RU2126906C1

RU2126906C1 - Transport two-shaft and three-shaft gas-turbine engines (variants)

Info

Publication number: RU2126906C1
Application number: RU97108483A
Authority: RU
Inventors: М.И. Весенгириев; Н.М. Серебренникова; А.М. Весенгириев
Original assignee: Весенгириев Михаил Иванович; Серебренникова Наталья Михайловна; Весенгириев Андрей Михайлович
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 1999-02-27

Abstract

FIELD: gas-turbine engines. SUBSTANCE: transport two-shaft and three-shaft gas-turbine engines have an intake with an air cleaner made in the form of a gauze, stator with a coolant jacket, rotor of centrifugal compressor with a turbine and supports. The turbocompressor rotor is centrifugal, with one hub, on one disk, and the turbine is removed to the periphery. The power turbine is centrifugal, multistage, nozzle windows according to the number of engine combustion chambers are made on the stator in circumference. EFFECT: enhanced economical efficiency at manufacture. 4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям газотурбинных двигателей, а именно к транспортным - роторным двигателям, и может в качестве силовой установки широко применяться на всех видах транспортных средств. The invention relates to the construction of gas turbine engines, namely to transport - rotary engines, and can be widely used as a power plant on all types of vehicles.

Известен воздушно-реактивный роторный двигатель, содержащий статор, установленный на валу ротор с камерами сгорания и выхлопными соплами, систему дозированной подачи воздуха и топлива, систему зажигания. /А.с. СССР, N 1719695, F 02 K 11/00. 1992 г./ [1]. Known air-jet rotary engine containing a stator mounted on the shaft of the rotor with combustion chambers and exhaust nozzles, a dosed air and fuel supply system, ignition system. / A.s. USSR, N 1719695, F 02 K 11/00. 1992 / [1].

Недостатком данного двигателя является: отсутствие собственного компрессора, турбины, имеет ненадежную систему подачи топлива, воздуха, низкую мощность и т.д. The disadvantage of this engine is: the lack of its own compressor, turbine, has an unreliable fuel, air, low power, etc.

Известен авиационный двухвальный двигатель, содержащий ротор свободной силовой турбины, ротор турбокомпрессора, где частота вращения ротора турбокомпрессора связана с режимом работы двигателя, а частота вращения ротора свободной турбины поддерживается в режиме вращения винта. /Б.А. Соловьева, "Устройство и эксплуатация силовых установок самолетов", стр. 100, Москва, "Транспорт", 93 г./ [2]. Known aircraft twin-shaft engine containing a rotor of a free power turbine, a rotor of a turbocompressor, where the rotational speed of the rotor of the turbocompressor is associated with the engine, and the rotational speed of the rotor of the free turbine is maintained in the rotation mode of the screw. / B.A. Soloviev, "The device and operation of aircraft power plants", p. 100, Moscow, "Transport", 93 g. / [2].

К недостаткам данного двигателя следует отнести: невозможность его использования в силу конструктивных особенностей в качестве силовой установки на всех видах транспортных средств, например на автомобильном, при этом имеет неприемлемый расход топлива, высокую температуру выхлопных газов, высокий уровень шумности и т.д. The disadvantages of this engine include: the inability to use it due to design features as a power plant on all types of vehicles, such as automobiles, while it has unacceptable fuel consumption, high exhaust gas temperature, high noise level, etc.

Известен турбовентиляторный, трехвальный авиационный двигатель, содержащий вал турбокомпрессора низкого давления, вал турбокомпрессора высокого давления и вал привода вентилятора от турбины низкого давления, которые между собой кинематически не связаны, турбокомпрессор низкого давления и турбокомпрессор высокого давления связаны с режимом работы двигателя, а турбина привода вентилятора работает на второй контур двигателя /Г.С. Скубачевский, "Авиационные газотурбинные двигатели", стр. 10, Москва "Машиностроение", 1981 г./ [3]. Known turbofan, three-shaft aircraft engine containing a low pressure turbocompressor shaft, a high pressure turbocompressor shaft and a fan drive shaft from a low pressure turbine that are not kinematically interconnected, a low pressure turbocompressor and a high pressure turbocompressor are connected to the engine operation mode, and a fan drive turbine works on the second circuit of the engine / G.S. Skubachevsky, "Aircraft gas turbine engines", p. 10, Moscow "Engineering", 1981 / [3].

Недостатком данного двигателя является его конструктивная непригодность для работы в качестве силовой установки на наземном транспорте, высокая шумность, отсутствие регенератора на выхлопном устройстве, большой расход топлива и т.д. The disadvantage of this engine is its structural unsuitability for operation as a power plant on ground transport, high noise, the absence of a regenerator on the exhaust device, high fuel consumption, etc.

Наиболее близким к предлагаемому является транспортный газотурбинный двигатель, содержащий воздухозаборное устройство с воздухоочистителем, статор, ротор с центробежным компрессором и турбиной, вал свободной силовой турбины, камеру сгорания, теплообменник, рубашку охлаждения статора, систему зажигания, подачи топлива и систему пуска двигателя /Г. Н.Рытвинский, "Знакомьтесь двигатель", стр. 41, Москва, "Машиностроение" 1993 г./ [4]. Closest to the proposed one is a transport gas turbine engine containing an air intake device with an air purifier, a stator, a rotor with a centrifugal compressor and a turbine, a free power turbine shaft, a combustion chamber, a heat exchanger, a stator cooling jacket, an ignition system, a fuel supply system and an engine starting system / G. N. Rytvinsky, “Meet the Engine”, p. 41, Moscow, “Mechanical Engineering” 1993 / [4].

Недостатком данного двигателя является то, что из-за неприемлемых для, например, легкового автомобильного транспорта конструктивных особенностей, таких как сложность конструкции, металлоемкость, расход топлива, дороговизна в изготовлении и эксплуатации, габаритные размеры и т.д., он не нашел широкого применения. The disadvantage of this engine is that due to design features unacceptable for, for example, passenger cars, such as structural complexity, metal consumption, fuel consumption, high cost of manufacture and operation, overall dimensions, etc., it did not find wide application .

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании простого, экономичного в изготовлении и в эксплуатации турбокомпрессорного роторного двигателя, который может широко применяться в качестве силовой установки на всех видах транспортных средств взамен поршневых двигателей. The technical problem solved by the invention is to create a simple, economical in the manufacture and operation of a turbocompressor rotary engine, which can be widely used as a power plant on all types of vehicles instead of piston engines.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемый транспортный газотурбинный двухвальный двигатель выполнен в виде статора цилиндрической формы с двумя параллельно друг другу и независимо друг от друга работающими роторами с центробежным компрессором и с центробежными турбинами на своей периферии, где статор выполнен с воздухозаборным устройством, выполненным в виде направляющего аппарата компрессора и воздухоочистителя, в виде сетки перед направляющим аппаратом, и кожуха с окнами для забора воздуха из атмосферы, и разъемно закрепленного на двигателе. По окружности статора выполнены выхлопные сопловые окна по числу камер сгорания у двигателя, к которым на некотором расстоянии от двигателя патрубками крепится выхлопной коллектор с теплообменником-регенератором, где теплообменник разгорожен индивидуально для каждой камеры сгорания, а выхлопной коллектор выполнен из двух половин из листовой стали методом штамповки и сварки. При этом выхлопной коллектор и теплообменник могут устанавливаться радиально или в тендр к статору двигателя. Ротор турбокомпрессора выполнен на одной ступице, на одном диске и на одной плоскости вращения, где и компрессор и турбина выполнены одноступенчатыми центробежными, и на двух опорах свободно вращается на силовом валу двигателя, а турбина вынесена на периферию диска ротора, что дает выгодное плечо рычага по отношению к его опоре. Колесо компрессора с односторонним входом, полуоткрытое с лопастями, загнутыми в направлении вращения, выполнено за одно целое с диском и ступицей, например, из штамповок алюминиевых сплавов. Лопатки центробежной турбины компрессора выполнены охлаждаемыми продувкой воздуха, отбираемого из улитки компрессора по каналу в диске ротора. Крепятся лопатки турбины в пазы "елочка" на диске ротора или выполняются венцом и крепятся к диску болтами. Свободная силовая турбина выполнена центробежной, могоступенчатой с не менее ступенями, чем для расширения газов до атмосферного давления, на периферии диска ротора и ступицей прочно, съемно, например на шпонке, посажена на силовой вал двигателя и свободно вращается на своих двух опорах параллельно диску турбокомпрессора. Лопатки силовой турбины охлаждаются продувкой воздуха по каналу в диске, отбираемого из улитки компрессора. Крепятся турбинные лопатки к диску "елочным" замком или выполняются венцом и крепятся болтами. Для компенсации осевой нагрузки на ротор выполнено в каждом диске ротора отверстие, через которое отбирается сжатый воздух из улитки компрессора. Элементы статора двигателя выполнены из алюминиевых штамповок или собраны из силуминовых отливок. При этом между ступенями турбин выполнены сплошные, охлаждаемые в пазах циркуляцией окружающего воздуха кольцевые перегородки статора, где также выполнены сопловые окна по числу камер сгорания у двигателя, в которых установлены лопатки спрямляющего аппарата статора, которые охлаждаются естественной циркуляцией воздуха в их пазах. Улитка центробежного компрессора и кожух камеры сгорания выполнены одним блоком из листовой стали методом штамповки и сварки, и разъемно закреплен на статоре двигателя между центробежным компрессором и его турбиной на одной с ними плоскости, уплотнение с колесом компрессора выполнено лабиринтным, при этом блок улитки центробежного компрессора и кожуха камеры сгорания состоит не менее чем из одной улитки и одного кожуха камеры сгорания, причем детали и элементы улитки и кожуха взаимно использованы для создания друг друга, а кожух камеры сгорания при этом теплоизолирован, например стеклотканью, от внешне окружающих его деталей, что повышает КПД двигателя. Камера сгорания двигателя выполнена трубчатой - индивидуальной, крепится в теплоизолированном кожухе болтами, температурные расширения компенсируются в сторону головки за счет телескопического ее выполнения. Воздух после регенерации теплообменника подается в каждый кожух камеры сгорания индивидуально у ее сопловой части и противотоком, охлаждая камеру сгорания, поступает в зону горения и на подмешивание. Изготовлена методом штамповки и сварки из жаростойкой листовой стали. Для улучшения охлаждения корпуса статора и повышения КПД двигателя выполнен кожух, штампованный из металла, забор атмосферного воздуха двигателем производится через его окна и направленно обдувает наиболее напряженные по температуре участки статора, кроме того, на статоре выполнены теплообменные ребра - рубашка охлаждения двигателя, которая увеличивает теплообмен статора. Для пуска двигателя предусмотрена система сжатого воздуха, содержащая бортовой ресивер, наполнительную, расходную запорную арматуру, выполненную в виде электромагнитных клапанов и трубками соединенную с проточной частью камер сгорания для пуска двигателя и для наполнения ресивера соединенную с воздухопроводом, перед теплообменником. The problem is solved in that the proposed gas turbine twin-shaft engine is made in the form of a cylindrical stator with two parallel working rotors with a centrifugal compressor and with centrifugal turbines at their periphery, where the stator is made with an air intake made in the form compressor guiding apparatus and air cleaner, in the form of a grid in front of the guiding apparatus, and a casing with windows for air intake from the atmosphere, and detachably fixed ennogo the engine. Around the stator circumference, exhaust nozzle windows are made according to the number of combustion chambers of the engine, to which at some distance from the engine the exhaust manifold with a heat exchanger-regenerator is attached by nozzles, where the heat exchanger is individually separated for each combustion chamber, and the exhaust manifold is made of two halves of sheet steel by the method stamping and welding. In this case, the exhaust manifold and heat exchanger can be installed radially or in a tender to the engine stator. The turbocharger rotor is made on one hub, on one disk and on one plane of rotation, where both the compressor and the turbine are made of single-stage centrifugal, and on two bearings it rotates freely on the motor power shaft, and the turbine is moved to the periphery of the rotor disk, which gives an advantageous lever arm relation to his support. The compressor wheel with a one-way inlet, half-open with blades bent in the direction of rotation, is made in one piece with the disk and the hub, for example, from stampings of aluminum alloys. The blades of a centrifugal compressor turbine are made by cooling by blowing air taken from the compressor scroll through a channel in the rotor disk. The turbine blades are mounted in the Christmas tree grooves on the rotor disk or are made with a crown and are bolted to the disk. A free power turbine is made centrifugal, multi-stage with no less steps than for expanding gases to atmospheric pressure, on the periphery of the rotor disk and the hub it is firmly, removably, for example on a key, mounted on the engine power shaft and rotates freely on its two supports parallel to the turbocompressor disk. The blades of a power turbine are cooled by blowing air through a channel in a disk taken from a compressor scroll. The turbine blades are attached to the disk with a "Christmas tree" lock or are made with a crown and are bolted. To compensate for the axial load on the rotor, a hole is made in each rotor disk through which compressed air is taken from the compressor scroll. The stator elements of the motor are made of aluminum stampings or assembled from silumin castings. At the same time, between the steps of the turbines there are continuous annular stator partitions cooled in grooves by ambient air circulation, where nozzle windows are also made according to the number of combustion chambers of the engine, in which blades of the stator rectifier apparatus are installed, which are cooled by natural air circulation in their grooves. The scroll of the centrifugal compressor and the casing of the combustion chamber are made by one block of sheet steel by stamping and welding, and are detachably mounted on the engine stator between the centrifugal compressor and its turbine on the same plane, the seal with the compressor wheel is labyrinthine, while the scroll block of the centrifugal compressor and the casing of the combustion chamber consists of at least one scroll and one casing of the combustion chamber, the details and elements of the scroll and casing being mutually used to create each other, and the casing of the chamber the combustion is thermally insulated, for example with fiberglass, from externally surrounding parts, which increases the efficiency of the engine. The combustion chamber of the engine is made tubular - individual, fastened in a thermally insulated casing with bolts, thermal expansion is compensated in the direction of the head due to its telescopic implementation. After regeneration of the heat exchanger, air is supplied to each casing of the combustion chamber individually at its nozzle part and countercurrently, cooling the combustion chamber, enters the combustion zone and is mixed. Made by stamping and welding of heat-resistant sheet steel. To improve the cooling of the stator housing and increase the efficiency of the engine, a casing made of metal is made, the intake of atmospheric air by the engine is made through its windows and directionally blows the stator sections most stressed by temperature, in addition, heat exchange fins are made on the stator - an engine cooling jacket, which increases heat transfer stator. To start the engine, a compressed air system is provided, comprising an on-board receiver, filling, consumable shut-off valves made in the form of electromagnetic valves and connected by pipes to the flow part of the combustion chambers to start the engine and connected to the air duct to fill the receiver in front of the heat exchanger.

Поставленная задача для создания транспортного газотурбинного трехвального двигателя решается тем, что двигатель выполнен двусторонним трехвальным - трехроторным, где воздухозаборные устройства с воздухоочистителями выполнены для каждой стороны в виде сетки на воздухозаборном устройстве статора. Свободная силовая турбина выполнена центробежной двусторонней, каждая сторона которой выполнены многоступенчатыми, с не менее ступенями, чем для расширения газов до атмосферного давления, в рассматриваемом двигателе обе стороны турбины - двуступенчатые, на периферии диска ротора ступицей прочно, съемно посаженного на силовой вал двигателя, с опорами на статоре и имеющего возможность для свободного вращения параллельно роторам центробежных турбокомпрессоров, установленных по сторонам свободного силового ротора двигателя и выполненных в виде центробежного компрессора с центробежной турбиной на периферии диска ротора, и своими ступицами на подшипниковых опорах закрепленные на силовом валу двигателя и имеющие возможность независимо друг от друга и от силового ротора работать. Статор выполнен двусторонним, разъемно соединенным по середине болтами, в два ряда цилиндрической формы и с сопловыми окнами по этой окружности по числу камер сгорания у двигателя с каждой его стороны, при этом между ступенями турбин с каждой стороны половин статора выполнены сплошные охлаждаемые пазами в них кольцевые перегородки статора с сопловыми окнами по числу камер сгорания у двигателя, в которых выполнены охлаждаемые естественной циркуляцией воздуха в их пазах лопатки спрямляющего аппарата. Улитка центробежных компрессоров и кожухов камер сгорания с каждой стороны выполнены одним блоком, который разъемно закреплен на каждой стороне половин статора между центробежным компрессором и его турбиной на периферии на одной с ними плоскости. При этом каждый блок улитки и кожуха камеры сгорания состоит не менее чем из одной улитки компрессора и одного кожуха камеры сгорания, причем детали и элементы улитки и кожуха взаимно использованы для создания друг друга, а кожухи камер сгорания выполнены теплоизолированными от внешне окружающих их деталей. Двигатель снабжен регенератором на выхлопном коллекторе, разделен - отгорожен для каждой камеры сгорания индивидуально, выполнен радиально статору или в тендр двигателю, воздух после регенерации в кожух камеры сгорания подается у ее сопловой части и в зону горения и смешения поступает противотоком. Охлаждение двигателя выполнено за счет обдувания статора с теплообменными ребрами на поверхности засасываемым компрессорами из атмосферы под кожух двигателя воздухом. Пуск двигателя производится сжатым воздухом из бортового рессивера. The task to create a gas turbine three-shaft engine is solved by the fact that the engine is made two-sided three-shaft - three-rotor, where the intake devices with air purifiers are made for each side in the form of a grid on the stator intake device. A free power turbine is made centrifugal double-sided, each side of which is multi-stage, with no less steps than for expanding gases to atmospheric pressure, in the engine in question, both sides of the turbine are two-stage, on the periphery of the rotor disk the hub is firmly, removably mounted on the engine power shaft, with supports on the stator and having the ability for free rotation parallel to the rotors of centrifugal turbocompressors installed on the sides of the free power rotor of the engine and made x a centrifugal compressor with a centrifugal turbine rotor disc periphery, and its hub on bearing supports mounted on the power shaft of the motor and able to independently from each other and from the power rotor to operate. The stator is made bilateral, detachably connected in the middle by bolts, in two rows of cylindrical shape and with nozzle windows along this circumference according to the number of combustion chambers of the engine on each side of it, while continuous circular ring grooves are made between the turbine stages on each side of the stator halves stator walls with nozzle windows according to the number of combustion chambers of the engine, in which the blades of the rectifier are cooled by natural air circulation in their grooves. The coil of centrifugal compressors and the casings of the combustion chambers on each side is made by one unit, which is detachably fixed on each side of the stator halves between the centrifugal compressor and its turbine on the periphery on the same plane with them. In this case, each unit of the cochlea and the casing of the combustion chamber consists of at least one compressor casing and one casing of the combustion chamber, the parts and elements of the cochlea and casing being mutually used to create each other, and the casing of the combustion chambers is made insulated from the external parts surrounding them. The engine is equipped with a regenerator on the exhaust manifold, it is individually separated, fenced off for each combustion chamber, made radially to the stator or in the engine tender, air after regeneration is supplied to the combustion chamber casing at its nozzle part and flows countercurrent to the combustion and mixing zone. The engine was cooled by blowing a stator with heat-exchange fins on the surface, sucked in by compressors from the atmosphere under the engine cover with air. The engine is started by compressed air from the airborne receiver.

Предлагаемые двигатели уверенно могут работать во всех отраслях народного хозяйства, заменяя поршневые двигатели, в том числе и на легковом транспорте. The proposed engines can confidently work in all sectors of the economy, replacing piston engines, including in passenger vehicles.

Сущность изобретения показана на чертеже, где на фиг. 1 дана схема общего вида двигателя, вид сбоку; на фиг. 2 - схема общего вида двигателя от воздухозаборника; на фиг. 3 - схема разреза двигателя по А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - схема крепления камеры сгорания в кожухе; на фиг. 5. - схема разреза трехвального двигателя по Б-Б на фиг. 2; на фиг. 6 - схема разреза двухвального двигателя по Б-Б на фиг. 2. The invention is shown in the drawing, where in FIG. 1 shows a diagram of a General view of the engine, side view; in FIG. 2 is a diagram of a general view of an engine from an air intake; in FIG. 3 is a sectional diagram of the engine along AA in FIG. 1; in FIG. 4 is a diagram of a mounting of a combustion chamber in a casing; in FIG. 5. is a sectional diagram of a three-shaft engine in BB in FIG. 2; in FIG. 6 is a sectional diagram of a twin-shaft engine in BB in FIG. 2.

Пример выполнения предлагаемого решения. An example of the implementation of the proposed solution.

Транспортный газотурбинный двухвальный и трехвальный двигатель содержит односторонний статор 1 цилиндрической формы, двусторонний статор 2 цилиндрической формы, образованные невращающимися элементами двигателя с воздухозаборными устройствами 3, снабженными очистителем воздуха в виде сетки 4. Для охлаждения двигателя выполнены теплообменные ребра 5 и кожух 6 с окнами 7 для забора атмосферного воздуха под кожух, который разъемно крепится к двигателю болтами 8, образуя рубашку охлаждения. Выхлопной коллектор 9 с теплообменником-регенератором 10, который на некотором расстоянии от двигателя крепится патрубками 11 и болтами 12 к статору двигателя, к сопловым окнам 13, которых выполнено по числу газовых камер с каждой стороны двигателя. Газы из выхлопного коллектора в атмосферу сбрасываются по патрубку 14. У двустороннего двигателя две стороны статора болтами 15 соединены в один корпус, а у двухвального двигателя противоположная воздухозаборнику сторона закрывается крышкой 16, крепится болтами 17 к статору. Центробежная силовая свободная турбина 18 выполнена в виде диска, на периферии которого закреплены турбинные лопатки 19 в замок "елочка" или выполнены в виде венца и закреплен болтами /на чертеже не показано/ у трехвального двигателя 20 с двух сторон диска, а у двухвального двигателя 21 с одной стороны. При этом силовые турбины выполнены многоступенчатыми для расширения газов до атмосферного давления, своими ступицами 22 прочно, съемно, например на шпонке 23, напрессованные на силовой вал 24, который на опороупорном 25 и опорном 25 подшипниках крепится в статоре двигателя, мощность отбирается с конца вала 27. Для охлаждения лопаток силовой турбины продувкой воздуха и для компенсации осевой нагрузки на ротор турбины выполнено сквозное отверстие 28 и канал 29. Между ступенями турбин выполнены сплошные кольцевые перегородки 30 с пазами 31 для охлаждения их и с сопловыми окнами, где установлены лопатки 32 спрямляющего аппарата статора. На силовой вал двигателя, консольно, ступицей 33, на опороупорном подшипнике 34 и на опорном 35 закреплен ротор центробежного турбокомпрессора 36, у трехвального-двустороннего с каждой стороны, а у двухвального - с одной стороны, которые на периферии ротора выполнены с центробежной одноступенчатой турбиной 37, лопатки 38 которой закреплены на диске в замок "елочка" или выполнены венцом и закреплены болтами. Для охлаждения лопаток турбины и осевой ее разгрузки выполнены сквозное отверстие 39 и канал 40 в диске турбины, уплотнение между роторами выполнено лабиринтным. Центробежный компрессор 41 с полуоткрытым колесом, лопатки 42 изогнуты в направлении вращения. Улитка 43 центробежного компрессора и кожух 44 камеры сгорания 45 выполнены одним блоком, который разъемно закреплен на каждой стороне статора болтами 46, между центробежным компрессором и его турбиной, при этом блок улитки и кожуха камеры сгорания состоит не менее чем из одной улитки и одного кожуха камеры сгорания, а кожух камеры сгорания выполнен с теплоизоляцией 47, камера сгорания крепится к кожуху болтами 48. Воздух из улитки компрессора по теплоизолированному патрубку 49 подается на регенерацию в теплообменник, который перегородками 50 разделен для каждой камеры сгорания, откуда по теплоизолированному обратному патрубку 51 подается к сопловой части 52 кожуха камеры сгорания. Для пуска двигателя выполнен ресивер 53 с наполнительной линией 54, наполнительным электромагнитным клапаном 55 и пусковая линия 56 с пусковым клапаном 57 на каждую сторону двигателя, свеча зажигания 58, форсунка подачи топлива 59. The gas-turbine two-shaft and three-shaft gas turbine engine comprises a cylindrical one-sided stator 1, cylindrical two-sided stator 2 formed by non-rotating engine elements with air intake devices 3 equipped with an air purifier in the form of a grid 4. Heat exchanging fins 5 and a casing 6 with windows 7 for air intake under the casing, which is detachably attached to the engine with bolts 8, forming a cooling jacket. The exhaust manifold 9 with a heat exchanger-regenerator 10, which is fixed at some distance from the engine by nozzles 11 and bolts 12 to the engine stator, to nozzle windows 13, which are made according to the number of gas chambers on each side of the engine. Gases from the exhaust manifold to the atmosphere are discharged through the nozzle 14. In a two-sided engine, the two sides of the stator are bolted 15 to one body, and for the twin-shaft engine, the side opposite the air intake is closed by a cover 16, bolted 17 to the stator. The centrifugal power free turbine 18 is made in the form of a disk, on the periphery of which turbine blades 19 are fixed in a herringbone lock or made in the form of a crown and bolted / not shown in the drawing / for a three-shaft engine 20 on both sides of the disk, and for a two-shaft engine 21 one side. In this case, the power turbines are multi-stage for expanding gases to atmospheric pressure, with their hubs 22 firmly, removably, for example, on the key 23, pressed onto the power shaft 24, which is mounted on the support 25 and support 25 bearings in the motor stator, power is taken from the shaft end 27 To cool the blades of the power turbine by blowing air and to compensate for the axial load on the turbine rotor, a through hole 28 and channel 29 are made. Continuous annular partitions 30 with grooves 31 for cooling are made between the steps of the turbines and their nozzle windows, where the blades 32 of the stator rectifier apparatus are installed. A rotor of a centrifugal turbocharger 36 is fixed on a motor power shaft, cantilever, by a hub 33, on a thrust bearing 34 and on a support 35, on a three-shaft-two-sided on each side, and on a two-shaft — on one side, which are made on the rotor periphery with a centrifugal single-stage turbine 37 , the blades 38 of which are mounted on a disk in the herringbone lock or are made with a crown and are fixed with bolts. For cooling the turbine blades and its axial unloading, a through hole 39 and a channel 40 in the turbine disk are made, the seal between the rotors is labyrinthine. A centrifugal compressor 41 with a half-open wheel, the blades 42 are curved in the direction of rotation. The scroll 43 of the centrifugal compressor and the casing 44 of the combustion chamber 45 are made by one block, which is detachably fixed on each side of the stator by bolts 46, between the centrifugal compressor and its turbine, while the block of the cochlea and the casing of the combustion chamber consists of at least one scroll and one casing of the chamber of combustion, and the casing of the combustion chamber is made with heat insulation 47, the combustion chamber is attached to the casing by bolts 48. Air from the compressor scroll through a thermally insulated pipe 49 is fed to regeneration in a heat exchanger, which is 50 is separate for each combustion chamber, from where it is fed through a thermally insulated return pipe 51 to the nozzle portion 52 of the casing of the combustion chamber. To start the engine, a receiver 53 is made with a filling line 54, a filling solenoid valve 55, and a starting line 56 with a starting valve 57 on each side of the engine, a spark plug 58, and a fuel supply nozzle 59.

Транспортный газотурбинный двухвальный и трехвальный двигатель работает следующим образом. Transport gas turbine twin-shaft and three-shaft engine operates as follows.

Для пуска двухвального 21 или трехвального 20 двигателя в каждую камеру сгорания 45 подают искровое или калильное зажигание по свече 58 и через форсунку 59 топливо, из ресивера 53 по пусковой линии 56, и через пусковой клапан 57 сжатый воздух, в результате в камере сгорания 45 происходит нормальное горение топливовоздушной смеси и расширение газов в сторону турбины 37 ротора турбокомпрессора 35, через сопловую часть 52 камеры сгорания 45. Газы отдавая, свою кинетическую энергию на лопатках 38 турбины 37 центробежного компрессора 41, расширяются в сопловых окнах 13 и двигатель начинает работать. При этом у трехвального двигателя 20 не обязательно пускать сразу обе стороны двигателя или же, например, при холостом-порожнем пробеге транспортного средства двигатель 20 нормально может работать на одной из своих сторон турбокомпрессоров 35, что повышает КПД двигателя 20. To start a two-shaft 21 or three-shaft 20 engine, spark or ignition ignition is supplied to each combustion chamber 45 through a candle 58 and fuel through a nozzle 59, from the receiver 53 along the start line 56, and through the start valve 57, compressed air, as a result, occurs in the combustion chamber 45 normal combustion of the air-fuel mixture and expansion of gases towards the turbine 37 of the rotor of the turbocharger 35, through the nozzle portion 52 of the combustion chamber 45. Giving away the kinetic energy on the blades 38 of the turbine 37 of the centrifugal compressor 41, expand in the nozzle windows 13 and the engine starts to work. At the same time, it is not necessary for the three-shaft engine 20 to start both sides of the engine at once or, for example, when the vehicle is idle-empty, the engine 20 can normally work on one of its sides of the turbochargers 35, which increases the efficiency of the engine 20.

Но при необходимости вторая сторона двигателя 20 легко запускается вышеописанным образом. Для наполнения ресивера 53 сжатым воздухом открывают электромагнитный клапан 55 на линии 54 и при наполнении ресивера 53 оба клапана закрывают до следующего пуска двигателя. But if necessary, the second side of the engine 20 is easily started in the manner described above. To fill the receiver 53 with compressed air, open the solenoid valve 55 on line 54 and when filling the receiver 53, both valves are closed until the next engine start.

В последующей работе двигателя 20 или 21 атмосферный воздух засасывается через окна 7 в кожухе 6, который направленной струей охлаждает наиболее напряженные по температуре части двигателя, например сплошные перегородки статора 30 между ступенями турбин, через пазы 31 или лопатки спрямляющего аппарата 32 в их пазах и ребра 5 рубашки охлаждения двигателя. Затем немного подогретый воздух через воздухоочиститель 4 воздухозаборным устройством 3 направляется на лопатки 42 центробежного компрессора 41, откуда с повышением примерно в шесть раз воздух поступает в улитку 43 компрессора 41 и по патрубку 49 подается на регенерацию теплообменника 10, откуда сжатый горячий воздух по патрубку 51 подается к сопловой части 52 с теплоизоляцией 47 кожух 44 камеры сгорания 45, и противотоком, охлаждая камеру сгорания 45 поступает в зону горения и смешения, куда так же подается топливо через форсунку 59 и зажигание через свечу 58, где воздух смешивается с топливом и происходит горение. Далее газы, расширяясь, отдают свою кинетическую энергию сначала на одноступенчатой турбине 37 центробежного компрессора 41, затем на лопатках 19 двухступенчатой силовой турбины 18 и через сопловые окна 13, через патрубки 11 газы поступают в выхлопной коллектор 9 с теплообменником 10, который разгорожен перегородками 50 для каждой камеры сгорания 45 индивидуально, чем ликвидируется возможность перераспределения сжатого воздуха по камерам сгорания 45. Затем сравнительно холодные выхлопные газы по патрубку 14 отводятся в атмосферу. Турбинные лопатки 38 ротора компрессора 36 и турбинные лопатки 19 свободной силовой турбины 18 охлаждаются продувкой сжатого воздуха, отобранного из улитки 43 компрессора 41 по сквозным отверстиям 28 и 39 и по каналам 29 и 40, поданным к ним, этим же воздухом производится компенсация осевой нагрузки роторов двигателя 20 и 21. Для остановки двигателя отключают подачу топлива и зажигания. Мощность у предлагаемого двигателя, как и у всякого газотурбинного двигателя, может быть весьма значительной, при сравнительно малом весе и малых габаритах, простоте в изготовлении и эксплуатации, нетребовательности к высоким качествам топлива и экономичном его расходовании, практически в полном отсутствии трущихся деталей, а следовательно и системы смазки, сравнительно низкой шумности, что достигается за счет изолированности всех вращающихся деталей двигателя и полном расширении выхлопных газов до атмосферного давления. Предлагаемый двигатель 20 и 21 имеет высокий КПД за счет полной реализации тепла от сгораемого в камерах сгорания топлива турбинами, затем регенератором на выхлопном коллекторе и кожухом 6 для охлаждения двигателя при воздухозаборе из атмосферы, и наконец в результате того, что двусторонний двигатель 20 при необходимости может работать лишь на одной из своих сторон. In the subsequent operation of the engine 20 or 21, atmospheric air is sucked in through the windows 7 in the casing 6, which directs the cooling of the most stressed parts of the engine, for example, the solid partitions of the stator 30 between the turbine stages, through the grooves 31 or the blades of the rectifier 32 in their grooves and ribs 5 engine cooling shirts. Then, slightly warmed air through the air purifier 4 by the air intake device 3 is sent to the blades 42 of the centrifugal compressor 41, from where, with an increase of about six times, the air enters the scroll 43 of the compressor 41 and is supplied through the pipe 49 to the regeneration of the heat exchanger 10, from where the compressed hot air is supplied through the pipe 51 to the nozzle part 52 with thermal insulation 47, the casing 44 of the combustion chamber 45, and countercurrently cooling the combustion chamber 45 enters the combustion and mixing zone, where fuel is also supplied through the nozzle 59 and ignition through candle 58, where air mixes with fuel and combustion occurs. Further, the gases, expanding, give off their kinetic energy first on a single-stage turbine 37 of the centrifugal compressor 41, then on the blades 19 of the two-stage power turbine 18 and through the nozzle windows 13, through the nozzles 11, the gases enter the exhaust manifold 9 with a heat exchanger 10, which is enclosed by partitions 50 for each combustion chamber 45 individually, thereby eliminating the possibility of redistributing compressed air through the combustion chambers 45. Then, relatively cold exhaust gases through the pipe 14 are discharged into the atmosphere. The turbine blades 38 of the compressor rotor 36 and the turbine blades 19 of the free power turbine 18 are cooled by blowing compressed air taken from the scroll 43 of the compressor 41 through the through holes 28 and 39 and through the channels 29 and 40 supplied to them, the axial load of the rotors is compensated by the same air engine 20 and 21. To stop the engine, turn off the fuel and ignition. The power of the proposed engine, like any gas turbine engine, can be very significant, with a relatively small weight and small dimensions, ease of manufacture and operation, undemanding high fuel quality and economical consumption, almost complete absence of rubbing parts, and therefore and lubrication systems, relatively low noise, which is achieved due to the isolation of all rotating engine parts and the full expansion of exhaust gases to atmospheric pressure. The proposed engine 20 and 21 has a high efficiency due to the full realization of heat from the turbines burned in the combustion chambers, then by the regenerator on the exhaust manifold and the casing 6 for cooling the engine during air intake from the atmosphere, and finally as a result of the fact that the two-sided engine 20 can work only on one of its sides.

Предлагаемый двигатель с легкостью заменит поршневой двигатель во всех областях народного хозяйства, в том числе и на легковом транспорте. The proposed engine can easily replace a piston engine in all areas of the national economy, including in passenger transport.

Claims

1. Transport gas turbine twin-shaft engine containing an inlet device with an air purifier, a stator with a jacket and supports, a shaft of a free power turbine with supports, a combustion chamber, a heat exchanger, an exhaust device, a fuel supply system, an ignition system and an engine starting system, characterized in that the rotor the turbocharger is made centrifugal with one hub, on one disk and on the same plane of rotation, the hub of which is mounted on the power shaft of the engine with two bearings, and the turbine is moved to its periphery, the stator made of a cylindrical shape with nozzle windows in its circumference, in the number of combustion chambers of the engine, a free power turbine is made centrifugal, multi-stage with at least steps than for expanding gases to atmospheric pressure, on the periphery of the rotor disk, the hub is firmly, removably mounted on the power shaft of the engine and freely rotating on two supports parallel to the rotor of the centrifugal turbocompressor, while between the steps of the turbines there are continuous, cooled annular partitions of the stator, in nozzle windows The blades of the straightening apparatus are made, the scroll of the centrifugal compressor and the casing of the combustion chamber are made in one block, which is detachably mounted on the engine stator, between the centrifugal compressor and its turbine, on the same plane, while the scroll block of the centrifugal compressor and the casing of the combustion chamber consists of at least one scroll of a centrifugal compressor and one casing of the combustion chamber, the details and elements of the scroll and casing being mutually used to create each other, and the casing of the combustion chamber is made of insulated from externally surrounding parts.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the air after regeneration in the casing of the combustion chamber is supplied at the nozzle part of the combustion chamber and countercurrently enters the combustion and mixing zone.

3. A gas turbine three-shaft engine containing an inlet device with an air purifier, a stator with a cooling jacket, a rotor of a centrifugal compressor with a turbine and bearings, a free turbine shaft with supports, a combustion chamber, a heat exchanger, an exhaust device, fuel supply, ignition systems and an engine starting system, characterized in that it is made two-sided, three-shaft-three-rotor, where air intake devices are made for each side, the power turbine is made centrifugal, two-sided, each side to otoroy made multistage, with no less steps than for expanding gases to atmospheric pressure, on the periphery of the disk, the hub is firmly, removably mounted on the power shaft of the engine with bearings and having the possibility of free rotation, parallel to the rotors of centrifugal turbocompressors installed on its sides and made in in the form of a centrifugal compressor with a centrifugal turbine on the periphery and its hubs on bearings fixed to the motor power shaft, and able to work independently of each other and from silt rotor, the stator is cylindrical bilateral, detachably connected around the circumference and with nozzle windows in two rows, according to the number of combustion chambers of the engine, while between the steps of the turbines, on each side, solid, cooled annular stator partitions are made, in the nozzle windows of which blades of the straightening apparatus are made, a scroll of a centrifugal compressor and a casing of the combustion chamber are made in one block, which is detachably fixed on each side of the halves of the stator, between the centrifugal compressor and its turbine, n the same plane, while the unit of the cochlea and the casing of the combustion chamber consists of at least one scroll of a centrifugal compressor and one casing of the chamber of combustion, the details and elements of the cochlea and casing being used to create each other, and the casing of the chamber of combustion is insulated from externally surrounding its details.

4. The engine according to claim 3, characterized in that the air after regeneration in the casing of the combustion chamber enters the nozzle part and flows countercurrently into the combustion and mixing zone.