiments of the gas turbine engine shown in the accompanying drawings, where:

фигура 1 представлява надлъжен разрез на основен, първи вариант на газотурбинния двигател съгласно изобретението.Figure 1 is a longitudinal sectional view of a basic first embodiment of a gas turbine engine according to the invention.

фигура 2 - надлъжен разрез на подвариант на първи вариант на газотурбинния двигател от фиг.1 съгласно изобретението.2 is a longitudinal sectional view of a sub-variant of the first embodiment of the gas turbine engine of FIG. 1 according to the invention.

фигура 3 - надлъжен разрез на втори вариант на газотурбинния двигател от фиг.1 съгласно изобретението.Figure 3 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the gas turbine engine of Figure 1 according to the invention.

фигура 4 - надлъжен разрез на първи подвариант на втори вариант на газотурбинния двигател от фиг.З съгласно изобретението.4 is a longitudinal section view of a first sub-variant of the second embodiment of the gas turbine engine of FIG. 3 according to the invention.

фигура 5 - надлъжен разрез на втори подвариант на втори вариант на газотурбинния двигател от фиг.З съгласно изобретението.5 is a longitudinal section view of a second sub-variant of a second embodiment of the gas turbine engine of FIG. 3 according to the invention.

фигура 6 - надлъжен разрез на трети вариант на газотурбинния двигател от фиг.1 съгласно изобретението.Figure 6 is a longitudinal sectional view of a third embodiment of the gas turbine engine of Figure 1 according to the invention.

фигура 7 - надлъжен разрез на четвърти вариант на газотурбинния двигател от фиг.1 съгласно изобретението.7 is a longitudinal sectional view of a fourth embodiment of the gas turbine engine of FIG. 1 according to the invention.

фигура 8 - надлъжен разрез на пети вариант на газотурбинния двигател от фиг.1 съгласно изобретението.8 is a longitudinal sectional view of a fifth embodiment of the gas turbine engine of FIG. 1 according to the invention.

ПРИМЕРИ НА ИЗПЪЛНЕНИЕEXAMPLES OF IMPLEMENTATION

Газотурбинният двигател съгласно изобретението, показан на фиг.1 се състои от компресор 1 и турбина 2, свързани помежду си чрез кух вал 3. Компресорът 1 включва във вариантните му изпълнения вътрешен ротор 1.1, външен ротор 1.2, направляващ апарат 1.3, дифузор 1.4, покривен диск 1.5, степени 1.6 на компресора 1, осев • ·The gas turbine engine of the invention shown in Figure 1 consists of a compressor 1 and a turbine 2 connected to each other by a hollow shaft 3. The compressor 1 includes in its variants an internal rotor 1.1, an external rotor 1.2, a guide apparatus 1.3, a diffuser 1.4, a roof drive 1.5, compressor stages 1.6, axle • ·

направляващ апарат 1.7 и болтове 1.8, свързващи покривния диск 1.5 с вътрешния диск. Турбината 2 включва във вариантните й изпълнения вътрешен 2.1 и външен ротор 2.2, направляващ апаратguidance apparatus 1.7 and bolts 1.8 connecting the cover disk 1.5 to the inner disk. The turbine 2 includes, in its variants, an internal 2.1 and an external rotor 2.2, a guide apparatus

2.3, допълнителна свободна турбина 2.4, със зъбен венец 2.5 към нея, покривен диск 2.6 и направляващ апарат 2.7 на допълнителната свободна турбина 2.4. Кухият вал, от своя страна, включва във вариантните изпълнения вътрешен 3.1 и външен кух вал 3.2. Компресорът 1 и турбината 2 са лагерувани към неподвижна ос 4, разположена централно по оста на симетрия на газотурбинния двигател. По дължината на неподвижната ос 4 е набита тръбна втулка 4.2, а между компресора 1 и турбината 2, е монтирана профилна втулка 4.1. В пространството между компресора 1 и турбината 2, около профилната втулка 4.1 е закрепена горивната камера 5, обхваната от кухия вал 3, който формира външната й стена. Към горивната камера 5 са монтирани запалителна свещ 5.1 и форсунки 5.2 за впръскване на гориво, захванати към профилната втулка 4.1. Всяка форсунка 5.2 е свързана чрез тръби за подаване на гориво 6.1 с канал 6, оформен между неподвижната ос 4 и тръбната втулка 4.2 или в самата неподвижна ос 4. Дифузорът 1.4 е свързан неподвижно към профилната втулка 4.1. В зоната на дифузора 1.4 се намират изходящите сопла на тръбопроводите 6.3 и каналите 6.2 за подаване на вода, водна пара, спирт или смес от тях. Всички елементи са обхванати от корпус 7, включващ задни 7.1 и предни крепежни стойки 7.2, както и филтьр 7.3 на въздухозаборника на компресора 1. Компресорът 1 и турбината 2 са лагерувани чрез лагери 8 към неподвижната ос 4. Горивната камера 5 е изолирана чрез уплътнения 9 от лабиринтен или плъзгащ тип. Когато уплътненията 9 са плъзгащи, в компресора 1 и в турбината 2 са набити съответни пръстени 9.1, а в профилната втулка 4.1 са монтирани графитни втулки 9.2, подпрени от плоски пружини 9.3. В • 9 ·« « 9 9* · • · 9 · 99 992.3, additional free turbine 2.4, with a gear 2.5 to it, a cover disk 2.6 and a guide apparatus 2.7 of the additional free turbine 2.4. The hollow shaft, in turn, incorporates in the embodiments 3.1 internal and external hollow shaft 3.2. The compressor 1 and the turbine 2 are mounted on a fixed axis 4 centrally located on the axis of symmetry of the gas turbine engine. A tube sleeve 4.2 is inserted along the fixed axis 4 and a profile sleeve 4.1 is mounted between the compressor 1 and the turbine 2. In the space between compressor 1 and turbine 2, a combustion chamber 5 enclosed by the hollow shaft 3 is formed around the profile sleeve 4.1, which forms its outer wall. The combustion chamber 5 is fitted with a spark plug 5.1 and fuel injection nozzles 5.2, which are secured to the profile bushing 4.1. Each nozzle 5.2 is connected by a fuel line 6.1 with a channel 6 formed between the fixed axis 4 and the tube sleeve 4.2 or in the fixed axis itself 4. The diffuser 1.4 is fixedly connected to the profile sleeve 4.1. In the area of the diffuser 1.4 are the outlet nozzles of pipelines 6.3 and channels 6.2 for supplying water, water vapor, alcohol or a mixture thereof. All elements are covered by housing 7 including rear 7.1 and front mounting posts 7.2, as well as filter 7.3 of the compressor air intake 1. Compressor 1 and turbine 2 are supported by bearings 8 to the fixed axis 4. The combustion chamber 5 is insulated by seals 9 of the labyrinth or sliding type. When the seals 9 are sliding, respective rings 9.1 are packed in the compressor 1 and in the turbine 2, and graphite bushes 9.2, supported by flat springs 9.3, are mounted in the profile sleeve 4.1. In • 9 · «« 9 9 * · • · 9 · 99 99

9 9 · 9 999 9 · 9 99

9 9 t> 9 9 9 9 999 9 t> 9 9 9 9 99

9 9 9 9 9 999 9 9 9 9 99

9999 99 999 99 99 99999 задната част на корпуса 7 е формирано сопло 10. Към корпуса 7 или към неподвижната ос 4 са свързани всички съпътстващи стандартни елементи на двигателя, като: скоростни кутии, стартови двигатели, регулатори на сопловия апарат, елементи на форсажната система, електрозахранване, електронни системи и други.9999 99 999 99 99 99999 The back of the housing 7 is formed by a nozzle 10. All the standard engine components, such as: gearboxes, starting motors, nozzle regulators, forcing system elements, are connected to the housing 7 or to the fixed axis 4. , power supply, electronic systems and more.

Различието от традиционните схеми е, че радиалният/диагоналният/ компресор 1 задължително е покрит тип, като покривният диск 1.5 е издължен радиално откъм периферната страна си страна, за да се свърже към кухия вал 3 и чрез него с венеца на турбината 2.The difference from traditional schemes is that the radial / diagonal / compressor 1 is necessarily a coated type, with the cover disc 1.5 extending radially from its peripheral side to connect it to the hollow shaft 3 and through it to the turbine rim 2.

На фиг.2 е изобразено подвариантно изпълнение на газотурбинния двигател от фиг.1. Към елементите на двигателя от фиг.1, описани по-горе, е предвидена втора, свободна турбина 2.4 с направляващ апарат 2.7, монтирани зад основната турбина 2. В задната част на свободната турбина 2.4 е оформен зъбен венец 2.5, зацепен към зъбно колело 11.1 на предавателен вал 11, служещ за предаване на мощността на двигателя към потребители. Компресорът 1 е обхванат от покривен диск 1.5, закрепен неподвижно в периферната си част към предния край на кухия вал 3. Газотурбинният двигател е затворен чрез корпус 7, към който, на входа на въздухозаборника пред направляващия апарат 1.3 на компресора 1, са поставени филтри 7.3. Горивната камера 5 е изолирана чрез уплътнения 9 от лабиринтен или плъзгащ тип, като при плъзгащи уплътнения са набити съответните пръстени 9.1 към компресора 1 и турбината 2, а в профилната втулка 4.1 са монтирани графитни втулки 9.2, подпрени от плоски пружини 9.3. В задната част на корпуса 7 е формирано соплото 10. Директно към корпуса 7 или към неподвижната ос 4 са свързани всички съпътстващи стандартни елементи на двигателя, като: скоростни кутии, стартови двигатели, регулатори на сопловия апарат, елементи на форсажната система, електрозахранване, електронни системи и други.Figure 2 shows a sub-variant embodiment of the gas turbine engine of Figure 1. The engine elements of FIG. 1 described above are provided with a second, free turbine 2.4 with a guide apparatus 2.7 mounted behind the main turbine 2. A gear 2.5 is formed at the rear of the free turbine 2.4, engaged to the gear 11.1. of transmission shaft 11, which is used to transmit engine power to consumers. The compressor 1 is covered by a cover disk 1.5 fixed in its peripheral part to the front end of the hollow shaft 3. The gas turbine engine is closed by a housing 7 to which filters 7.3 are fitted at the inlet of the air intake in front of the guide unit 1.3 of the compressor 1. . The combustion chamber 5 is insulated by seals 9 of the labyrinth or sliding type, with sliding seals the corresponding rings 9.1 to the compressor 1 and the turbine 2 being stuffed, and graphite bushings 9.2 supported by flat springs 9.3 are mounted in the profile sleeve 4.1. The nozzle 10 is formed in the rear of the housing 7. Directly to the housing 7 or to the fixed axis 4 are all the associated standard engine elements, such as: gearboxes, starting motors, nozzle regulators, forcing system elements, power supply, electronic systems and more.

Различието от традиционните схеми на газотурбинен двигател е същото, както при газотурбинния двигател, показан на фиг.1, описан по-горе.The difference from traditional gas turbine engine circuits is the same as for the gas turbine engine shown in Figure 1 described above.

На фиг. 3 е показан втори вариант на газотурбинния двигател от фиг.1. Компресорът 1 е радиално-осев, тип Павлечка, с направляващ апарат 1.3, както и турбината 2, с направляващи апарати 2.8 и 2.3, също е тип Павлечка. Те са лагерувани чрез лагери 8 към неподвижната ос 4, а между тях е разположена горивната камера 5, обхваната от кухия вал 3, изпълнен като едно цяло с компресора 1 и турбината 2. Към задната част на турбината 2 е захванат твърдо към неподвижната ос 4 направляващият апаратIn FIG. 3 is a second embodiment of the gas turbine engine of FIG. The compressor 1 is radial-axial, type Pavle, with a guide unit 1.3, as well as the turbine 2, with guide units 2.8 and 2.3, is also a type Pavlek. They are mounted by means of bearings 8 to the fixed axis 4, and between them is the combustion chamber 5 enclosed by the hollow shaft 3, which is integral with the compressor 1 and the turbine 2. It is firmly attached to the rear of the turbine 2 by the fixed axis 4 the guiding apparatus

2.3 на турбината 2, както и първата степен на същия 2.8, разположена пред първата степен на турбината 2. Запалителната свещ 5.1 и форсунките 5.2 са директно закрепени към горивната камера 5, при което форсунките 5.2, чрез тръби, са свързани с общ централен канал 6, изработен в неподвижната ос 4. Компресорът 1 и турбината 2 са изолирани чрез уплътнения 9, а ако са плъзгащи има набит пръстен 9.1 към компресора 1 и към турбината 2, както и графитна втулка 9.2, подпряна от плоска пружина 9.3.2.3 of the turbine 2, as well as the first stage of the same 2.8, located in front of the first stage of the turbine 2. The spark plug 5.1 and the nozzles 5.2 are directly attached to the combustion chamber 5, whereby the nozzles 5.2, through pipes, are connected to a common central channel 6 made in the fixed axis 4. The compressor 1 and the turbine 2 are insulated by seals 9, and if they are sliding there is a packed ring 9.1 to the compressor 1 and to the turbine 2 as well as a graphite sleeve 9.2 supported by a flat spring 9.3.

Различието от традиционните схеми на газотурбинен двигател е, че компресорът 1 и турбината 2 чрез кухия вал са свързани в една обща конструкция на двигател.The difference with traditional gas turbine engine schemes is that the hollow shaft compressor 1 and the turbine 2 are connected in a common engine structure.

На фиг.4 е изобразен подвариант на втори вариант на газотурбинния двигател от фиг.З. Компресорът 1 и турбината 2 са тип Павлечка. Компресорът 1 е двуроторен и включва вътрешен ротор 1.1 и външен ротор 1.2. Турбината 2 също е двуроторна и съдържа вътрешен ротор 2.1 и външен ротор 2.2. Вътрешният ротор 1.1 на компресора 1 е свързан с вътрешния ротор 2.1 на турбината 2 чрез вътрешния кух вал 3.1, а външният ротор 1.2 на компресора 1 е4 shows a sub-variant of a second embodiment of the gas turbine engine of FIG. The compressor 1 and the turbine 2 are type Pavlec. The compressor 1 is two-rotor and includes an internal rotor 1.1 and an external rotor 1.2. The turbine 2 is also two-rotor and contains an internal rotor 2.1 and an external rotor 2.2. The internal rotor 1.1 of compressor 1 is connected to the inner rotor 2.1 of the turbine 2 via the inner hollow shaft 3.1, and the outer rotor 1.2 of the compressor 1 is

свързан с външния ротор 2.2 на турбината 2 чрез външния кух вал 3.2. В пространството между компресора 1 и турбината 2 и във вътрешността на кухия вал 3.1 са разположени дифузорът 1.4 и горивната камера 5, като запалителната й свещ 5.1 и форсунките 5.2 са закрепени към профилната втулка 4.1, към която са оформени и лабиринтните упрътнения 9 или вградени плъзгащите уплътнения 9.1, 9.2 и 9.3. Между вътрешния 2.1 и външния ротор 2.2 на турбината 2 са предвидени лабиринтни уплътнения 9, оформени в тях. Роторите 2.1 и 2.2 на турбината 2, както и роторите 1.1 и 1.2 на компресора 1 са монтирани към неподвижната ос 4 чрез лагери 8. Между лагерите 8 на компресорните ротори 1.1 и 1.2 е монтирана зъбна предавка 12.connected to the outer rotor 2.2 of the turbine 2 through the outer hollow shaft 3.2. In the space between the compressor 1 and the turbine 2 and inside the hollow shaft 3.1 are located the diffuser 1.4 and the combustion chamber 5, with its spark plug 5.1 and the nozzles 5.2 attached to the profile sleeve 4.1, to which the labyrinth pins 9 or slides are incorporated seals 9.1, 9.2 and 9.3. The labyrinth seals 9 formed therein are provided between the inner 2.1 and the outer rotor 2.2 of the turbine 2. The rotors 2.1 and 2.2 of the turbine 2 as well as the rotors 1.1 and 1.2 of the compressor 1 are mounted to the fixed axis 4 by means of bearings 8. A gear 12 is mounted between the bearings 8 of the compressor rotors 1.1 and 1.2.

Различието спрямо традиционните схеми на газотурбинен двигател е, че срещуположно въртящите се двойка компресорни ротори 1.1 иThe difference with traditional gas turbine engine circuits is that the opposite rotating pairs of compressor rotors 1.1 and

1.2 и двойка турбинни ротори 2.1 и 2.2 са свързани чрез съответстващите им вътрешен 3.1 и външен кух вал 3.2.1.2 and a pair of turbine rotors 2.1 and 2.2 are connected by their respective inner 3.1 and outer hollow shaft 3.2.

На фиг.5 е изобразен в разглобен вид газотурбинният двигател от фиг.4, описан по-горе. В разглобен вид са показани елементите: вътрешен 1.1 и външен ротор 1.2 на компресора 1, лагерите 8, уплътненията 9, зъбната предавка 12, дифузорът 1.4, всичките разположени пред горивната камера 5 и принадлежащите й запалителна свещ 5.1, форсунки 5.2 и направляващият апарат 2.3 на турбината 2. Зад горивната камера 5, също в разглобен вид, са показани вътрешният кух вал 3.1, външния кух вал 3.2, плъзгащите уплътнения 9.1, 9.2 и 9.3, лагерите 8, самата турбина 2, лабиринтното уплътнение 9, оформено във външния 2.2 и вътрешния ротор 2.1 на турбината 2.Figure 5 is an exploded view of the gas turbine engine of Figure 4 described above. The following elements are disassembled: internal 1.1 and external rotor 1.2 of compressor 1, bearings 8, seals 9, gear 12, diffuser 1.4, all located in front of the combustion chamber 5 and its associated spark plug 5.1, nozzles 5.2 and the guiding apparatus 2.3. turbine 2. Behind the combustion chamber 5, also disassembled, are shown the inner hollow shaft 3.1, the outer hollow shaft 3.2, the sliding seals 9.1, 9.2 and 9.3, the bearings 8, the turbine itself 2, the labyrinth seal 9, formed in the outer 2.2 and the inner turbine rotor 2.1.

На фиг.6 е показан трети вариант на газотурбинния двигател от фиг.1. Компресорът 1 е осев двуроторен, с вътрешен 1.1 и външен • е ♦ · ·* » * ·Figure 6 shows a third embodiment of the gas turbine engine of Figure 1. Compressor 1 is a two-axis axial, with internal 1.1 and external • is ♦ · · * »* ·

I 4 I · ·· · · • « · · · · · ротор 1.2, както и турбината 2 е двуроторна, с вътрешен 2.1 и външен ротор 2.2, лагерувани 8 към неподвижната ос 4. Пред горивната камера 5 е монтиран дифузорът 1.4, неподвижно свързан към профилната втулка 4.1, след който са монтирани запалителната свещ 5.1 и форсунките 5.2, също закрепени към профилната втулка 4.1. Форсунките 5.2 са присъединени чрез тръби към централния тръбопровод 6 или канал , завършващ с радиални изходящи тръби. Между двата ротора 1.1 и 1.2 на компресора 1 и между двата ротора 2.1 и 2.2 на турбината 2, към неподвижната ос 4 са лагерувани зъбни предавки 12, благодарение на които двата ротора 1.1 и 1.2 на w компресора 1 и двата ротора 2.1 и 2.2 на турбината 2 се въртят в противоположни посоки. Всички те са обхванати от кухия вал 3. Зад турбината 2 е закрепена опорната стойка 7.1, свързваща неподвижната ос 4 със задния край на корпуса 7, където е формирано соплото 10.I 4 I · · · · · · · · · · · rotor 1.2, as well as turbine 2 is two-rotor, with internal 2.1 and external rotor 2.2, bearing 8 to the fixed axis 4. A diffuser 1.4 is mounted in front of the combustion chamber 5. connected to the profile sleeve 4.1, after which the spark plug 5.1 and the nozzles 5.2 are also attached to the profile sleeve 4.1. Nozzles 5.2 are connected via tubes to the central conduit 6 or a duct terminating with radial outlets. Toothed gears 12 are mounted to the fixed axis 4 between the two rotors 1.1 and 1.2 of the compressor 1 and between the two rotors 2.1 and 2.2 of the turbine 2, whereby the two rotors 1.1 and 1.2 of the w compressor 1 and the two rotors 2.1 and 2.2 of the turbine 2 rotate in opposite directions. They are all enclosed by the hollow shaft 3. Behind the turbine 2 is a support post 7.1 that connects the fixed axis 4 to the rear end of the housing 7, where the nozzle 10 is formed.

Различието от традиционните схеми на газотурбинен двигател е, че външните ротори 1.2 и 2.2, съответно на компресора 1 и на турбината 2, са свързани посредством кух вал 3, който е удължен в двата си края, съответно към компресора 1 и към турбината 2.The difference with traditional gas turbine engine schemes is that the external rotors 1.2 and 2.2 of the compressor 1 and the turbine 2 are connected by means of a hollow shaft 3 which is extended at both ends to the compressor 1 and the turbine 2 respectively.

С На фиг.7 е показан четвърти вариант на газотурбинния двигател от фиг.1. Компресорът е съставен тип - осево-центробежен /диагонален/, като първата степен е осев компресор 1.6, с направляващ апарат 1.7, а втората степен е центробежен /диагонален/ компресор 1, с направляващ апарат 1.3. Компресорът 1 е лагеруван 8 към неподвижната ос 4, както и турбината 2. Направляващият апарат 2.3 на турбината 2 е монтиран кораво към неподвижната ос 4. Тук турбината 2 също е двустепенна. Между компресора 1 и турбината 2, зад дифузора 1.4, е разположена горивната камера 5 с принадлежащите й запалителна свещ 5.1 и форсунки 5.2, последните закрепени към профилната втулка 4.1, ·· to to ·« · ·· • · · to ·· t >C Figure 7 shows a fourth embodiment of the gas turbine engine of Figure 1. The compressor is a composite type - axial-centrifugal / diagonal /, the first stage is an axial compressor 1.6, with a guide unit 1.7, and the second stage is a centrifugal / diagonal / compressor 1, with a guide unit 1.3. The compressor 1 is mounted 8 to the fixed axis 4, as is the turbine 2. The guide 2.3 of the turbine 2 is rigidly mounted to the fixed axis 4. Here, the turbine 2 is also two-stage. Between the compressor 1 and the turbine 2, behind the diffuser 1.4, there is a combustion chamber 5 with its spark plug 5.1 and nozzles 5.2, the latter being attached to the profile sleeve 4.1.

··· ·· ··· ···· ·« ··· ···· ··· ·· както и лабиринтни уплътнения 9 или плъзгащи уплътнения 9.1, 9.2 и 9.3. Форсунките 5.2, от своя страна, са свързани чрез тръби с каналите 6, формирани между повърхността на неподвижната ос 4 и вътрешната повърхност на набитата втулка 4.2. Горивната камера 5 е обхваната от кухия вал 3, съединен в задния си край с венеца на турбината 2, а в предния си край с покривния диск 1.5 на компресора 1, издължен двустранно и свързан неподвижно с външния цилиндър на осевия компресор 1.6. Направляващият апарат на осевия компресор 1.7 и направляващият апарат на радиалния/диагоналния/ компресор 1.3 са закрепени неподвижно към втулката 4.2 набита върху оста 4. Газотурбинният двигател е затворен в корпус 7 и укрепен чрез задни крепежни стойки 7.1 и предни 7.2, свързващи корпуса 7 към неподвижната ос 4. Зад турбината 2, в края на корпуса 7 е формирано соплото 10.··· ························································· ············ with the labyrinth seals 9 or sliding seals 9.1, 9.2 and 9.3. Injectors 5.2, in turn, are connected by tubes to the grooves 6 formed between the surface of the fixed axis 4 and the inner surface of the stuffed sleeve 4.2. The combustion chamber 5 is enclosed by the hollow shaft 3 connected at the rear end with the turbine rim 2 and at the front end by the cover disk 1.5 of the compressor 1, elongated bilaterally and fixedly connected to the outer cylinder of the axial compressor 1.6. The axial compressor 1.7 guidance and radial / diagonal / compressor 1.3 guidance are fixed to the sleeve 4.2 crimped onto the shaft 4. The gas turbine engine is enclosed in housing 7 and secured by rear mounting posts 7.1 and front 7.2 connecting the housing 7 to the fixed housing 7 axis 4. Behind the turbine 2, a nozzle 10 is formed at the end of the housing 7.

Различието от традиционните схеми на газотурбинния двигател е, че покривният диск 1.5 на центробежната/диагоналнта/ степен е двустранно удължен и свързан с кухия вал 3 в периферната си част а чрез него с венеца на турбината 2, а в предната си част формира носещия вал на осевата степен 1.6 на компресора 1.The difference from the traditional schemes of the gas turbine engine is that the centrifugal / diagonal / stage cover 1.5 is bilaterally elongated and connected to the hollow shaft 3 in its peripheral part and through it to the turbine rim 2 and in its front forms the supporting shaft of the axial degree 1.6 of the compressor 1.

На фиг.8 е изобразен пети вариант на газотурбинния двигател от фиг.1. Компресорът 1 и турбината 2 са тип Тесла и са лагерувани 8 към неподвижната ос 4. Между тях са разположени дифузорът 1.4, горивната камера 5, с принадлежащите й запалителната свещ 5.1 и форсунките 5.2, всичките закрепени към профилната втулка 4.1, както и лабиринтните уплътнения 9 или плъзгащи уплътнения 9.1,Figure 8 shows a fifth embodiment of the gas turbine engine of Figure 1. The compressor 1 and the turbine 2 are Tesla type and are mounted 8 to the fixed axis 4. Among them are the diffuser 1.4, the combustion chamber 5, with its spark plug 5.1 and the nozzles 5.2, all attached to the profile sleeve 4.1, as well as the labyrinth seals 9 or sliding seals 9.1,

9.2 и 9.3. Форсунките 5.2 са свързани чрез тръби към централния канал 6, формиран в неподвижната ос 4. Предната част на компресора 1 е издължена и представлява предавателен вал 11.2 на мощност към потребител чрез зъбна предавка /непоказана на чертежа/, зацепена към зъбния венец в предния край на ft· ft ft ·* I ·· ft · ft ft ·· ft ft • ft ft ft ft ft ft • ft ft · ft ft ft ft··· »· ······· ··· ·· предавателния вал 11.2. Пред намелите на компресора 1 е поставен покривен диск 1.5, закрепен чрез болтове 1.8 към задния диск на компресора 1. Периферната страна на покривния диск 1.5 е свързана неподвижно към кухия вал 3, преминаващ във външна стена на горивната камера 5, след което е свързан също неподвижно към покривния диск 2.6 на турбината 2. Покривният диск 2.6 на турбината 2 е също закрепен към вътрешния й диск чрез болтове1.8. Свързаните като едно цяло покривен диск 1.5 на компресора 1, кухият вал 3 и покривният диск 2.6 на турбината 2 служат като корпус на газотурбинния двигател във варианта на безкорпусно изпълнение на същия.9.2 and 9.3. The nozzles 5.2 are connected by tubes to the central channel 6 formed in the fixed axis 4. The front of the compressor 1 is elongated and represents a power shaft 11.2 to the user through a gear (not shown in the drawing) hooked to the gear tooth at the front end of ft · ft ft · * I ·· ft · ft ft ·· ft ft • ft ft ft ft ft ft ft • ft ft ft ft ft ft ft ··· »· ··········· gear shaft 11.2. Prior to the hints of compressor 1, a cover disk 1.5 is secured, bolted 1.8 to the rear disk of the compressor 1. The peripheral side of the cover disk 1.5 is fixedly connected to the hollow shaft 3, which extends into the outer wall of the combustion chamber 5, and is then also connected. stationary to turbine cover disk 2.6 2. Turbine 2 cover disk 2.6 is also secured to its inner disk by bolts 1.8. Taken together as a whole, the cover disk 1.5 of the compressor 1, the hollow shaft 3 and the cover disk 2.6 of the turbine 2 serve as the housing of the gas turbine engine in the case of a hull-free version thereof.

Различието от традиционните схеми на газотурбинен двигател се състои в това, че външната стена на горивната камера представлява кух вал, свързващ компресора и турбината.The difference with traditional gas turbine engine schemes is that the outer wall of the combustion chamber is a hollow shaft connecting the compressor and the turbine.

ИЗПОЛЗВАНЕ/ПРИЛОЖЕНИЕ/ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТОAPPLICATION / APPLICATION / INVENTION

Действието на газотурбинния двигател, показан като основен, първи вариант на фиг.1 е следното.The operation of the gas turbine engine, shown as a basic, first embodiment of Figure 1 is as follows.

Въздухът постъпва през филтъра 7.3 и направляващия апарат 1.3 в компресора 1. Там се ускорява и излиза от компресора 1 със скорост, близка до периферната скорост на компресора 1. Ако компресорът 1 е с прави радиални лопатки, компресията на въздуха не се увеличава, а ако лопатките са завити, въздухът също се компресира до известна степен в самия компресор 1. След това, въздухът излиза радиално или диагонално, в зависимост от типа компресор/радиален или диагонален/, след което посоката на движение на въздуха се променя в аксиална при движението му в каналите на дифузора 1.4. Дифузорът 1.4 е лопатъчен тип. Там «· 4 «·««е • · · · 99 4· • · · · · · · • « · · · · · · ·«·· ··· 9449 49444 въздухът намалява скоростта си, а налягането му се повишава до степен, за която е оразмерен двигателят. Оттук, въздухът постъпва в горивната камера 5, където се смесва с горивото и сместа се запалва. Горивовъздшната смес се нагрява и постъпва в направляващия апарат 2.3 на турбината 2. Направляващият апаратAir enters through filter 7.3 and guide 1.3 in compressor 1. There it accelerates and exits compressor 1 at a speed close to the peripheral speed of compressor 1. If compressor 1 has straight radial blades, the air compression does not increase, and if the blades are curved, the air is also compressed to some extent in the compressor itself 1. Then, the air exits radially or diagonally, depending on the type of compressor (radial or diagonal), after which the air direction changes in axial motion. in to Pouring diffuser 1.4. The diffuser 1.4 is a blade type. There, the air is slowing down and its pressure is increasing. The air pressure decreases and its pressure increases. to the extent that the engine is sized. Hence, the air enters the combustion chamber 5, where it is mixed with the fuel and the mixture ignited. The combustion mixture is heated and fed into the turbine guide 2.3. 2. The guide rail

2.3 завърта нагретите газове на подходящ ъгъл, след което те постъпват в турбината 2. Там се удрят в лопатките й и ги завъртат, като същевременно се разширяват и ускоряват. След това, нагретите газове постъпват в соплото 10 на двигателя, където допълнително се ускоряват и разширяват и изтичат в атмосферата.2.3 rotate the heated gases at a suitable angle, and then they enter the turbine 2. There they hit their blades and rotate them, while expanding and accelerating. The heated gases are then introduced into the nozzle 10 of the engine, where they are further accelerated and expanded and vented into the atmosphere.

Елементите компресор 1 и турбина 2, свързани в перифериите си чрез кухия вал 3, образуват ротора на газотурбинния двигател. Лагерувнето му може да бъде изпълнено чрез ролкови лагери, а за малогабаритни двигатели - сачмени лагери 8. Поради високите скорости, подходящи са керамичен тип лагери. При голямогабаритни двигатели е необходим и аксиален лагер за поемане на надлъжното усилие, създадено в ротора от реактивната сила, образувана от силата на изтичащите газове. При малогабаритните двигатели тези лагери могат да бъдат заменени с въздушни, магнитни или комбинация от тях, което е икономически най-изгодно решение. Когато се използват въздушни лагери, те изпълняват ролята и на уплътнения на горивната камера 5. Въздухът за тях се отнема от компресора 1. Уплътненията могат да бъдат лабиринтен тип 9 или плъзгащи уплътнения 9.1, 9.2 и 9.3. Лабиринтните уплътнения 9 са традиционни за реактивните двигатели. Плъзгащите уплътнения 9 са формирани от набит пръстен 9.1, графитна втулка 9.2 и плоска пружина 9.3. Пръстенът 9.1 е изработен от износоустойчив материал с нисък коефициент на триене и е набит в предната част на осевия отвор на турбината 2 или в задната част на компресора 1. Графитната втулка 9.2 е изработена от графит, графитен бронз или t« « < · · f W • · · * ·· · · • · · ·· ··· ···· ·« *···*·· ««· ·· други подходящи материали. Тя е монтирана плътно в специално изработен отвор в профилната втулка 4.1, с възможност за преместване по оста. Графитната втулка 9.2 се притиска към набития в отвора на компресора 1 и турбината 2 пръстен 9.1 от плоската пружина 9.3, разположена зад графитната втулка 9.2. Горивото се подава към форсунките 5.2 през каналите 6 и тръбопроводи 6.1. За първоначално запалване на горивото служи запалителна свещ 5.1. През входящите тръби 6.3, пред горивната камера 5 се подава вода, спирт, водна пара или друга подходяща течност за подобряване режима на работа на газотурбинния двигател. По този начин се подобрява икономичността на двигателя и се повишава мощността му. Възможно е и впръскване на вода или пара в лопатките на турбината 2 за охлаждане. Когато охлаждането на лопатките е въздушно, въздухът се отнема от компресора 1 и по подходящи канали се вкарва в лопатките на турбината 2. Впръскването на водна пара е особено подходящ и икономичеки изгоден метод за увеличаване на кпд на малогабаритни газотурбинни двигатели от предлагания съгласно изобретението тип. Като парогенератор се използва соплото 10 на двигателя, а парата се подава в зоната на дифузора 1.4 на компресора 1, пред горивната камера 5 през каналите 6.2, изпълнени в неподвижната ос 4 и тръбопроводите 6.1. Двигателят може да има корпус 7, който служи за носещ елемент. На входа на въздухоприемника може да се монтира филтър 7.3. Направляващите апарати 1.3 и 2.3, съответно на компресора 1 и на турбината 2, дифузорът 1.4, горивната камера 5 с форсунките 5.2, входящите тръби 6.3, както и датчиците за следене на режима на работа на двигателя, са неподвижно закрепени към неподвижната ос 4.The elements of compressor 1 and turbine 2 connected at their periphery by the hollow shaft 3 form the rotor of the gas turbine engine. Its bearing can be made by means of roller bearings, and for small motors - ball bearings 8. Due to its high speeds, ceramic type bearings are suitable. For large engines, an axial bearing is also required to absorb the longitudinal force generated in the rotor by the reactive force generated by the leakage force. For small motors, these bearings can be replaced by air, magnetic or a combination of them, which is the most economical solution. When using air bearings, they also act as seals on the combustion chamber 5. The air is removed from the compressor 1. The seals can be labyrinth type 9 or sliding seals 9.1, 9.2 and 9.3. The labyrinth seals 9 are traditional for jet engines. The sliding seals 9 are formed by a clamped ring 9.1, a graphite sleeve 9.2 and a flat spring 9.3. Ring 9.1 is made of wear-resistant material with low friction and is crammed into the front of the axial bore of the turbine 2 or the back of the compressor 1. The graphite sleeve 9.2 is made of graphite, graphite bronze or t «« <· · f W • · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Other relevant materials. It is mounted tightly in a specially made hole in the profile sleeve 4.1, with the possibility of moving on the axis. The graphite sleeve 9.2 is pressed against the ring 9.1 of the flat spring 9.3 positioned behind the graphite sleeve 9.2, which is crammed into the bore of the compressor 1 and the turbine 2. Feed the fuel into the nozzles 5.2 through ducts 6 and pipelines 6.1. A spark plug is used for the initial ignition of the fuel 5.1. Water, alcohol, water vapor, or other suitable liquid is supplied to the combustion chamber 6.3 through the combustion chamber 5 to improve the operation of the gas turbine engine. This improves the economy of the engine and increases its power. It is also possible to inject water or steam into the blades of turbine 2 for cooling. When the cooling of the blades is air, the air is withdrawn from the compressor 1 and, through suitable channels, is introduced into the blades of the turbine 2. Water vapor injection is a particularly suitable and economically advantageous method for increasing the efficiency of the small gas turbine engines of the type according to the invention. The steam nozzle 10 of the engine is used as the steam generator and the steam is fed into the diffuser zone 1.4 of the compressor 1, in front of the combustion chamber 5 through the channels 6.2 executed in the fixed axis 4 and the conduits 6.1. The engine may have a housing 7 that serves as a support member. A filter 7.3 may be fitted at the air intake inlet. The guidance apparatus 1.3 and 2.3, respectively of the compressor 1 and the turbine 2, the diffuser 1.4, the combustion chamber 5 with the nozzles 5.2, the inlet tubes 6.3, as well as the sensors for monitoring the engine operating mode, are fixed to the fixed axis 4.

В подварианта от фиг.2 на газотурбинния двигател от фиг.1 действието му е както при основния, първи вариант от фиг.1. В този • «In the sub-embodiment of FIG. 2, the gas turbine engine of FIG. 1 has the same effect as in the basic, first embodiment of FIG. In this • "

V · • · случай, турбината 2 е двустъпална, като второто стъпало е свободната турбина 2.4. Първото стъпало на турбината 2 е свързано неподвижно с компресора 1 чрез кухия вал 3 и представлява компресорна турбина. Свободната турбина 2.4 е свързана чрез зъбна предавка 11.1 към отделен вал 11, чрез който се предава полезна мощност на потребител. Този подвариант на газотурбинния двигател от фиг.1 е подходящ за наземни приложения, както и за турбовитлови двигатели за самолети и въртолети. Тук свободната турбина 2.4 играе ролята на и на трансформатор на въртящ момент с благоприятна характеристика за наземен транспорт.V · • · case, turbine 2 is two-stage, the second stage is the free turbine 2.4. The first stage of the turbine 2 is fixedly connected to the compressor 1 through the hollow shaft 3 and is a compressor turbine. The free turbine 2.4 is connected by a gear 11.1 to a separate shaft 11, which transmits useful power to the user. This sub-variant of the gas turbine engine of Figure 1 is suitable for ground applications as well as for turbojet engines for airplanes and helicopters. Here, the free turbine 2.4 plays the role of and of a torque transformer with favorable ground transportation characteristics.

Действието на втори вариант, показан на фиг.З на газотурбинния двигател от фиг.1 е следното.The operation of the second embodiment shown in Fig. 3 of the gas turbine engine of Fig. 1 is as follows.

Компресорът 1 е радиално-осев, тип Павлечка, както и турбината 2 също е тип Павлечка.Compressor 1 is radial-axial, type Paul, and turbine 2 is also type Paul.

Въздухът постъпва радиално от периферията на компресора 1 към неподвижната ос 4, където променя посоката си на аксиална, след което, от горивната камера 5 въздухът постъпва в първата степен 2.8 на направляващия апарат на турбината 2, преминавайки последователно през степените на турбината 2 и нейния направляващ апарат 2.3, след което се изхвърля в атмосферата. Горивната камера 5, подаването на гориво, вода, спирт, пара, охлаждане, запалване, смазване, контролни уреди, уплътнения, окачване, както и материали следват същите принципи, описани в основния, първи вариант на изпълнение на газотурбинния двигател съгласно изобретението.The air enters radially from the periphery of the compressor 1 to the stationary axis 4, where it changes its direction to axial, and then, from the combustion chamber 5, the air enters the first stage 2.8 of the turbine 2's guide apparatus, passing successively through the stages of the turbine 2 and its guide apparatus 2.3, then discharged into the atmosphere. The combustion chamber 5, fuel supply, water, alcohol, steam, cooling, ignition, lubrication, controls, seals, suspension, and materials follow the same principles described in the basic, first embodiment of the gas turbine engine according to the invention.

Изобразеният на фиг.4 и фиг.5 подвариант на газотурбинния двигател от фиг.З, действа по следния начин.The sub-variant of the gas turbine engine of FIG. 3 shown in FIGS. 4 and 5 is as follows.

Компресорът 1 и турбината 2 са тип Павлечка, двуроторни. Двуроторният компресор 1 е съставен от вътрешен 1.1 и външен • · ротор 1.2, а двуроторната турбина 2 - от вътрешен 2.1 и външен ротор 2.2. Вътрешният ротор 1.1 на компресора 1 е свързан с вътрешния ротор 2.1 на турбината 2 чрез вътрешния кух вал 3.1, а външният ротор 1.2 на компресора 1 е свързан с външния ротор 2.2 на турбината 2 чрез външния кух вал 3.2.The compressor 1 and the turbine 2 are two-rotor type Pavle. The two-rotor compressor 1 consists of an internal 1.1 and an external rotor 1.2, and a two-rotor turbine 2 consists of an internal 2.1 and an external rotor 2.2. The internal rotor 1.1 of the compressor 1 is connected to the inner rotor 2.1 of the turbine 2 via the inner hollow shaft 3.1, and the outer rotor 1.2 of the compressor 1 is connected to the outer rotor 2.2 of the turbine 2 via the outer hollow shaft 3.2.

Въздухът постъпва аксиално в компресора 1, където се сгъстява, след което, през дифузора 1.4, се подава в горивната камера 5. След нея, въздухът преминава през направляващия апарат 2.3 на турбината 2, след това последователно между лопатките на вътрешния й ротор 2.1, външния й ротор 2.2, отново преминава през вътрешния ротор 2.1, външния ротор 2.2 и се изхвърля в атмосферата през соплото 10. Вътрешният 2.1 и външният ротор 2.2 на турбината 2, вътрешният 1.1 и външният ротор 1.2 на компресора 1, както и свързващите ги вътрешен 3.1 и външен кух вал 3.2 се въртят в противоположни посоки, осъществено чрез зъбна предавкаThe air enters axially into the compressor 1, where it compresses, and then, through the diffuser 1.4, is fed into the combustion chamber 5. Thereafter, the air passes through the guide apparatus 2.3 of the turbine 2, and then alternately between the blades of its inner rotor 2.1, the outer its rotor 2.2, again passes through the inner rotor 2.1, the outer rotor 2.2 and is ejected into the atmosphere through the nozzle 10. The internal 2.1 and the outer rotor 2.2 of the turbine 2, the inner 1.1 and the outer rotor 1.2 of the compressor 1, and the connecting internal 3.1 and outer hollow shaft 3.2 rotate counter circumferential directions made by a gear

12. По този начин е модифицирана традиционната схема тип Павлечка, тъй като подаването на въздуха се извършва откъм оста, а отнемането на сгъстен въздух се реализира откъм периферията на компресора 1. Така се повишава ефективността на компресора 1, тъй като последните му степени се въртят с по-висока линейна скорост от първите степени. Въздухът, от своя страна, във всяка следваща степен е с по-голяма плътност, а оттам и с по-висока температура, поради което скоростта на звука в него нараства във всяка следваща степен. Това позволява получаването на по-високи степени на компресия в дозвукови компресори. Освен това, последните степени стават по-ефективни в сравнение с първите, поради по-високата линейна скорост, което също е благоприятно условие.12. In this way, the traditional Pawlichka scheme was modified, since the supply of air is done from the axis and the extraction of compressed air is realized from the periphery of the compressor 1. This increases the efficiency of the compressor 1 as its last stages are rotated. at a higher linear speed than the first stages. The air, in turn, has a higher density and, consequently, a higher temperature, which is why the speed of sound in it increases with each successive stage. This allows for higher compression ratios in subsonic compressors. In addition, the latter grades become more efficient than the former due to the higher linear speed, which is also a favorable condition.

На фиг.5 са изобразени в разглобен вид елементите на гореописания подвариант от фиг.4.Figure 5 shows, in an exploded view, the elements of the above-described sub-option of Figure 4.

На фиг. 6 е показан трети вариант на газотурбинния двигател от фиг.1. Комресорът 1 е осев двуроторен, турбината 2 също е двуроторна.In FIG. 6 shows a third embodiment of the gas turbine engine of FIG. The compressor 1 is a two-axis axial, the turbine 2 is also a two-axis.

Действието на двигателя е следното. Въздухът постъпва аксиално в осевия компресор 1 и през роторите 1.1 и 1.2 постъпва през дифузора 1.4 в горивната камера 5. Там той се смесва с горивото, получената смес се запалва, загрява се и се ускорява и през направляващия апарат 2.3 се подава в роторите 2.1 и 2.2 на турбината 2. След това нагретите газове се изхвърлят в атмосферата през соплото 10. Двата ротора 1.1 и 1.2 на компресора 1 и двата ротора 2.1 и 2.2 на турбината 2 се въртят в противоположни посоки, осъществено чрез съответстващите им зъбни предавки 12, лагерувани към неподвижната ос 4. тъй като и компресорът 1 и турбината 2 са двуроторни, оборотите им се съгласуват добре и са около два пъти по-ниски от същите при еднороторно изпълнение на двигателя. По този начин изискванията към материалите, от които са изработени, са по-ниски, тъй като и линейните скорости на перифериите им са около два пъти по-ниски. Горивната камера 5, подаването на гориво, вода, спирт, водна пара, охлаждане, запалване, смазване, контролни уреди, уплътнения, окачване, както и материали, следват принципите, заложени в основния, първи вариант на газотурбинния двигател от фиг.1 съгласно изобретението.The engine action is as follows. Air enters the axial compressor 1 axially and enters through the rotors 1.1 and 1.2 through the diffuser 1.4 into the combustion chamber 5. There it is mixed with the fuel, the resulting mixture ignited, heated and accelerated and fed through the guide 2.3 into the rotors 2.1 and 2.2 of the turbine 2. The heated gases are then discharged into the atmosphere through the nozzle 10. The two rotors 1.1 and 1.2 of the compressor 1 and the two rotors 2.1 and 2.2 of the turbine 2 are rotated in opposite directions by means of their respective gears 12, bearing to fixed axis 4. since and com the portfolio 1 and the turbine 2 are dvurotorni, their speed is coordinated well and are about two times lower than the same in the single-engine performance. Thus, the requirements for the materials of which they are made are lower, since the linear velocities of their peripherals are about twice as low. The combustion chamber 5, fuel supply, water, alcohol, water vapor, cooling, ignition, lubrication, controls, seals, suspension, and materials, follow the principles laid down in the basic, first embodiment of the gas turbine engine of FIG. 1 according to the invention .

На фиг.7 е показан четвърти вариант на газотурбинния двигател от фиг.1 съгласно изобретението.Figure 7 shows a fourth embodiment of the gas turbine engine of Figure 1 according to the invention.

Пред компресора 1, който е радиален или диагонален, е лагеруван осев компресор 1.6 с направляващ апарат 1.7.In front of the compressor 1, which is radial or diagonal, an axial compressor 1.6 with a guide device 1.7 is mounted.

Действието на двигателя е следното.The engine action is as follows.

Въздухът постъпва аксиално в осевия компресор 1.6, където се сгъстява и през направляващия апарат 1.3 се подава към • · *· центробежния/диагоналния/ компресор 1. След това, през дифузораThe air enters axially into the axial compressor 1.6, where it compresses and is fed to the centrifugal / diagonal / compressor 1. Through the diffuser 1.3, then through the diffuser.

1.4, въздухът постъпва в горивната камера 5, където се смесва с горивото, сместа се запалва и загрява, и през направляващия апарат 2.3 се подава в турбината 2, след което през соплото 10 се изхвърля в атмосферата.1.4, the air enters the combustion chamber 5, where it is mixed with the fuel, the mixture is ignited and heated, and is fed into the turbine 2 through the guide 2.3, and then expelled through the nozzle 10 into the atmosphere.

Горивната камера 5, подаването на гориво, вода, спирт, водна пара, охлаждане, запалване, смазване, контролни уреди, уплътнения, окачване, както и материали, следват принципите, заложени в основния, първи вариант на газотурбинния двигател от фиг.1 съгласно изобретението.The combustion chamber 5, fuel supply, water, alcohol, water vapor, cooling, ignition, lubrication, controls, seals, suspension, and materials, follow the principles laid down in the basic, first embodiment of the gas turbine engine of FIG. 1 according to the invention .

На фиг.8 е изобразен пети вариант на газотурбинния двигател от фиг.1 съгласно изобретението.8 is a fifth embodiment of the gas turbine engine of FIG. 1 according to the invention.

Компресорът 1 и турбината 2 са тип Тесла.Compressor 1 and turbine 2 are Tesla type.

Въздухът постъпва аксиално в централния отвор на компресора 1 и се отнема от периферията му, след което, през дифузора 1.4, постъпва в горивната камера 5, където се смесва с горивото и загрява. След това, през направляващия апарат 2.3, където се завърта тангенциално на ламелите на турбината 2, постъпва в самата турбина 2, където описва спираловидна траектория от периферията към оста й. Изгорелите газове се изхвърлят в атмосферата през централния отвор на турбината 2, където е формирано соплото 10. Роторът на газотурбинния двигател е съставен от компресора 1 и турбината 2, неподвижно свързани чрез кухия вал 3 и лагерувани към неподвижната ос 4 чрез лагери 8. Уплътненията са лабиринтни 9 или плъзгащи 9.1,9.2 и 9.3, същото изпълнение като в основния, първи вариант на двигателя. Горивната камера 5, подаването на гориво, вода, спирт, водна пара, охлаждане, запалване, смазване, контролни уреди, уплътнения, окачване, както и материали, следват принципите, заложени в основния, първи вариант на газотурбинния двигател от фиг.1 • * съгласно изобретението.The air enters axially into the central opening of the compressor 1 and is withdrawn from its periphery, and then, through the diffuser 1.4, it enters the combustion chamber 5, where it is mixed with the fuel and heated. Then, through the guide 2.3, where it rotates tangentially to the blades of turbine 2, it enters the turbine 2 itself, describing a spiral trajectory from the periphery to its axis. The exhaust gases are discharged into the atmosphere through the central opening of the turbine 2, where it is formed. the nozzle 10. The rotor of the gas turbine engine is composed of compressor 1 and turbine 2, fixedly connected by the hollow shaft 3 and bearing to the stationary axis 4 through bearings 8. The seals are labyrinthine 9 or sliding 9.1,9.2 and 9.3, same as in basic Oia, the first engine variant. The combustion chamber 5, fuel supply, water, alcohol, water vapor, cooling, ignition, lubrication, controls, seals, suspension, as well as materials, follow the principles laid down in the basic, first embodiment of the gas turbine engine of Fig. 1. according to the invention.

Горивната система на газотурбинния двигател може да бъде всеки от известните типове, например аксиална или тръбна/бутилков тип/, с впръскване на горивото или изпарителна, с допълнително подаване на водна пара или вода, спирт или смес от вода и спирт. За стартиране на двигателя може да се подава леснозапалимо гориво по време на стартерното му развъртане, като за целта се оформят допълнителни канали 6 в неподвижната ос 4 и тръбопроводи 6.1 .The gas turbine engine combustion system can be any of the known types, for example axial or tubular (bottle type), fuel injection or evaporation, with additional supply of water or water, alcohol or a mixture of water and alcohol. To start the engine, a highly combustible fuel can be supplied during its start-up phase, by forming additional channels 6 in the fixed axis 4 and pipelines 6.1.

Материалите, използвани при изработването на отделните елементи на газотурбинния двигател съгласно изобретението, могат да бъдат алуминиеви, магнезиеви, титанови сплави и неръждаема стомана за компресора 1, за направляващия му апарат 1.3 и дифузора 1.4. За кухия вал 3, турбината 2 и нейния направляващ апарат 2.3, както и за горивната камера 5 и профилната втулка 4.1, са подходящи никелови температурно-устойчиви суперсплави.The materials used in the manufacture of the individual elements of the gas turbine engine according to the invention may be aluminum, magnesium, titanium alloys and stainless steel for compressor 1, its guide unit 1.3 and the diffuser 1.4. Nickel temperature-resistant superalloys are suitable for hollow shaft 3, turbine 2 and its guide apparatus 2.3, as well as for combustion chamber 5 and profile sleeve 4.1.

Възможни са и други варианти на комбинации от гореизложените типове компресори и турбини. На практика почти всички варианти на известните схеми на газотурбинни двигатели са осъществими и при двигателя с външна стена на горивната камера, неподвижно свързваща компресора и турбината, съгласно изобретеието. При всички случаи се запазват предимствата на уплътняване на горивната камера по вътрешния й периметър, т.е. в близост до неподвижната ос 4. Това води до малки линейни скорости, малки амплитуди на вибрации от биене, малки температурни изменения на дименсиите. Всичко това прави предлаганата схема подходяща, особено при малогабаритни газотурбинни двигатели.Other variants of combinations of the above types of compressors and turbines are also possible. In practice, almost all variants of known schemes of gas turbine engines are also feasible in the case of an engine with an external wall of the combustion chamber which permanently connects the compressor and the turbine according to the invention. In all cases, the advantages of sealing the combustion chamber along its inner perimeter are maintained, ie. near the fixed axis 4. This results in small linear velocities, small amplitudes of vibration from beating, small temperature variations of the dimensions. All this makes the proposed scheme suitable, especially for small gas turbine engines.

Характерно за всички вариантни изпълнения на газотурбинния • * двигател съгласно изобретението е, че остта, около която се върти роторът, съставен от компресор, турбина и свързващ вал, е неподвижната ос 4, а свързващият вал е кух вал 3, формиращ външната стена на горивната камера 5.Typical of all variants of the gas turbine engine according to the invention is that the axis around which the rotor, consisting of a compressor, turbine and connecting shaft, rotates is the fixed axis 4, and the connecting shaft is a hollow shaft 3 forming the outer wall of the combustion camera 5.

Газотурбинният двигател съгласно изобретението, във всичките си варианти, притежава опростена конструкция, при която, чрез подходящо съчетани компресор и турбина, се постига лесна изработка, както и висок коефициент на полезно действие/кпд/ при експлоатация.The gas turbine engine according to the invention, in all its variants, has a simplified construction in which, by means of a suitably combined compressor and turbine, easy construction is achieved, as well as a high efficiency / efficiency / in operation.

Claims (9)

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИPatent Claims 1. Газотурбинен двигател, включващ компресор и турбина, монтирани към свързващ вал, както и горивна камера, характеризиращ се с това, че компресорът/1/ и турбината/2/ са присъединени един спрямо друг посредством свързващия вал, изпълнен като кух вал/3/, обхващащ като външна стена горивната камера/5/, при което компресорът/1/ и турбината/2/ са лагерувани/8/ към неподвижна ос/4/, разположена централно по оста на симетрия на самия двигател.A gas turbine engine comprising a compressor and a turbine mounted on a connecting shaft, as well as a combustion chamber, characterized in that the compressor (1) and the turbine (2) are connected to each other by means of a connecting shaft made as a hollow shaft (3). /, comprising, as an external wall, the combustion chamber / 5 /, wherein the compressor / 1 / and the turbine / 2 / are mounted / 8 / to a fixed axis / 4 /, located centrally on the axis of symmetry of the engine itself. 2. Двигател съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че след турбината/2/, също към неподвижната ос/4/, е лагерувана/8/ втора, свободна турбина/2.4/ с направляващ апарат/2.7/ пред нея, при което в задната част на свободната турбина/2.4/ е оформен зъбен венец/2.5/, зацепен със зъбно колело/11.1/, образуващи предавка/2.5,11.1/ към предавателен вал/11/ за енергия към потребител.An engine according to claim 1, characterized in that after the turbine (2), also to the fixed axis (4), there is a bearing (8) a second, free turbine (2.4) with a guide apparatus (2.7) in front of it, wherein at the rear of the free turbine / 2.4 / there is a gear tooth / 2.5 /, engaged by a gear wheel / 11.1 /, forming a gear / 2.5,11.1 / to a gear shaft / 11 / for energy to the consumer. 3. Двигател съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че направляващият апарат/1.3/ и дифузорът/1.4/ на компресора/1/ както и направляващият апарат/2.3/ на турбината/2/ са неподвижно монтирани към неподвижната ос/4/.An engine according to claim 1, characterized in that the guide device (1.3) and the diffuser (1.4) of the compressor (1) as well as the guide device (2.3) of the turbine (2) are fixed to the fixed axis (4). 4. Двигател съгласно претенция 1 и 3, характеризиращ се с това, че компресорът/1/ е съставен от вътрешен/1.1/ и външен ротор/1.2/, както и турбината/2/ - съответно от вътрешен/2.1/ и външен • · ротор/2.2/, при което вътрешният ротор/1.1/ на компресора/1/ е свързан с вътрешния ротор/2.1/ на турбината/2/ чрез вътрешен кух вал/3.1/, а външният ротор/1.2/ на компресора/1/ и външният ротор/2.2/ на турбината/2/ са съединени един към друг посредством външен кух вал/3.2/, същевременно между външния/1.2/ и вътрешния ротор/1.1/ на компресора/1/ е монтирана зъбна предавка/12/, лагерувана към неподвижната ос/4/.Engine according to claims 1 and 3, characterized in that the compressor (1) is composed of an internal (1.1) and an external rotor (1.2), as well as a turbine (2), respectively, of an internal one (2.1) and an external one. a rotor / 2.2 /, wherein the internal rotor / 1.1 / of the compressor / 1 / is connected to the inner rotor / 2.1 / of the turbine / 2 / via an internal hollow shaft / 3.1 / and the outer rotor / 1.2 / of the compressor / 1 / and the outer rotor / 2.2 / of the turbine / 2 / are connected to each other by means of an external hollow shaft / 3.2 /, while between the outer / 1.2 / and the internal rotor / 1.1 / of the compressor / 1 / a gear train / 12 / is mounted to n the movable axis / 4 /. 5. Двигател съгласно претенция 1 и 4, характеризиращ се с това, че двата ротора/1.1,1.2/ на компресора/1/ и двата ротора/2.1,2.2/ на турбината/2/ са задвижвани в противоположни посоки чрез зъбни предавки/12/, монтирани между всяка двойка ротори/1.1,1.2/ и /2.1,2.2/, съответно на компресора/1/ и на турбината/2/ и външните ротори/1.2,2.2/ на компресора/1/ и турбината/2/ са присъединени един към друг като едно цяло посредством външен кух вал/3.2/.Engine according to claim 1 and 4, characterized in that the two rotors (1.1,1.2) of the compressor (1) and the two rotors (2.1,2.2) of the turbine (2) are driven in opposite directions by gears / 12 / mounted between each pair of rotors / 1.1,1.2 / and /2.1,2.2/ respectively on the compressor / 1 / and the turbine / 2 / and the external rotors / 1.2,2.2 / on the compressor / 1 / and the turbine / 2 / are attached to each other as a whole by means of an external hollow shaft / 3.2 /. 6. Двигател съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че пред компресора/1/ е монтиран допълнителен компресор/1.6/, с външен носещ цилиндър изработен като едно цяло с покривния диск/1.5/ на компресора/1/ и присъединен към венеца на турбината/2/ чрез кухия вал/3/.Engine according to claim 1, characterized in that an additional compressor (1.6) is mounted in front of the compressor (1), with an external bearing cylinder made as a whole with the cover disk (1.5) of the compressor (1) and attached to the crown of the compressor. the turbine / 2 / through the hollow shaft / 3 /. 7. Двигател съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че компресорът/1/ и турбината/2/, чрез съответните си покривни дискове/1.5,2.6/, свързани неподвижно към кухия вал/3/ образуват ротора на двигателя, лагеруван/8/ към неподвижната ос/4/.An engine according to claim 1, characterized in that the compressor (1) and the turbine (2), through their respective cover disks (1.5,2.6), fixedly connected to the hollow shaft (3), form the rotor of the motor bearing (8). / to the fixed axis / 4 /. 8. Двигател съгласно претенции от 1 до 7, характеризиращ се с това, че компресорът/1/ е изпълнен като центробежен и/или осев, диагонален, радиално-осев, осево-радиален, тип Тесла, тип Павлечка.An engine according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the compressor (1) is designed as centrifugal and / or axial, diagonal, radial-axial, axial-radial, Tesla type, Pavle type. 9. Двигател съгласно претенции от 1 до 7, характеризиращ се с това, че турбината/2/ е изпълнена като центростремителна и/или осева, диагонална, осево-радиална, радиално-осева, тип Тесла, тип Павлечка.An engine according to claims 1 to 7, characterized in that the turbine (2) is designed as centrifugal and / or axial, diagonal, axial-radial, radial-axial, Tesla type, Pavle type.
BG10110826A 2010-12-28 2010-12-28 GASTERWORK ENGINE BG110826A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG10110826A BG110826A (en) 2010-12-28 2010-12-28 GASTERWORK ENGINE
PCT/BG2011/000027 WO2012088566A1 (en) 2010-12-28 2011-12-16 Gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG10110826A BG110826A (en) 2010-12-28 2010-12-28 GASTERWORK ENGINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BG110826A true BG110826A (en) 2012-06-29

Family

ID=45528852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG10110826A BG110826A (en) 2010-12-28 2010-12-28 GASTERWORK ENGINE

Country Status (2)

Country Link
BG (1) BG110826A (en)
WO (1) WO2012088566A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104948300B (en) * 2015-06-17 2017-04-05 上海理工大学 Gas turbine
CN108868890A (en) * 2018-01-12 2018-11-23 至玥腾风科技投资集团有限公司 A kind of tesla's turbine and control method
US20200109879A1 (en) * 2018-10-03 2020-04-09 Danfoss A/S Hvac compressor with mixed and radial compression stages
CN111577459B (en) * 2020-06-03 2023-04-07 西安热工研究院有限公司 Gas turbine power generation device utilizing viscous force of pulse detonation gas to do work

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB585340A (en) * 1942-09-03 1947-02-05 Armstrong Siddeley Motors Ltd Compound internal-combustion turbine plant
US3052096A (en) * 1958-09-08 1962-09-04 Vladimir H Pavlecka Gas turbine power plant having centripetal flow compressors and centrifugal flow turbines
DE2715161C3 (en) * 1977-04-05 1981-12-10 Steffens, Jürgen, 2000 Hamburg Gas turbine plant

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012088566A1 (en) 2012-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10233838B2 (en) Recuperated gas turbine engine
US9447712B2 (en) Internal detonation engine, hybrid engines including the same, and methods of making and using the same
CN1952368B (en) Gas turbine engine assembly and methods of assembling same
US5960625A (en) Constant volume combustion turbine with plurality flow turbine wheels
CN108301874B (en) Engine, rotary device, generator system and methods of making and using same
MXPA06013598A (en) Orbital engine.
US20020121089A1 (en) Miniaturized waste heat engine
WO2015019294A1 (en) Method for producing mechanical energy, single-flow turbine and double-flow turbine, and turbo-jet apparatus therefor
BG110826A (en) GASTERWORK ENGINE
US20100043432A1 (en) Miniaturized waste heat engine
CN108625904A (en) Turbine removes rotation element
CN104775900B (en) Compound cycle engine
US4003672A (en) Internal combustion engine having coaxially mounted compressor, combustion chamber, and turbine
EP0811752B1 (en) Centrifugal gas turbine
CN101512136A (en) Open cycle internal combustion engine
EP1049863A1 (en) Miniaturized waste heat engine
MXPA05006926A (en) Universal engine for a multi-fuel radial gas turbine.
RU2359140C2 (en) Yugi&#39;s turbo-rotor engine
GB2498400A (en) Turbocharger and generator/motor arrangement
RU99543U1 (en) ACTIVE GAS TURBINE ENGINE (OPTIONS)
RU2359141C1 (en) Yugi&#39;s turbo-rotor engine
US20150007548A1 (en) Rotary Pulse Detonation Engine
TW201413102A (en) Internal detonation engine, hybrid engines including the same, and methods of making and using the same
EP2938882B1 (en) Centrifugal expanders and compressors each with both flow from periphery to center and flow from center to periphery in both external heat and internal combustion
GB2551450A (en) Turbocharger arrangement