LV14367B - Gāzturbīnas rotordzinējs - Google Patents

Description

IZGUDROJUMA APRAKSTS

Izgudrojums attiecas uz dzinēju būvniecību, tostarp uz virszemes transportlīdzekļu, mazo lidaparātu uz mazo enerģētisko iekārtu būvniecību.

Mūsdienu gāzturbīnu dzinēji, kuri satur no 100 līdz 1200 dažādu detaļu, ir raksturīgi ar ļoti sarežģītu konstrukciju un komplicētu tehnoloģisko nodrošinājumu, kā āri ir ļoti dārga to izgatavošana, pie kam tie nav ekonomiski un to kalpošanas laiks ir īss.

Izgudrojuma mērķis ir vienkāršot konstrukciju un nodrošināt iespēju izgatavot ļoti mazus pēc izmēriem rotordzinējus. Izgudrojuma būtība un tā raksturīgās pazīmes attiecas uz dzinēja korpusu, kurā ir stingi iesēdināts gaisa kompresors, gredzenveida sadegšanas kamera, sprauslas un stingi iemontētas turbīnas lāpstiņas, pie kam visi iepriekšminētie konstruktīvie elementi rotē uz vienu pusi uz kopējas dzinēja vārpstas.

Piedāvātā dzinēja konstrukcija ir parādīta pievienotajos zīmējumos: Fig.1 un Fig.2 ir parādīta gāzturbīnas rotordzinēja principiālā shēma divos darba stāvokļos; Fig.3 tas ir parādīts šķērsgriezumā. Zīmējumos ir izmantoti sekojoši apzīmējumi: 1 - dzinēja korpuss (rotors); 1a - dzinēja serdenis; 2 dzinēja ass; 3 - centrbēdzes gaisa kompresors; 4 - turbīnas dobās lāpstiņas; 4b - dobās sprauslas; 5 - gredzenveida vārstulis; 6 - gredzenveida sadegšanas kamera; 6b - sadegšanas kameras dzesēšanas kanāli; 7 kanāli degvielas padevei uz sadegšanas kameru; 8 - aizdedzes sveces; 9 uzgalis degvielas padevei no degvielas bākas uz dzinēju; 10 - starters (ģenerators) dzinēja palaišanai; 11 - dzinēja pamatne; 12 - statņi dzinēja stiprināšanai pie pamatnes.

Dzinēja darbība

Starters 10 iegriež dzinēja asi 2. Kopā ar to tiek iegriezts dzinēja korpuss (rotors). Centrbēdzes gaisa kompresora 3, kurš ir stingi nostiprināts dzinēja korpusā, radītais gaisa spiediens atver gredzenveida vārstuii 5, ja kanāls bija aizvērts. Gaiss nokļūst gredzenveida sadegšanai kamerā 6 un to aizpilda centrbēdzes radītā spiediena rezultātā. Šajā momentā sadegšanas kamerā tiek ievadīta degvielas doza caur degvielas padeves kanālu 7 (tā var būt petroleja, dīzeļdegviela, benzīns vai deggāze). Degviela ar centrbēdzes spēku momentāni tiek piespiesta pie gredzenveida sadegšanas kameras sienas, kur plānā slāni izplūst pa tās virsmu. Nokļūstot bedrītēs, kur atrodas uzkarsušas aizdedzes sveces 8, degviela momentāni uzvārās. Sveces ir kvēlsveces un ir izvietotas pa sadegšanas kameras diametru. Degvielas tvaiki, sajaucoties ar gaisa skābekli, veido degošu maisījumu, kurš uzliesmo no aizdedzes sveču sakarsušām spirālēm.

Centrbēdzes gaisa saspiešanas dēļ sadegšanas kamerā notiek tā jaudīga turbulence un sajaukšanās ar degvielas tvaikiem, veidojot degošu maisījumu, pie kam degošais maisījums centrbēdzes spēka iedarbības dēļ sakrājas uz sadegšanas kameras ārējās sienas, tādējādi radot blīvu degoša maisījuma lādiņu. Pietiek radīt dažus uzliesmojumus, lai dzinēju uzsildītu, resp., pietiek dažu degvielas dozu iesmidzinājumu sadegšanas kamerā. Turpmāk degošā maisījuma uzliesmošana notiek no katalizatora vai no uzkarsušām dzinēja detaļām.

Sadegšanas kamerā radušās gāzu spiediena dēļ gredzenveida vārstulis aizver logu gaisa ieplūdei no gaisa kompresora, kā rezultātā gāzes zem liela spiediena ar lielu ātrumu caur sprauslām un kanāliem 4b nokļūst uz turbīnas lāpstiņām 4, kuras iegriež gan dzinēja korpusu, gan korpusa iekšienē stingi nostiprināto radiālo turbīnu, sadegšanas kameru, sprauslas un turbīnas lāpstiņas. Viss tas rotē uz vienas turbīnas vārpstas. Pēc gāzu izplūdes no turbīnas spiediens sadegšanas kamerā krīt. Gaiss no centrbēdzes kompresora, palielinoties apgriezieniem, ar jo lielāku spēku spiež uz gredzenveida vārstuli un to atver. Jo lielāks centrbēdzes kompresora radītais spiediens uz gredzenveida vārstuli, jo ar lielāku spiedienu gaiss to atver, pie kam vārstuļa darba frekvence palielinās. Vārstulim aizveroties, aizveras arī degvielas padeves kanāls 7 uz sadegšanas kameru; vārstulim atveroties, atveras arī degvielas padeves kanāls un tā tas notiek, atkārtojoties ciklam pēc cikla.

Piedāvāto rotordzinēju tautsaimniecībā var izmantot:

- kā mazās, tā lielās enerģētiskās ierīces elektroenerģijas ražošanai;

- mazo, piem., mugursomas tipa, lidaparātu būvniecībā (kā reaktīvo, tā propelleru - gan armijas, gan tautsaimniecības vajadzībām);

- dzīvojamo un ražošanas telpu, kā arī transportlīdzekļu apsildei ar karstu gaisu;

- ūdens sildīšanai, izmantojot turbīnas izplūdes gāzes.

Piedāvātā gāzturbīnas rotordzinēja priekšrocības ir:

- tas ir konstruktīvi un tehnoloģiski vienkāršs;

- sprauslu lāpstiņas un turbīnas lāpstiņas strādā spiedes režīmā un ir dobās;

- centrbēdzes kompresors iesūc aukstu gaisu un līdz ar to nodrošina efektīvu dzēšanu, pie kam gaiss nesajaucas ar izplūdes gāzēm;

- minētās efektīvās dzēšanas dēļ sprauslu un turbīnas lāpstiņas ilgstoši var strādāt pie ļoti augstām temperatūrām;

- lai kādi arī nebūtu turbīnas apgriezieni, gāze no sprauslām uz turbīnu tiek padota ar optimālu ātrumu, kas palielina dzinēja jaudu un efektivitāti;

- dzinējs var būt kā liela izmēra, tā arī ļoti maza izmēra;

- tam ir liela jauda, rēķinot uz konstrukcijas svara kilogramu;

- dzinēju var darbināt komplektā ar radiālo turbīnu;

- dzinējs var strādāt kā ar šķidro, tā ar gāzveida degvielu;

- dzinējam nav jaudas un ekonomiskuma robežas;

- dzinējs var strādāt kā ar vārstuli (pēc sadegšanas tilpuma), tā arī bez vārstuļa (pēc sadegšanas spiediena), pie kam: pirmo variantu ir lietderīgi izmantot pie lieliem konstantiem apgriezieniem un lielām slodzēm; vārpstai pielikto griezes momentu var palielināt, bieži ievadot degvielas dozas, bet tukšgaitā degvielas dozas ievadot reti; degviela sadegšanas kamerā vienmēr sadeg optimālā režīmā; ja izmanto reduktoru (-us), tas nodrošina līdzenu apgriezienu regulēšanu saskaņā ar patērētāja vēlmēm;

- dzinēja darba nodrošināšanai nav nepieciešamas dārgas sprauslas;

- dzinēja palaišanai nevajag jaudīgu strāvas avotu;

- dzinējs viegli palaižas aukstā laikā;

- dzinējam ir nepieciešama aprūpe ne biežāk kā reizi gadā, pie kam aprūpe ir vienkārša;

- dzinējam nav bīstama appludināšana ar ūdeni; appludināšanas gadījumā ūdeni no tā var viegli izliet un tas no jauna ir gatavs darbam, kas ir ļoti svarīgi virszemes transportlīdzeļiem;

- dzinējs ir ideāli izmantojams mazās enerģētiskās iekārtās, kā arī virszemes transportlīdzekļos, ūdens transportā, mazos transportlīdzekļos (kā reaktīvajos, tā armijas) un civilo objektu celtniecībā.

Informācijas avoti;

1. MaHyLUMH 3. A. ra30Bbie Typ6nHbi. ΠροδπθΜω m nepcneKTMBbi. M., 3HeproaTOMH3flaT, 1986;

2. JlnnyHOB Eopnc BanepbflHOBnM. Ta3OBaH Typ6nHa. M.-Jl., roc3Hepron3flaT, 1951;

3. JlaHya AHpn. Ta3OBbie Typ6nHbi Manon moluhocth. M., Manjrn3,

Claims (1)

1. Gāzturbīnas rotordzinējs, kas satur dzinēja korpusu (rotoru); dzinēja serdeni; dzinēja asi; centrbēdzes gaisa kompresoru; radiālo turbīnu ar dobām lāpstiņām; dobās sprauslas; gredzenveida vārstuli; gredzenveida sadegšanas kameru; sadegšanas kameras dzesēšanas kanālus; kanālus degvielas padevei uz sadegšanas kameru; aizdedzes kvēlsveces, kas ir izvietotas pa sadegšanas kameras diametru; uzgali degvielas padevei no degvielas bākas uz dzinēju; starteri (ģeneratoru) dzinēja palaišanai, kas notiek, vienlaicīgi ar starteri iegriežot dzinēja asi un dzinēja korpusu (rotoru); statņus dzinēja stiprināšanai pie pamatnes, kas raksturīgs arto, ka:

- gredzenveida sadegšanai kamerā gaiss tiek ievadīts no centrbēdzes gaisa kompresora, kas ir stingi nostiprināts dzinēja korpusā, radītā gaisa spiediena rezultātā caur gredzenveida vārstuli, vienlaicīgi šajā kamerā ievadot degvielas (petrolejas, dīzeļdegvielas, benzīna vai deggāzes) dozu caur degvielas padeves kanālu, pie kam degviela ar centrbēdzes spēku momentāni tiek piespiesta pie gredzenveida sadegšanas kameras sienas, un plānā slānī izplūst pa tās virsmu, nokļūstot arī bedrītēs, kur atrodas uzkarsušas aizdedzes sveces, tā momentāni uzvārās un iztvaiko, pie kam degvielas tvaiki, sajaucoties ar gaisa skābekli, veido degošu maisījumu, kurš uzliesmo no aizdedzes sveču sakarsušām spirālēm;

- gaisa saspiešanas rezultātā sadegšanas kamerā notiek tā jaudīga turbulence un sajaukšanās ar degvielas tvaikiem, veidojot degošu maisījumu, pie kam degošais maisījums centrbēdzes spēka iedarbības dēļ sakrājas uz sadegšanas kameras ārējās sienas, tādējādi radot blīvu degoša maisījuma lādiņu;

- darba procesā degmaisījuma uzliesmošana notiek no uzkarsušām dzinēja detaļām;

- sadegšanas kamerā radušās gāzu spiediena dēļ gredzenveida vārstulis aizver logu gaisa ieplūdei no gaisa kompresora, kā rezultātā gāzes zem liela spiediena ar lielu ātrumu caur sprauslām un kanāliem nokļūst uz turbīnas lāpstiņām, kuras iegriež gan uz turbīnas vārpstas novietoto dzinēja korpusu, gan korpusa iekšienē stingi nostiprināto radiālo turbīnu, sadegšanas kameru, sprauslas un turbīnas lāpstiņas;

- pēc gāzu izplūdes no turbīnas spiediens sadegšanas kamerā krīt un gaisa spiediena darbības rezultātā no centrbēdzes kompresora, palielinoties apgriezieniem, atveras minētais gredzenveida vārstulis un vienlaicīgi gredzenveida sadegšanas kamerā no jauna tiek ievadīts gan gaiss, gan degviela, kā aprakstīts iepriekš, un tā tas notiek, atkārtojoties ciklam pēc cikla.