PL21460B1 - Wybuchowa turbina spalinowa z kilkoma stopniami cisnienia, rozmieszczonemi po obu stronach jednej lub kilku komór spalania do zuzytkowywania gazów spalinowych, podzielonych pod wzgledem ilosci na kilka oddzielnych dawek, oraz sposób pracy powyzszej wybuchowej turbiny spalinowej. - Google Patents
Wybuchowa turbina spalinowa z kilkoma stopniami cisnienia, rozmieszczonemi po obu stronach jednej lub kilku komór spalania do zuzytkowywania gazów spalinowych, podzielonych pod wzgledem ilosci na kilka oddzielnych dawek, oraz sposób pracy powyzszej wybuchowej turbiny spalinowej. Download PDFInfo
- Publication number
- PL21460B1 PL21460B1 PL21460A PL2146032A PL21460B1 PL 21460 B1 PL21460 B1 PL 21460B1 PL 21460 A PL21460 A PL 21460A PL 2146032 A PL2146032 A PL 2146032A PL 21460 B1 PL21460 B1 PL 21460B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- turbine
- pressure
- doses
- nozzles
- exhaust gas
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims description 111
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000002360 explosive Substances 0.000 title claims description 20
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 55
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 22
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 13
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 28
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
Description
W wybuchowych turbinach spalinowych podczas pracy gazów spalinowych, wytwo¬ rzonych przez spalanie paliwa w jednej ko¬ morze spalania podczas jednego okresu ro¬ boczego, maleje ich cisnienie, a wiec takze ich szybkosc przeplywu. Takie zmniejszenie szybkosci strumienia przeplywajacych gazów spalinowych oddzialywa niekorzystnie na prawidlowy przdbieg pracy turbiny. Z tego wzgledu wymagane sa stosunkowo wielkie szybkosci przeplywajacych przez turbine strumieni, znajdujace sie ponad szybkoscia krytyczna, oraz stosowanie rozszerzajacych sie dysz. Niezbedny stopien rozszerzenia dysz powinien wiec zmieniac sie wraz ze zmiana szybkosci przeplywajacych stru¬ mieni. Gdy stopien rozszerzenia dysz jest okreslony wedlug wystepujacej w tur¬ binie najwiekszej szybkosci, wówczas sku¬ tek uzyteczny dyszy staje sie gorszy, sko¬ ro szybkosc strumienia zmaleje ponizej pewnej granicy. Gdy naodwrót stopien rozszerzenia dyszy jest dostosowany do mniejszej szybkosci strumienia, skutek uzy-teczny dyszy bedzie niski przy wielkich szybkosciach (strumienia, wystepujacych na poczatku rozprezania sie spalin. Zmiany w szybkosci strumieni powoduja zatem, ze skutek uzyteczny poszczególnych dysz znacznie sie rózni miedzy soba. Ze zmiana szybkosci strumienia zwiazana jest nietylko zmiana skutku uzytecznego dyszy, lecz takze zmiana skutku uzytecznego wirnika turbiny.Wiadomo, ze skutek uzyteczny wirnika jest zalezny od wtartosci stosunku szybkosci ob¬ wodowej wirnika do bezwzglednej szybkosci wlotowej strumienia. Ten stosunek zmienia sie znacznie przy malejacej bezwzglednej szybkosci strumienia, poniewaz szybkosc ob¬ wodowa wirnika jest stalia, wskutek czego wystepuja odpowiednie wahania w wartosci skutku uzytecznego wirnika turbiny.Opierajac sie na tych zalozeniach, poste¬ puje sie w mysl wynalazku w ten (sposób, ze w wybuchowych turbinach spalinowych cal¬ kowita ilosc gazów spalinowych, wytworzona w ciagu jednego okresu roboczego w danej komorze spalania, zostaje podzielona na kil¬ ka czesciowych dawek, doprowadzanych do niezaleznych od siebie kilku odrebnych dysz i wienców lopatkowych, w pewnej zgóry o- kreslonej kolejnosci, przyczem stopnie roz¬ szerzenia tych dysz sa dostosowane odpo¬ wiednio do ilosci i stanu gazów spalinowych w dawce. Przy zastosowaniu kilku róznych dawek umozliwione zostaje osiagniecie jed¬ nolitego, stosunkowo wysokiego skutku uzytecznego wszystkich pracujacych w turbinie dysz. Poza tern kazda poszcze¬ gólna dawka gazów spalinowych moze byc przepuszczona przez te stopnie tur¬ biny, w których wience lopatkowe po¬ siadaja szybkosci1 obwodowe, zapewnia¬ jace najwiekszy skutek uzyteczny przy danych szybkosciach przeplywajacych stru¬ mieni poszczególnych ilosci czesciowych da¬ wek gazów spalinowych. W ten sposób moz¬ na osiagnac oprócz jednolitego stosunkowo wysokiego skutku uzytecznego dysz równiez jednolity stosunkowo wysoki iskutek uzytecz¬ ny wirników lopatkowych. Sposób pracy tur¬ biny moze byc przytem tak przeprowadzony, ze czesciowe dawki spalin, przynajmniej kil¬ ka z tych dawek, zostaja rozprezane do tego samego przeciwcisnienia, wskutek czego na¬ tezenia wywolane róznica temperatur w róz¬ nych czesciach turbiny isa stosunkowo nie¬ znaczne. W mysl wynalazku nalezy calkowi¬ ta ilosc gazów spalinowych, wytworzonych w ciagu jednego okresu, podzielic na mozliwie jak najwieksza liczbe czesciowych dawek i mozliwie znaczna liczbe tych czesciowych da¬ wek zuzytkowac niezaleznie od siebie w róz¬ nych stopniach turbiny. Liczba tych dawek musi byc jednakze z natury rzeczy ograni¬ czona ze wzgledu na znaczne zwiekszenie liczby ukladów dysz i wirników lopatko¬ wych. Mozna temu jednakze zaradzic przez zuzytkowanie kilku czesciowych dawek w jednym tylko wirniku, a wówczas zamierzo¬ ne dostosowanie szybkosci wirników lopat¬ kowych do zmienionej szybkosci strumieni poszczególnych dawek spalin nie zostaje osiagniete w zupelnosci. Zabieg ten opiera sie przytem na zalozeniu, ze np. wirnik z jednym wiencem lopatkowym, przy zmniej¬ szonych stosunkach miedzy jego szybkoscia obwodowa i szybkoscia przeplywajacego strumienia spalin, zapewnia jeszcze mniej wiecej ten sam skutek uzyteczny, jak np. wirnik z dwoma wiencami lopatkowemi, któ¬ ry przy danej szybkosci obwodowej jest za¬ silany gazami spalinowemi o wiekszej szyb¬ kosci strumienia spalin. Zaleznosc ta w od¬ niesieniu do jedno i dwuwiencowych wirni¬ ków dotyczy, oczywiscie, takze wirników z kilkoma wiencami. W przypadku zuzytko¬ wania kilku czesciowych dawek spalin we wspólnym lecz kilkowiencowym wirniku tyl¬ ne wience lopatek wirnika dla czesciowych dawek o mniejszej szybkosci przeplywowej strumienia spalin sa stopniowo coraz wiecej zasilane odpowiednio do zmniejszonej szyb¬ kosci spalin, wskutek czego osiaga sie w ten sposób dostosowanie zuzytkowanych ilosci spalin czesciowych dawek do malejacej szyb- - 2 -kosci strumieni spalin, przeplywajacych przez wirnik lopatkowy.Wybuchowe turbiny spalinowe, przezna¬ czone do wykonywania sposobu pracy we¬ dlug wynalazku, wyrózniaja sie tern od in¬ nych turbin tego rodzaju, ze posiadaja w kazdej komorze spalania kilka wylotów, za- pomoca których gazy spalinowe, wytworzone w ciagu jednego okresu spalania w danej za¬ mknietej komorze spalania, doprowadzane sa w postaci czesciowych dawek do odpowied¬ nich dysz i wirników lopatkowych. Wlasci¬ wie nalezaloby w mysl wynalazku dla kazde- [ go narzadu wylotowego danej komory spala¬ nia zastosowac osobna dysze i osobny wie- Iniec lopatkowy, przyczem stopien rozszerze¬ nia dytszy i szybkosc obwodowa danego wien¬ ca lopatkowego musialyby byc dostosowane do szybkosci strumienia tej ilosci gazów spa¬ linowych czesciowej dawki, która przez od¬ nosny narzad wylotowy zostaje doprowadza¬ na do odpowiedniej dyszy i odpowiedniego wienca lopatkowego. Aby jednak dazenie stosowania mozliwie wielu narzadów wyloto¬ wych i dostosowanych do nich ukladów dysz i wienców lopatkowych skojarzyc z mozli- wem uproszczeniem budowy turbiny, wybu¬ chowa turbina spalinowa powinna byc wypo¬ sazona w wirniki o kilku wiencach lopatko¬ wych, przeznaczonych dla kilku zaworów wylotowych i dysz, przyczem tylne wience lopatkowe tych wirników musza byc zaslo¬ niete w tej przestrzeni dzialania dysz, które zuzywaja czesciowe dawki spalin o mniej¬ szej szybkosci strumienia przeplywowego.Wówczais te wience lopatkowe wskutek cze¬ sciowego zasloniecia tylnych wienców pracu- f ja z takim samym skutkiem uzytecznym, jak i niezasloniete wience lopatkowe tego same- I go wirnika', do których zostaja doprowadzar \ ne gazy spalinowe o wyzszej szybkosci stru¬ mienia przeplywowego.W mysl wynalazku niniejszego zostaje wyzyskana ta wlasnosc, ze zwlaszcza na po¬ czatku rozprezania sie spalin wystepuja wielkie szybkosci strumieni przeplywowych, gdy caly rozpoarzadzalny spadek cisnienia lub cieplika gazów spalinowych zostaje zuzyty w jednym stopniu cisnienia turbiny. Wlasnie przy wzrastajacych stopniowo cisnieniach w wybuchowych turbinach spalinowych szybko¬ sci strumieni przeplywowych przyjmuja war¬ tosci, których nie mozna juz wyrównac przez odpowiednie powiekszenie szybkosci obwo¬ dowej wirnika. Naodwrót spadek cisnienia i cieplika podczas dalszego rozprezania sie spalin tak maleje, ze do zuzytkowania tego spadku wystarczy jeden stopien turbiny. Por równujac z powyzszem opisany poprzednio podzial gazów spalinowych, wytworzonych w ciagu jednego okresu roboczego w danej ko¬ morze spalania, na kilka dawek, rózniacych sie tylko pod wzgledem ilosci i sposobu zu¬ zytkowania tych czesciowych ilosci gazów spalinowych w kilku dyszach i wiencach lo¬ patkowych, które sa dostosowane do róz¬ nych szybkosci strumieni przeplywowych tych czesciowych ilosci gazów spalinowych, wynika, ze sposób pracy turbiny moze byc polepszony w ten sposób, aby na poczatku rozprezania sie spalin nastapil wlasciwy po¬ dzial dawki odpowiednio do spadku cisnienia lub cieplika spalin, umozliwiajac uzyskanie korzystnych stosunków miedzy szybkoscia obwodowa wirnika turbiny i strumienia prze¬ plywowego. Przeprowadzono wprawdzie juz próby, które mialy na celu podzial calkowi¬ tej ilosci gazów spalinowych tylko wedlug spadku ich cisnienia lub cieplika, jednakze ten sposób posiada te wade, ze wówczas sta¬ je sie niezbedne zastosowanie dwu lub kilku stopni cisnienia wlaczonych w szereg, mimo iz drugi stopien turbiny wystarcza do przero¬ bienia calkowitego spadku cisnienia lub cie¬ plika gazów spalinowych.W dalszem wykonywaniu sposobu pracy turbiny wedlug niniejszego wynalazku nale¬ zy podzielic poszczególne czesciowe ilosci gazów spalinowych, wytworzonych w ciagu jednego okresu roboczego w kazdej komo¬ rze spalania, na czesciowe dawki niezalez¬ ne jedna od drugiej, odpowiednio do poza- - 3 —danego spadku cisnienia, i niektóre z tych czesciowych dawek zuzytkowac w kilku stopniach turbiny, natomiast pozostalemi dawkami zasilac bez stopniowania calkowi¬ tego spadku cisnienia tylko jeden stopien tur¬ biny, dostosowany do calkowitego zuzytko¬ wania odnosnej czesciowej ilosci dawki ga¬ zów spalinowych. W mysl wynalazku wyso¬ koprezne gazy spalinowe czesciowej dawki, wytworzonej w ciagu jednego okresu robo¬ czego w danej komorze spalania, musza byc podzielone na odrebnie uzywane ilosci cze* sciowe odpowiednio do pozadanego ich spad¬ ku cisnienia, natomiast niskoprezne gazy spa¬ linowe czesciowych dawek musza byc uzy¬ te bez stopniowania calkowitego spadku ich cisnienia do zasilania odnosnego stopnia turbiny, dostosowanego do stanu tej ilosci czesciowej gazów spalinowych, przerabia¬ nych przez ten jeden stopien turbiny. Wy¬ stepujace na poczatku rozprezania szybko¬ sci strumieni przeplywowych moga byc wo¬ bec tego znacznie zmniejszone przez po¬ dzial calkowitego spadku cisnienia spalin na kilka stopni i odpowiednie zuzycie ich w wirnikach kazdego stopnia cisnienia tur¬ biny, podczas gdy w koncowej fazie rozpre¬ zania spalin praca ich odbywa sie w jednym tylko stopniu cisnienia turbiny, w którym odpowiednio do zmniejszonej szybkosci przeplywajacego strumienia sa dostosowane stopien rozszerzenia dysz i szybkosci obwo¬ dowe wirnika. Sposób pracy turbiny w mysl wynalazku staje sie znacznie prostszy, gdy wysokoprezne spaliny czesciowych ilosci dawek zasilaja uklad lopatek ostatniego stopnia, który jest przeznaczony do zasila¬ nia niskopreznemi spalinami czesciowych ilosci dawek, przerabianych w jednym tyl¬ ko stopniu turbiny.Wybuchowe turbiny spalinowe do wy¬ konywania opisanego powyzej sposobu pra¬ cy wyrózniaja sie wiec od znanych turbin te¬ go rodzaju polaczeniem przynajmniej dwóch ukladów dysz i wirników lopatkowych, któ¬ re przez odpowiednie dobranie stopni roz¬ szerzenia dysz i szybkosci obwodowych wir¬ ników, w danym razie takze przez zastosowa¬ nie zaslon przy poszczególnych wiencach lo¬ patkowych w przypadku zastosowania kilku wiencowych wirników, nadaja sie do zuzyt¬ kowywania róznych ilosci czesciowych dawek gazów spalinowych, wytworzonych podczas jednego okresu roboczego w jednej komo¬ rze spalania, czyli do zuzytkowywania cze¬ sciowych ilosci spalin o róznej szybkosci prze¬ plywowej strumieni, z zastosowaniem przy¬ najmniej dwóch ukladów dysz, wlaczonych w szereg na drodze zasilania w kilku stop¬ niach cisnienia turbiny, przyczem wspólny uklad lopatek moze sluzyc zarówno do zu¬ zytkowywania jednych ilosci czesciowych dawki spalin w drugim kolejnym stopniu ci¬ snienia, jak i do zuzytkowywania innych czesciowych ilosci spalin tej dawki w jednym tylko stopniu cisnienia turbiny.Odpowiednie uklady dysz i wirniki lopatko¬ we, wlaczone w odnosnych stopniach cisnie¬ nia, sluza do zuzytkowywania przytem pew¬ nych czesciowych ilosci spalin na poczatku rozprezania, a przez odpowiedni podzial spadku cisnienia osiaga sie zmniejsze¬ nie szybkosci przeplywajacych strumie¬ ni, a wskutek tego i korzystniejszy sto¬ sunek miedzy szybkosciami obwodowemi i szybkosciami odnosnych strumieni spalin.Natomiast pozostale uklady dysz i wirników lopatkowych zuzytkowuja powstajace w dru¬ giej fazie rozprezania czesciowe ilosci daw¬ ki spalin w jednym tylko stopniu cisnienia, lecz przy stosunkach stopni rozszerzenia dysz i szybkosci obwodowych wirników, dostosowanych do tych znacznie zmniejszo¬ nych szybkosci przeplywowych strumieni tych czesciowych ilosci dawki spalin. Na przestrzeni calkowitego rozprezania sie spa¬ lin zachowany jest zatem pozadany stosu¬ nek miedzy szybkoscia obwodowa wirników i strumieni przeplywowych, uwarunkowany odpowiednio doborem dysz i lopatek wirni¬ ków, wskutek czego osiaga sie tez odpowied¬ nio wysoki skutek uzyteczny turbiny.Przy przeprowadzaniu powyzej opisane¬ go podzialu strumienia gazów spalinowych na czesciowe dawki powstaja nastepujace trudnosci. Wiadomo, ze w wybuchowych tur¬ binach spalinowych po wzbuchu w komorze spalania i nastepujacem pózniej, mozliwie naglem otwarciu zaworu wylotowego kanal przeplywowy miedzy tym zaworem i dysza oraz sama dysza musza byc wypelnione wysokopreznemi gazami spalinowemi, co po¬ ciaga za soba znaczne straty cisnienia. Aby mozliwie zmniejszyc te straty, nalezy zmniej¬ szyc przestrzen przed dysza tak pod wzgle¬ dem pojemnosci, jak i dlugosci tej prze¬ strzeni. W tym celu wylot komory spalania nalezy umiescic bezposrednio przy zasila¬ nych przez nia wlotach wirników lopatko¬ wych, co nie sprawia zbytnich trudnosci.Gdy jednak dana komora spalania zasila drugi stopien cisnienia turbiny lub kilka dalszych stopni, wówczas przewód od tej komory do odnosnych stopni cisnienia tur¬ biny staje sie niedopuszczalnie wielki, gdy dalsze stopnie cisnienia turbiny znajduja sie po tej samej stronie komory, gdzie-znaj¬ duje sie pierwszy stopien cisnienia turbi¬ ny. W mysl wynalazku mozna usunac po¬ wyzsze wady i znacznie zmniejszyc wiel¬ kosc przestrzeni przed dysza pod wzgledem pojemnosci i powierzchni, gdy w wybucho¬ wych turbinach spalinowych z kilkoma stop¬ niami cisnienia odnosne strony komór, prze¬ znaczone do zuzytkowania czesciowych ilo¬ sci gazów spalinowych, podzielonych na kil¬ ka dawek, znajduja sie miedzy odnosnemi stopniami cisnienia turbiny ii to tylko te kon¬ ce komór, które sa zaopatrzone w narzady wylotowe, natomiast glówna czesc komory spalania znajduje sie poza stopniami cisnie¬ nia turbiny.Próbowano juz w turbinach spalinowych umieszczac po obu stronach komory spa¬ lania odnosne stopnie cisnienia turbiny do zuzytkowywania gazów spalinowych, podzielonych pod wzgledem ilosci na kilka dawek, przyczem w tym przy¬ padku umieszczano calkowita komore spa¬ lania miedzy dwoma stopniami cisnienia turbiny. Takie wykonania stosowano jed¬ nakze jedynie ze wzgledu na symetrycz¬ na budowe calej turbiny, przyczem wsku¬ tek stosowania niewlasciwych narzadów wylotowych w ksztalcie kurków lub tez wskutek zupelnego braku odpowiednich na¬ rzadów wylotowych nie mozna bylo osia¬ gnac znacznego zmniejszenia przestrzeni przed dysza, jak to ma miejsce w urzadze¬ niu wedlug niniejszego wynalazku. Umie¬ szczenie komór spalania w znanych wyko¬ naniach turbin wymaga osiowo wydluzo¬ nych komór, które uniemozliwialy zastoso¬ wanie odpowiednich narzadów wylotowych bez ujemnego wplywu na prawidlowy prze¬ bieg pracy turbiny.Bardzo korzystny przyklad wykonania turbiny wedlug wynalazku osiaga sie wów¬ czas, gdy waly turbiny i stopnie cisnienia przebiegaja poziomo, a os podluzna komo¬ ry spalania ma kierunek pionowy, gdyz w tym przypadku wirniki lopatkowe poszcze¬ gólnych stopni cisnienia turbiny mozna sprze¬ gnac ze soba w latwy sposób zapomoca wspólnego walu. Najlepiej jest równiez u- miescic dysze poszczególnych stopni cisnie¬ nia turbiny na jednakowej wysokosci z za¬ worami dysz, wskutek czego gazy spalino¬ we po przeplywie przez wylot dyszy doply¬ waja do odnosnego wienca lopatkowego wirnika turbiny bez zmiany kierunku prze¬ plywu.Na rysunku przedstawiono kilka przykla¬ dów wykonania wybuchowych turbin spali¬ nowych do przeprowadzenia sposobu pracy wedlug wynalazku. Fig. 1 i 2 przedstawia¬ ja odpowiednio dwa wykresy, przyczem pierwszy wykres uwidocznia krzywa za¬ leznosci miedzy szybkosciami przeplywaja¬ cych strumieni i praca gazów spalinowych dla jednego okresu roboczego wzglednie dla jednego stopnia cisnienia wirnika lopat- kowego, a drugi wykres — krzywa zalez¬ nosci miedzy stosunkiem szybkosci obwodo- — 5 —wej wirnika lopatkowego i szybkosci prze¬ plywajacego strumienia a skutkiem uzytecz¬ nym turbiny; fig. 3 — przekrój poziomy przez turbine w wykonaniu wedlug wynalaz¬ ku wzdluz linij III — /// na fig. 5; fig. 4 i 5 — te sama turbine w dwóch pionowych przekrojach podluznych wzdluz linij IV — IV i V — V na fig. 3; fig. 6 — podluzny przekrój pionowy przez turbine, w której wysokoprezne czesciowe ilosci dawek gazów spalinowych, wytworzonych w jednym okre¬ sie roboczym w danej komorze spalania, zo¬ staja podzielone odpowiednio do spadku cisnienia i zuzytkowane w róznych stopniach cisnienia turbiny, przyczem niskoprezne czesciowe ilosci dawek zasilaja bez stopnio¬ wania spadku cisnienia ten stopien cisnienia turbiny, który jest dostosowany do stanu tych dawek; wreszcie fig. 7 — podluzny, pionowy przekrój przez odmiane wykonania turbiny, w której wysokoprezne czesciowe ilosci dawek zasilaja ostatni stopien cisnie¬ nia ukladu lopatkowego, przeznaczonego do niskopreznych czesciowych ilosci dawGk ja¬ ko jedyny stopien cisnienia turbiny.Z przebiegu krzywej na wykresie fig. 1 widac, ze szybkosc strumienia gazów spali¬ nowych znacznie maleje podczas wyladowy¬ wania komory spalania. Na osi odcietych ukladu wspólrzednych jest podana procen¬ towo praca gazów spalinowych na kazdy okres roboczy, oddana przez spaliny po roz¬ prezeniu sie do danego stanu. Na linji rzed¬ nych sa podane procentowo szybkosci prze¬ plywajacych strumieni w odniesieniu do naj¬ wiekszej szybkosci strumieni gazów spali¬ nowych, jaka wogóle wystepuje. Przebieg tej krzywej uwidocznia, ze spadek szybkosci strumieniowej na wiekszej czesci okresu ro¬ boczego podczas oddawania pracy odbywa sie stosunkowo powoli. Jednakze taki prze¬ bieg spadku szybkosci strumieniowej jest niekorzystny zarówno w odniesieniu do -skutku uzytecznego dyszy, jak i w odniesie¬ niu do skutku uzytecznego wirnika lopatko¬ wego.Przebieg krzywej na wykresie fig. 2 u- widocznia wplyw, jaki wywiera spadek szyb¬ kosci strumieniowej na skutek uzyteczny wirnika lopatkowego turbiny. Na linji od¬ cietych podany jest stosunek miedzy szyb¬ koscia obwodowa wirnika i szybkoscia stru¬ mieniowa spalin, a na linji rzednych poda¬ ny jest skutek uzyteczny turbiny. Wycia¬ gnieta linja pelna krzywa uzmyslawia war¬ tosci skutków uzytecznych w odniesieniu do dwuwiencowego wirnika, a krzywa wycia¬ gnieta linja kreskowana — te same warto¬ sci w odniesieniu do jednowiencowego wirni¬ ka turbiny.Majac na uwadze wady, uwidocznione na wykresach zapomoca tych krzywych, dzieli sie w mysl wynalazku calkowita ilosc gazów spalinowych, wytworzonych w ciagu jednego okresu roboczego w danej komorze spalania, na odpowiednie ilosci czesciowe w postaci czastkowych dawek, które dopro¬ wadza sie do dysz z odpowiednio dobrane- mi stopniami rozszerzenia, przystosowane- mi do róznych czesciowych ilosci spalin w dawce. Oprócz tego ilosc gazów spalinowych czesciowej dawki musi byc przeprowadza¬ na tylko przez jeden uklad wirnika lopat¬ kowego, którego szybkosc obwodowa jest dostosowana do szybkosci strumieniowych, zuzytkowywanych w tym wirniku czescio¬ wych ilosci dawki gazów spalinowych.Na fig. 1 uwidoczniony jest przebieg pra¬ cy spalin sposobem wedlug wynalazku w tym przypadku, gdy gazy spalinowe, wy¬ tworzone w ciagu jednego okresu robocze¬ go w danej komorze spalania, zostaja zu¬ zytkowane w czterech róznych dawkach.Najpierw zostaje zuzytkowana dawka / na przestrzeni miedzy stanami spalin / i 2, na¬ stepnie dawka // na przestrzeni miedzy sta¬ nami spalin 2 i 3, potem dawka III na prze¬ strzeni miedzy stanami spalin 3 i 4, a wresz¬ cie dawka IV na przestrzeni od stanu 4.Szybkosc strumienia dawki / jest wieksza, niz szybkosc strumienia dawki //, szybkosc zas strumienia dawki // jest wieksza, niz - 6 -szybkosc strumienia dawki /// i wreszcie szybkosc strumienia dawki /// jest wieksza, niz szybkosc strumienia dawki IV. W celu zachowania tego samego skutku uzytecznego dyszy i wirnika lopatkowego przy zuzytko¬ waniu dawki-//, jaki otrzymujemy przy zu¬ zytkowaniu dawki /, musi byc zastosowany inny stopien rozszerzenia dyszy, w której jest przerabiana dawka //, a mianowicie stopien ten musi byc mniejszy, niz stopien rozszerzenia dyszy, w której przerabiana jest dawka /. Tak samo szybkosc obwodo¬ wa ukladu lopatek wirnika zuzytkowujacych dawke // winna byc inna, a mianowicie, w celu osiagniecia tak samo korzystnego sto¬ sunku miedzy szybkoscia obwodowa i szyb¬ koscia strumienia spalin, szybkosc obwodo¬ wa musi byc mniejsza, niz szybkosc obwo¬ dowa ukladu lopatek wirnika, zuzytkowuja¬ cych dawke /. Taka sama zaleznosc musi miec miejsce takze w odniesieniu do dawek // i ///, wzglednie /// i IV. Wedlug stoso¬ wanych dotychczas sposobów pracy turbin dla calej ilosci gazów spalinowych danej ko¬ mory spalania, a mianowicie dla calej su¬ my dawek / + // + /// + IV, przewidzia¬ na byla tylko jedna dysza i jeden uklad lo¬ patek wirnika, przyczem praca spalin odby¬ wala sie przy jednem przeciwcisnieniu, a w tym przypadku dany stopien rozszerzenia dyszy wzglednie dana szybkosc obwodowa wirnika zapewniala najlepszy skutek uzy¬ teczny tylko przy pewnej okreslonej szyb¬ kosci strumienia spalin, wskutek czego przy wystepujacych dla poszczególnych ilosci spia- lin róznych szybkosciach strumieni przeply¬ wowych, powstawaly równiez pewne odchy¬ lenia od tego najlepszego skutku uzyteczne¬ go. W mysl niniejszego wynalazku w ukla¬ dach dysz i lopatek wirników, w których zo¬ staja zuzytkowywane poszczególne dawki /, //, /// i IV, tak sie dobiera stopien rozsze¬ rzenia dysz i szybkosci obwodowe wirników, w odniesieniu do szybkosci strumieniowych przeplywajacych spalin, ze podczas calego rozprezania osiaga sie jednolity skutek uzy¬ teczny, wartosc którego podlega tylko nie- znacznem wahaniom.Wspomniano juz powyzej, ze uklad lo¬ patek wirnika, zuzytkowujacych dawke //, winien miec inna, mianowicie mniejsza szyb¬ kosc obwodowa, niz uklad lopatek wirnika, zuzytkowujacy dawke /; odnosi sie to, oczy¬ wiscie, w wiekszej jeszcze mierze do ukladu lopatek wirnika, zuzytkowujacego dawke///, w odniesieniu do ukladu lopatek wirnika, zu¬ zytkowujacego dawke /. Podczas gdy róz¬ nica w szybkosciach strumieniowych dawek / i /// moze byc opanowana tylko przez zasto¬ sowanie zmienionych szykosci obwodowych odnosnych wirników, róznica ta w odniesie¬ niu do dawek / i // wzglednie /// i IV jest tak mala, ze róznica, jaka wystepuje wedlug wykresów krzywych na fig. 2 miedzy skut¬ kami uzytecznemi jedno- i dwuwiencowych wirników lopatkowych, moze byc wyzyskana przy zachowaniu tego samego stosunku szyb¬ kosci obwodowej i strumieniowej, w celu opanowania tej róznicy przy jak najwiek- szem uproszczeniu wykonania turbiny. Jed- nowienoowy wirnik lopatkowy zapewnia bo¬ wiem przy mniejszej szybkosci strumienio¬ wej w przyblizeniu taki sam skutek uzy¬ teczny, jak dwuwiencowy wirnik lopatko¬ wy, który przy tej samej szybkosci obwodo¬ wej przerabia gazy spalinowe o wiekszej szybkosci strumieniowej. Wobec tego dysze o róznych stopniach rozszerzenia, zuzytkowu- jace dawki / i // wzglednie /// i IV, nie mu¬ sza zasilac wirników o róznych szybkosciach obwodowych, lecz wystarcza zasloniecie tyl¬ nych wienców ^ kilkuwiencowych wirnikach wzglednie drugiego wienca w dwuwienco¬ wych wirnikach wpoblizu dyszy, która do¬ prowadza dawke // wzglednie IV gazów spalinowych, gdy tymczasem wszystkie wien¬ ce lopatkowe jednego wirnika zuzytkowuja dawke / wzglednie ///.Na fig. 3—5 przedstawiono turbine, w której zostaly zastosowane opisane powyzej urzadzenia, umozliwiajace znaczne upro¬ szczenie jej budowy. — 7 —W turbinie powyzszej liczba 16 oznaczo¬ no zawór wylotowy komory spalania 20, przez który jest doprowadzana czesciowa ftkwka / spalin bezposrednio po wzbuchu do dyszy 21 o stosunkowo znacznem rozszerze¬ niu/Zawór wylotowy 16 otwiera sie wiec w obwili, odpowiadajacej punktowi 1 na wy¬ kresie fig. 1 i zamyka sie w chwili, odpowia¬ dajaefej puriktowi 2 na tym wykresie. Gazy spalinbwe, doprowadzane zapomoca dyszy 21, zasilaja dwuwiencowy wirnik lopatkowy kola Curtisa 26, przyczem miedzy wiencami ldpatkowemi tego wirnika znajduja sie lo¬ patki kierownic, powodujace konieczna zmia¬ ne kierunku przeplywu gazów spalinowych.Po zamknieciu zaworu wylotowego 16, w chtoili, odpowiadajacej punktowi 2 na wy¬ kresie fig. 1, otwiera sie nastepny zawór wy¬ lotowy 17, przez który doprowadzana jest dawka // do dyszy 22, skierowujacej spali¬ ny do lopatek wirnika 26, przyczem dysza 22 posiada mniejszy stopien rozszerzenia, niz dysza 21 odpowiednio do zmniejszonej szybkosci strumieniowej dawki //. Poniewaz wirnik 26 posiada przed dysza 22 taka sama szybkosc obwodowa, jak przed dysza 21, a oprócz tego ma byc uzyskane w mysl wy¬ nalazku dostosowanie tej szybkosci obwodo¬ wej do zmniejszonej szybkosci strumienio¬ wej gazów spalinowych, wiec tylny, drugi szereg lopatek tego wirnika jest zabezpieczo¬ ny przed doplywem don gazów spalinowych z dyszy 22 zapomoca zaslony 28, osadzonej w przestrzeni miedzy wiencami lopatkowemi wzamian kierownic 27. W ten sposób tylko pierwszy wieniec lopatkowy kola Curtisa 26 jest zasilany spalinami dawki //, przyczem zgodnie z przebiegiem krzywych, uzmysla¬ wiajacych przebieg skutków uzytecznych na fig. 5, osiaga sie w tym przypadku taki sam skutek uzyteczny, jaki uzyskuje sie przed dysza 21 w przypadku zasilania wszystkich wienców lopatkowych tego wirnika zapomo¬ ca gazów spalinowych o wiekszych szybko¬ sciach strumieniowych. W chwili, odpowia¬ dajacej punktowi 3 na wykresie fig. 1, zamy¬ ka sie zawór wylotowy 17 i otwiera sie jed¬ noczesnie zawór wylotowy 18, przez który doprowadzana jest dawka /// gazów spali¬ nowych do dyszy 23, skierowujacej strumien tych gazóiW do dwuwiencowego wirnika kola Curtisa 29. W tem kole zmiana kierunku przeplywu gazów spalinowych odbywa sie równiez zapomoca szeregu lopatek kierow¬ niczych 30. Szybkosci strumieniowe dawki /// sa mniejsze w odniesieniu do szybkosci strumieniowych dawek I i //, tak ze w tym przypadku potrzebne jest nietylko znaczne zmniejszenie stopnia rozszerzenia odnosnej dyszy 23, lecz t^kze odpowiednie zmniejsze¬ nie szybkosci obwodowej wirnika kola Cur¬ tisa 29. Gdy wirniki kól 26 i 29 sa sprze¬ gniete ze soba zapomoca wspólnego walu (fig. 4 i 5), osiagniecie zmniejszenia szybko¬ sci obwodowej drugiego wirnika kola 29 moze byc przeprowadzone przez odpowied¬ nie zmniejszenie srednicy tego wirnika w odniesieniu do srednicy wirnika kola 26, co uwidoczniono na rysunku (fig. 4 i 5). W chwili, odpowiadajacej punktowi 4 na wy¬ kresie fig. 1, zamyka sie wreszcie zawór wy¬ lotowy 18, a otwiera sie jednoczesnie zawór wylotowy 19. Gazy spalinowe doplywaja do pierwszego szeregu lopatek wirnika kola Curtisa 29 poprzez dysze 24, drugi zas skraj¬ ny szereg lopatek tego dwuwiencowego kola 29 jest odciety przed zasilaniem gazami apa- linowemi zapomoca zaslony 25. Dysza 24 posiada tylko nieznaczny stopien rozszerze¬ nia lub wcale nie posiada rozszerzenia, po¬ niewaz bezposrednio po chwili, odpowiada¬ jacej punktowi 4 na wykresie fig. 1, czyli po uzyskaniu stosunkowo bardzo malego spad¬ ku cisnienia, nastepuje przedmuchiwanie tur¬ biny, wskutek czego dysza 24 sluzy glów¬ nie do usuwania resztek spalin z komory spalania 20.Na fig. 6 i 7 uwidoczniono przekrój po¬ dluzny dwu dalszych odmian wykonania turbiny, w których pierwsza wysokoprezna dawka gazów spalinowych, wytworzonych w ciagu jednego okresu roboczego w danej ko- — 8 —morze spalania, zostaje zuzytkowana w dwóch niezaleznych ilosciach czesciowych, odpowiednio do pozadanego spadku cisnie¬ nia, w dwóch stopniach cisnienia turbiny, a niskoprezna dawka spalin bez stopniowania spadku cisnienia — w jednym tylko stopniu cisnienia turbiny, dostosowanym do stanu tych spalin.W lurbinach spalinowych wedlug fig. 6 i 7 liczba 31 oznacza komore spalania, do której paliwo jest doprowadzane przez za¬ wór paliwowy 32. Powietrze doplywajace jednoczesnie przez zawór 33 rozpyla pali¬ wo, wskutek czego w komorze spalania 31 tworzy sie latwopalna mieszanka paliwowa, zapalana zapomoca odpowiednich zapalni¬ ków. Bezposrednio po wzbuchu w komorze spalania 31 otwiera sie zawór wylotowy 34.Wysokoprezne gazy spalinowe przeplywaja dysza 35 do dwuwiencowego wirnika kola Curtis'a 36, w którym niezbedne odwrócenie kierunku przeplywu strumienia gazów spa¬ linowych uzyskuje sie zapomoca szeregu lo¬ patek kierowniczych 37. W dyszy 5 tej tur¬ biny (fig. 6) nastepuje jednak tylko czescio¬ we rozprezenie spalin, przyczem dysza 38, przez która sa doprowadzane gazy spalino¬ we do drugiego dwuwiencowego wirnika ko¬ la Curtis'a 39a z wiencem lopatek kierowni¬ czych 40 do odwracania kierunku przeply¬ wu spalin, jest tak dobrana, ze w przeloto¬ wym zbiorniku 41 do wyrównywania cisnie¬ nia czesciowo rozprezonych spalin, powstaje pewne okreslone cisnienie posrednie. Za¬ warta przy tern cisnieniu posrednim w ga¬ zach spalinowych energja potencjalna jest przeksztalcona w dyszy 38 na szybkosc, od¬ dajac przy pomocy kola Curtis'a 39a swa moc na wspólny wal 42 turbiny. Gazy wy¬ lotowe, rozprezone do cisnienia atmosferycz¬ nego, uchodza nazewnatrz kanalem 43. Sko¬ ro preznosc gazów spalinowych w komorze spalania 31 maleje w takim stopniu, iz po¬ dzial spadku cisnienia na dwa stopnie jest nieekonomiczny, nalezy zamknac zawór wy¬ lotowy 34, a otworzyc zawór wylotowy 45.Gazy spalinowe przeplywaja wówczas przez dysze 46 bezposrednio na diwuwiencowy wir* nik kola Curtisa 39, w którym zostaja roz¬ prezone az do cisnienia atmosferycznego, poczem przeplywaja przez kanal wylotowy 44 nazewnatrz. Skoro preznosc gazów spali¬ nowych w komorze spalania 31 zmaleje do cisnienia powietrza, znajdujacego sie pi-zed zaworem 47, wówczas otwiera sie zawór 47 do powietrza przedmuchowego, które usuwa reszte gazów spalinowych z komory spala¬ nia 31 przez otwarty w dalszym ciagu za¬ wór wylotowy 45. Nastepnie zamyka sie za¬ wór wylotowy 45, a, -przez paliwowy prze^ wód 48 i powietrzny przewód 49 doprowa¬ dza sie do komory spalania 31 w opisany wyzej sposób nowa dawke paliwa i powie¬ trza spalania. - Uruchomienie opisanej powyzej turbiny odbywa sie w ten sposób, ze wysokosprezo- na dawka gazów spalinowych, wytworzo¬ nych w komorze spalania 31 w ciagu jednego okresu roboczego, zostaje pobrana z tej ko¬ mory i odplywa po otwarciu zaworu wyloto¬ wego 34 do dwu kolejnych stopni cisnienia' 36 i 39a turbiny, w których zostaje zuzytko¬ wana. W ten sposób otrzymuje sie wiec stopniowany spadek cisnienia dawki wyso- kosprezonych gazów spalinowych, pobranych przez zawór wylotowy 34 przy odpowied- niem zmniejszeniu szybkosci strumieniowych, których stosunek do szybkosci obwodowej wirników lopatkowych kól Curtisa 36 i 39a turbiny zostaje okreslony przez odpowied¬ nie dobranie posredniego cisnienia w przelo-' towym zbiorniku 41 do wyrównywania ci¬ snienia, wskutek czego podczas zuzytkowa¬ nia tej dawki gazów spalinowych zarówno w wiencach lopatkowych 36 pierwszego stop¬ nia cisnienia, jak i w wiencach lopatkowych 39a drugiego stopnia cisnienia, osiaga sie do-* bra sprawnosc. Natomiast dawka niskospre-' zonych gazów spalinowych, pobrana poprzez zawór wylotowy 45, zostaje zuzyta tylko w jednym stopniu cisnienia turbiny, a miano¬ wicie w wirniku lopatkowym kola Curtisa — 9 —39. Stopien rozszerzenia dyszy 46 i szybkosc obwodowa 'wienca lopatkowego 39 turbiny jest przytem oczywiscie tak dobrany, ze pod¬ czas zuzytkowania dawki niskosprezonych gazów spalinowych w wiencu lopatkowym kola Curtisa 39, skad wyplywaja one nastep¬ nie nazewnatrz przez zawór wylotowy 45, osiaga sie równiez dobra sprawnosc.Odmiana turbiny, uwidoczniona na fig. 7, jest znacznie uproszczona w porównaniu z turbina w wykonaniu wedlug fig. 6. W tur¬ binie wedlug fig. 7 dysze 35 i 38 wzglednie wience lopatkowe 36, 39 sa wlaczone w sze¬ reg, stanowiac dwa stopnie cisnienia turbiny, a dysza 46 wzglednie wieniec lopatkowy 39 stanowi jeden odrebny stopien cisnienia tur¬ biny, przyczem obydwa wirniki turbiny sa sprzegniete ze soba zapomoca wspólnego wa¬ lu 42. Mozna równiez dostosowac stopien rozszerzenia dyszy 38 do ukladu lopatek, który jest zupelnie niezalezny od ukladu lo¬ patek dostosowanych do stopnia rozszerze¬ nia dyszy 46. Mozna takze polaczyc zawór 47 z zaworem 45 w jeden wspólny zawór, wskutek czego przedmuchiwanie i zasilanie komory spalania 31 swiezem powietrzem od¬ bywac sie bedzie przy jednakowem cisnie¬ niu i w jednem przebiegu.Sposób pracy turbiny, odnoszacy sie do podzialu przebiegu rozprezenia spalin na dwa stopnie cisnienia i przy niezaleznych dawkach, jest oczywiscie ten sam w przy¬ padku zastosowania kilku stopni cisnienia i kilku dawek. W kazdym z tych przypadków mozliwe jest pewne uproszczenie, polegaja¬ ce na tern, ze wysokosprezone dawki zasila¬ ja lopatki wszystkich wirników, wlacznie z wirnikiem ostatniego stopnia cisnienia turbi¬ ny, przeznaczonego do zuzytkowania nisko¬ sprezonych dawek jako jedyny stopien ci¬ snienia, czyli, ze zawsze moze byc zastoso¬ wany przynajmniej jeden wspólny uklad lo¬ patek.Wedlug wynalazku moze byc takze jed¬ na z wytsokosprezonych dawek zuzytkowa¬ na w kilku stopniach cisnienia, druga mniej sprezona dawka spalin w kilku stopniach ci¬ snienia, lecz o mniejszej liczbie stopni, pod¬ czas gdy trzecia dawka wzglednie dalsze dawki spalin zostaja zuzytkowane tylko w jednym stopniu cisnienia. Mozna takze zu- zytkowywac dawki gazów spalinowych o stopniowanej szybkosci strumieniowej w róz¬ nych stopniach cisnienia, podczas igdy dopie¬ ro nastepne dawki spalin zostaja zuzytko¬ wane w jednym tylko stopniu cisnienia. PL
Claims (1)
1. PL
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL21460B1 true PL21460B1 (pl) | 1935-05-31 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE602005001986T2 (de) | Gasturbinentriebwerk mit Statorschaufel mit einstellbarer Durchströmung | |
| US7877980B2 (en) | Convertible gas turbine engine | |
| US8495883B2 (en) | Cooling of turbine components using combustor shell air | |
| US10808933B2 (en) | Turbine stage cooling | |
| US3280555A (en) | Gas turbine plant | |
| US7096674B2 (en) | High thrust gas turbine engine with improved core system | |
| US3353351A (en) | Aerofoil-shaped fluid-cooled blade for a fluid flow machine | |
| US20160347463A1 (en) | Adaptive aircraft engine and aircraft having an adaptive engine | |
| US20160273363A1 (en) | Engine component | |
| US20170009653A1 (en) | Nacelle anti-ice system and method with equalized flow | |
| JP2008151135A (ja) | 流量調節ファンを備えたタービンエンジンとその動作方法 | |
| JP2002242697A (ja) | タービンエンジン燃焼器に空気を供給するための方法及び装置 | |
| US20120174593A1 (en) | Blades in a turbine section of a gas turbine engine | |
| EP3415725A2 (en) | Flow modulating airfoil apparatus | |
| US7788899B2 (en) | Fixed nozzle thrust augmentation system | |
| CA2794035C (en) | Axial compressor for fluid-flow machines | |
| EP3543505B1 (en) | Intercooled cooling air with combined features | |
| PL21460B1 (pl) | Wybuchowa turbina spalinowa z kilkoma stopniami cisnienia, rozmieszczonemi po obu stronach jednej lub kilku komór spalania do zuzytkowywania gazów spalinowych, podzielonych pod wzgledem ilosci na kilka oddzielnych dawek, oraz sposób pracy powyzszej wybuchowej turbiny spalinowej. | |
| US7093446B2 (en) | Gas turbine engine having improved core system | |
| US10858996B2 (en) | Gas turbine startup method and device | |
| EP3351767B1 (en) | Intercooled cooling air system with bypass | |
| GB805418A (en) | Jet propulsion plant | |
| Gorelov | 3D Investigation of Film Cooling Effectiveness for Nozzle Vane Platform of High Pressure Turbine with “Meridian Constriction” and Laidback Fan-Shaped Film-Cooling Holes | |
| US20240280050A1 (en) | Gas turbine engine with bleed diffuser baffles | |
| US20080127630A1 (en) | Turbine for application to pulse detonation combustion system and engine containing the turbine |