ES2323034B1 - TURBOPROPULSOR. - Google Patents
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Abstract
Turbopropulsor aeronáutico, que comprende un
primer
ventilador (1), un compresor de baja presión (2), un
compresor de alta presión (3), por lo menos una cámara de
combustión (4), una turbina de baja presión (5) y una turbina de
alta presión (6), y que se caracteriza por el hecho de que el
compresor de baja presión (2) está accionado por un segundo
ventilador (7) dispuesto tras el primer ventilador (1), y por el
hecho de que comprende unos canales (8) que conducen parte del
flujo de aire que atraviesa el primer ventilador (1) desde la
periferia de la cámara (9) comprendida entre el primer (1) y el
segundo (7) ventilador hasta una cámara (10) dispuesta entre la
salida de dicho compresor de baja presión (2) y la entrada de dicho
compresor de alta presión (3), estando intercalado en cada uno de
estos canales (8) un ozonificador de aire (11).Aeronautical turboprop, comprising a first
fan (1), a low pressure compressor (2), a high pressure compressor (3), at least one combustion chamber (4), a low pressure turbine (5) and a high pressure turbine (6 ), and which is characterized by the fact that the low pressure compressor (2) is driven by a second fan (7) arranged behind the first fan (1), and by the fact that it comprises channels (8) which conduct part of the air flow through the first fan (1) from the periphery of the chamber (9) between the first (1) and the second (7) fan to a chamber (10) disposed between the outlet of said compressor of low pressure (2) and the inlet of said high pressure compressor (3), an air ozonator (11) being inserted in each of these channels (8).
Description
Turbopropulsor.Turboprop.
La presente invención se refiere a un turbopropulsor que permite aumentar la eficiencia de la combustión y reducir el momento cinético global del turbopropulsor.The present invention relates to a turboprop that increases combustion efficiency and reduce the overall kinetic moment of the turboprop.
Son conocidos los turbopropulsores aeronáuticos que comprenden un ventilador, accionado por una turbina por la cual se expanden los gases, producto de la combustión entre el combustible y el aire comprimido mediante unos compresores axiales dispuestos aguas arriba de la cámara de combustión.Aeronautical turboprops are known comprising a fan, driven by a turbine by which gases expand, product of combustion between fuel and compressed air using axial compressors arranged upstream of the combustion chamber.
Habitualmente, todo el aire que entra en la cámara de combustión ha pasado antes por un compresor de baja presión, generalmente accionado por la turbina de baja presión, y por un compresor de alta presión, generalmente accionado por la turbina de alta presión.Usually, all the air that enters the combustion chamber has previously gone through a low compressor pressure, usually driven by the low pressure turbine, and by a high pressure compressor, usually driven by the high pressure turbine
En estos turbopropulsores, como en cualquier motor, se busca lograr una combustión completa, para aumentar la eficiencia del motor, así como una reducción de la emisión de productos de combustiones incompletas, en general nocivos.In these turboprops, as in any engine, seeks to achieve complete combustion, to increase the engine efficiency, as well as a reduction in the emission of products of incomplete combustion, generally harmful.
Asimismo, es conocido en turbopropulsores que partes del turbopropulsor estén accionadas en sentido contrario al giro de otras, de modo que se reduzca o se anule el momento cinético global del turbopropulsor, evitándose así momentos innecesarios sobre el soporte de fijación al ala o al fuselaje.It is also known in turboprops that parts of the turboprop are driven in the opposite direction to rotation of others, so that the kinetic moment is reduced or canceled turboprop overall, thus avoiding unnecessary moments on the fixing bracket to the wing or to the fuselage.
En general, este sentido contrario se consigue con engranajes, lo cual supone partes móviles adicionales, que suponen pérdidas energéticas por rozamiento y una mayor complejidad del conjunto.In general, this opposite direction is achieved with gears, which means additional moving parts, which suppose energy losses due to friction and greater complexity of the set
Por lo tanto, es evidente la necesidad de disponer de un turbopropulsor aeronáutico que mejore la combustión y que resuelva los inconvenientes mencionados.Therefore, the need for have an aeronautical turboprop that improves combustion and That resolves the aforementioned problems.
Con el turbopropulsor objeto de la invención se resuelven los problemas mencionados, aportando otras ventajas que se describirán a continuación.With the turboprop object of the invention, solve the aforementioned problems, providing other advantages that will describe below.
El turbopropulsor aeronáutico de la invención comprende, en el sentido de avance de los gases, un primer ventilador en la parte delantera, un compresor de baja presión, un compresor de alta presión, por lo menos una cámara de combustión, una turbina de baja presión y una turbina de alta presión, y se caracteriza por el hecho de que el compresor de baja presión está accionado por un segundo ventilador dispuesto tras el primer ventilador, y por el hecho de que comprende unos canales que conducen parte del flujo de aire que atraviesa el primer ventilador desde la periferia de la cámara comprendida entre el primer y el segundo ventilador hasta una cámara dispuesta entre la salida del compresor de baja presión y la entrada del compresor de alta presión, estando intercalado en cada uno de estos canales un ozonificador de aire.The aeronautical turboprop of the invention it comprises, in the sense of advancing gases, a first fan in the front, a low pressure compressor, a high pressure compressor, at least one combustion chamber, a low pressure turbine and a high pressure turbine, and it characterized by the fact that the low pressure compressor is operated by a second fan arranged after the first fan, and by the fact that it comprises channels that conduct part of the air flow through the first fan from the periphery of the chamber between the first and the second fan to a chamber arranged between the output of the low pressure compressor and high compressor inlet pressure, being intercalated in each of these channels a air ozonator
Esta estructura permite que parte del aire que llega a la cámara de combustión esté enriquecido en ozono, lo que contribuye a una combustión más completa en la cámara de combustión, gracias a las propiedades altamente oxidantes del ozono. El segundo ventilador, al accionar el compresor de baja presión ofrece resistencia al aire impulsado por el primer ventilador, aumentando la presión en la cámara situada entre ambos ventiladores, contribuyendo así al empuje del aire que es canalizado por dichos canales.This structure allows some of the air that reaches the combustion chamber is enriched in ozone, which contributes to a more complete combustion in the combustion chamber, thanks to the highly oxidizing properties of ozone. The second fan, when operating the low pressure compressor offers air resistance driven by the first fan, increasing the pressure in the chamber located between both fans, thus contributing to the air thrust that is channeled by said channels
Preferentemente, el compresor de baja presión y dicho segundo ventilador son solidarios y pueden girar libremente respecto a los demás elementos del turbopropulsor, estando las palas de dicho segundo ventilador orientadas de modo que el segundo ventilador gira en sentido contrario al del primer ventilador.Preferably, the low pressure compressor and said second fan are supportive and can rotate freely with respect to the other turboprop elements, the blades being of said second fan oriented so that the second fan rotates in the opposite direction to the first fan.
Está estructura reduce la complejidad del turbopropulsor, puesto que no son necesarios mecanismos de accionamiento del compresor de baja presión al ser accionado este por el segundo ventilador. Además, la orientación opuesta de las palas de ambos ventiladores provoca su rotación en sentidos opuestos, y por lo tanto, una reducción del momento cinético de rotación global del turbopropulsor.This structure reduces the complexity of the turboprop, since no mechanisms of low pressure compressor drive when driven this by the second fan. In addition, the opposite orientation of the blades of both fans causes rotation in directions opposites, and therefore, a reduction in the kinetic moment of global turboprop rotation.
Ventajosamente, los ozonificadores están situados en el interior de un carenado que rodea dichos primer y segundo ventiladores, de modo que las reacciones de producción de ozono se producen en una parte del turbopropulsor expuesta a bajas temperaturas, lo que constituye una condición favorable para la reacción de producción de ozono, y por lo tanto una mayor eficiencia de ozonificación.Advantageously, the ozonators are located inside a fairing surrounding said first and second fans, so that the production reactions of ozone is produced in a part of the turboprop exposed to low temperatures, which constitutes a favorable condition for ozone production reaction, and therefore greater efficiency Ozonation
Aún más preferentemente, el orificio de salida de dicho canal a dicha cámara dispuesta entre la salida del compresor de baja presión y la entrada del compresor de alta presión está dispuesto orientado hacia atrás de modo que el flujo principal de aire que ha atravesado dicho compresor de baja presión y el fluido conducido por dichos canales se desplazan sensiblemente en la misma dirección.Even more preferably, the outlet opening from said channel to said chamber arranged between the output of the low pressure compressor and high pressure compressor inlet is arranged rearward so that the main flow of air that has passed through said low pressure compressor and the fluid driven by said channels travel significantly in the same direction.
Esta disposición contribuye por efecto venturi al arrastre del fluido que ha pasado por los ozonificadores.This provision contributes by venturi effect to the drag of the fluid that has passed through the ozonators.
Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan solo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.For a better understanding of how much has been exposed some drawings are accompanied in which, schematically and only to non-limiting example title, a case study of realization.
La figura 1 es una sección en alzado del turbopropulsor de la invención en el que se aprecia la disposición de los canales, los ozonificadores y el segundo ventilador.Figure 1 is an elevation section of the turboprop of the invention in which the arrangement is appreciated of the channels, the ozonators and the second fan.
La figura 2 es una sección en detalle del difusor de salida de los canales en la cámara situada entre los dos compresores.Figure 2 is a detailed section of the output diffuser of the channels in the chamber located between the two compressors
Tal como se puede apreciar en la figura 1, según una realización preferida, el turbopropulsor comprende un primer ventilador 1, que comprime el aire en la cámara 9, dispuesta entre el primer ventilador 1 y el segundo ventilador 7. Este segundo ventilador 7 es accionado por el aire impulsado por el primer ventilador 1, de manera que la presencia de este segundo ventilador 7 provoca un aumento de la presión en la cámara 9.As can be seen in Figure 1, according to a preferred embodiment, the turboprop comprises a first fan 1, which compresses the air in the chamber 9, arranged between the first fan 1 and the second fan 7. This second fan 7 is powered by the air driven by the first fan 1, so that the presence of this second fan 7 causes an increase in the pressure in the chamber 9.
El turbopropulsor comprende unos canales 8, que guían el aire desde la periferia de la cámara 9, mediante unas tomas de aire, hasta una cámara 10 situada entre el compresor de baja presión 2 y el de alta presión 3. Cada uno de estos canales llevan intercalados un ozonificador 11 de aire que ozonifica el aire recogido de la cámara 9. Típicamente, estos ozonificadores 9 son tubos de reacción endotérmica en los que se establecen altos gradientes de campo eléctrico que proporcionan la energía necesaria al aire para su ozonificación.The turboprop comprises channels 8, which guide the air from the periphery of the chamber 9, by means of shots of air, up to a chamber 10 located between the low compressor pressure 2 and high pressure 3. Each of these channels have interspersed an air ozonator 11 that ozonifies the air collected from chamber 9. Typically, these ozonators 9 are endothermic reaction tubes where they are set high electric field gradients that provide the necessary energy on air for ozonation.
Tras su paso por el ozonificador 11, el fluido ozonificado es conducido a la cámara 10 dispuesta tras el compresor de baja presión 2 y el compresor de alta presión 3, donde se mezcla con el aire que ha sido comprimido con el compresor de baja presión 2 antes de pasar al compresor de alta presión 3.After passing through ozonator 11, the fluid ozonated is taken to chamber 10 arranged behind the compressor low pressure 2 and high pressure compressor 3, where it is mixed with the air that has been compressed with the low pressure compressor 2 before moving on to the high pressure compressor 3.
Para vencer la presión de esta cámara 10, el fluido cuenta con la fuerza centrífuga que le dan los ventiladores 1 y 7 en cooperación con un difusor situado en la cámara 10, dispuesto de tal manera que el fluido es inyectado en la misma dirección que el aire comprimido por el compresor de baja presión. Este difusor está orientado hacia atrás, tal como se aprecia en la figura 2 con el orifico 13 orientado hacia atrás, e implica una reducción de la sección de paso del aire precomprimido con lo cual se produce un efecto venturi que arrastra el fluido ozonificado hacia la entrada del segundo compresor.To overcome the pressure of this chamber 10, the fluid has the centrifugal force that fans give 1 and 7 in cooperation with a diffuser located in chamber 10, arranged such that the fluid is injected in the same direction as the compressed air by the low pressure compressor. This diffuser is oriented backwards, as seen in figure 2 with the orifice 13 oriented backwards, and implies a reduction of the pre-compressed air passage section thereby producing a Venturi effect that drags the ozonated fluid towards the entrance of the second compressor.
En una variante, el fluido podría ser inyectado en el flujo principal entre dos etapas de compresión del compresor de baja presión, según la capacidad del sistema de generar la suficiente presión en dicho fluido ozonificado.In a variant, the fluid could be injected in the main flow between two compressor compression stages of low pressure, according to the capacity of the system to generate the sufficient pressure in said ozonated fluid.
Según otra realización preferida, el segundo ventilador 7 y el compresor de baja presión 2 son solidarios y aún más preferentemente están hechos de una sola pieza, pudiendo girar libremente alrededor del eje principal del turbopropulsor. De esta manera, en el turbopropulsor de la invención, el compresor de baja presión es impulsado por el segundo ventilador 7, no necesitando ser accionado directamente por ninguna turbina, lo cual supone una simplificación del conjunto.According to another preferred embodiment, the second fan 7 and low pressure compressor 2 are supportive and still more preferably they are made in one piece, being able to rotate freely around the main turboprop shaft. This way, in the turboprop of the invention, the low compressor pressure is driven by the second fan 7, not needing to be directly driven by any turbine, which means a set simplification.
Ventajosamente, las palas del segundo ventilador 7 están orientadas de tal manera que el segundo ventilador 7 es forzado a girar, debido al aire impulsado por el primer ventilador 1, en sentido contrario a este, contrarrestando así el momento cinético del primer ventilador 1 y de los demás componentes giratorios asociados a este. La compensación del momento cinético es ventajosa desde el punto de vista de la dinámica del avión y desde el punto de vista estructural, especialmente en los que se refiere al soporte de fijación del turbopropulsor al ala o al fuselaje.Advantageously, the blades of the second fan 7 are oriented such that the second fan 7 is forced to turn, due to the air driven by the first fan 1, in the opposite direction to this, thus counteracting the moment kinetic of the first fan 1 and the other components swivels associated with this. The compensation of the kinetic moment is advantageous from the point of view of the dynamics of the plane and from the structural point of view, especially in which it refers to the turboprop fixing bracket to the wing or to the fuselage.
Los ozonificadores están preferentemente dispuestos en el carenado 12 que rodea los ventiladores, donde las temperaturas son muy bajas, favoreciendo de esta manera la reacción de ozonificación. Los tubos ozonificadores 11 o de reacción endotérmica están preferentemente dispuestos equiespaciados con sus ejes paralelos al eje principal y distribuidos en forma de corona alrededor de los ventiladores.The ozonators are preferably arranged in the fairing 12 surrounding the fans, where the temperatures are very low, thus favoring the reaction Ozonation 11 ozonator or reaction tubes endothermic are preferably arranged equiespaced with their axes parallel to the main axis and distributed in the form of a crown Around the fans.
Los ozonificadores 11 también podrían disponerse en cualquier otro punto donde las temperaturas fuesen lo suficientemente bajas para asegurar su rendimiento óptimo.The ozonators 11 could also be arranged at any other point where temperatures were what Low enough to ensure optimum performance.
Claims (4)
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| ES200701745A ES2323034B1 (en) | 2007-06-18 | 2007-06-18 | TURBOPROPULSOR. |
Applications Claiming Priority (1)
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| ES200701745A ES2323034B1 (en) | 2007-06-18 | 2007-06-18 | TURBOPROPULSOR. |
Publications (2)
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| ES2323034A1 ES2323034A1 (en) | 2009-07-03 |
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Family
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Family Applications (1)
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Family Cites Families (2)
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- 2007-06-18 ES ES200701745A patent/ES2323034B1/en not_active Expired - Fee Related
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