RU2263805C2 - Gas-turbine engine - Google Patents

Gas-turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2263805C2
RU2263805C2 RU2003128632/06A RU2003128632A RU2263805C2 RU 2263805 C2 RU2263805 C2 RU 2263805C2 RU 2003128632/06 A RU2003128632/06 A RU 2003128632/06A RU 2003128632 A RU2003128632 A RU 2003128632A RU 2263805 C2 RU2263805 C2 RU 2263805C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
blades
engine
ring
combustion chamber
Prior art date
Application number
RU2003128632/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003128632A (en
Inventor
С.И. Данилов (RU)
С.И. Данилов
Original Assignee
Данилов Сергей Иванович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Данилов Сергей Иванович filed Critical Данилов Сергей Иванович
Priority to RU2003128632/06A priority Critical patent/RU2263805C2/en
Publication of RU2003128632A publication Critical patent/RU2003128632A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2263805C2 publication Critical patent/RU2263805C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.
SUBSTANCE: gas-turbine internal combustion engine with combustion of explosive mixture getting through nozzle arranged around turbine blades in engine housing in constant volume, contains, according to invention, a turbine installed on shaft in combustion chamber, engine housing with nozzles and deflectors. Turbine is made in form of blades installed at angle and connected by ring over outer tips. Vent ports are located in central part of engine. Combustion chamber accommodates ring with blades. Said blades are made in form of pyramids lying by sides on ring surface with tips pointed in direction of rotation of turbine, and with flat bases-working surfaces installed square to and across outer surface of ring.
EFFECT: improved explosion safety of engine.
6 dwg

Description

Область техники.The field of technology.

Изобретение относится к машиностроению. Его применение возможно в качестве двигателя на всех видах транспорта и в промышленности.The invention relates to mechanical engineering. Its use is possible as an engine on all types of transport and in industry.

Уровень техники.The level of technology.

Известна газотурбинная установка со сгоранием топлива в постоянном объеме (патент RU 2147341 С1, 7 F 02 С 5/12, 2000 г.), где газы из камеры сгорания на турбины подаются через сопла. В соплах газы приобретают скорость и расширяются. Температура газов к концу расширения падает, что создает необходимые условия для работы турбины.Known gas turbine installation with the combustion of fuel in a constant volume (patent RU 2147341 C1, 7 F 02 C 5/12, 2000), where the gases from the combustion chamber to the turbines are fed through nozzles. In nozzles, gases gain speed and expand. The gas temperature at the end of the expansion drops, which creates the necessary conditions for the operation of the turbine.

Недостатком этого двигателя является практическая невозможность его применения, т.к. топливо, сжигаемое в камере сгорания, создает в основном лишь температуру, но не давление, достаточное для работы турбины, да еще компрессоров.The disadvantage of this engine is the practical impossibility of its application, because the fuel burned in the combustion chamber mainly creates only temperature, but not enough pressure to operate the turbine, and even compressors.

Известен газотурбинный двигатель внутреннего сгорания со сгоранием взрывчатой смеси в постоянном объеме, содержащий установленную в корпусе двигателя на валу турбину, лопатки которой расположены в камере сгорания, куда через сопла, расположенные вокруг лопаток и имеющие непрерывно действующее зажигание, с синхронной отсечкой подается взрывчатая смесь, с направлением полученного давления на лопатки турбины и отражатели (патент FR 1538421, МПК F 02 В 53/00, 1968 г.).A gas turbine internal combustion engine is known with constant volume combustion of the explosive mixture, comprising a turbine installed in the engine housing on the shaft, the blades of which are located in the combustion chamber, where, through nozzles located around the blades and having continuously operating ignition, an explosive mixture is fed with synchronous shut-off, with the direction of the pressure obtained on the turbine blades and reflectors (patent FR 1538421, IPC F 02 B 53/00, 1968).

Недостатками этого двигателя являются округлая форма лопаток в виде углублений в корпусе турбины, что резко снижает КПД давления газов в сторону вращения турбины, т.к. газы давят одинаково во все стороны, и невозможность устройства большего количества лопаток из-за их формы при такой цельнометаллической турбине.The disadvantages of this engine are the rounded shape of the blades in the form of recesses in the turbine housing, which dramatically reduces the efficiency of gas pressure in the direction of rotation of the turbine, because gases press equally in all directions, and the impossibility of arranging more blades due to their shape in such an all-metal turbine.

Ближайшим к предложенному изобретению по своей сути является газотурбинный двигатель внутреннего сгорания со сгоранием в постоянном объеме взрывчатой смеси, поступающей через сопла, расположенные вокруг лопаток турбины в корпусе двигателя, содержащий турбину, установленную на валу в камере сгорания, корпус двигателя с соплами и отражателями, при этом турбина изготовлена в форме лопастей, установленных под углом и соединенных по наружным окончаниям кольцом, в центральной части двигателя расположены вентиляционные окна, при этом в камере сгорания расположены кольцо с лопатками, а вал турбины и подшипники установлены вне камеры сгорания (патент FR 867003, НКЛ. Cr. 5-CL. 8, 1940 г.The closest to the proposed invention is essentially a gas turbine internal combustion engine with constant volume combustion of the explosive mixture flowing through nozzles located around the turbine blades in the engine housing, comprising a turbine mounted on a shaft in the combustion chamber, an engine housing with nozzles and reflectors, this turbine is made in the form of blades mounted at an angle and connected at the outer ends by a ring, ventilation windows are located in the central part of the engine, while in the chamber for combustion, a ring with blades is located, and the turbine shaft and bearings are installed outside the combustion chamber (patent FR 867003, NKL. Cr. 5-CL. 8, 1940

Недостатками этого двигателя являются форма лопаток турбины, которые фактически могут использовать лишь часть КПД давления газов, давящих во все стороны с одинаковой силой, а обратная сторона лопаток устроена так, что около половины КПД давления газов неминуемо будет давить на лопатки в сторону, противоположную вращению турбины, даже при наличии отражателей в камере сгорания, да и камеры сгорания, при таком устройстве лопаток, как таковой нет. Ее образуют лишь пространства между лопаток, которые по сути и выполняют роль нескольких отдельных камер сгорания при отсутствии достаточного пространства между лопатками и внутренней поверхностью камер сгорания. Кроме того, при зажигании смеси при поступлении ее в сопла вся взрывчатая смесь сгорает в соплах, образуя реактивную струю газов, давящих лишь на некоторые лопатки, а не на все сразу, если бы смесь взрывалась во всей камере сгорания при ее наличии. Указанное устройство лопаток снижает КПД двигателя, кроме того, имеет огромное встречное сопротивление газов при вращении турбины. Не обеспечивается также и взрывобезопасность двигателя от скопления несгоревших газов.The disadvantages of this engine are the shape of the turbine blades, which in fact can only use part of the pressure efficiency of gases that press in all directions with the same force, and the reverse side of the blades is designed so that about half of the gas pressure efficiency will inevitably press the blades in the direction opposite to the rotation of the turbine , even if there are reflectors in the combustion chamber, and the combustion chamber, with such a device of the blades, as such, no. It is formed only by the spaces between the blades, which essentially serve as several separate combustion chambers in the absence of sufficient space between the blades and the inner surface of the combustion chambers. In addition, when the mixture is ignited when it enters the nozzle, the entire explosive mixture burns in the nozzles, forming a jet stream of gases that press only on some of the blades, and not all at once, if the mixture exploded in the entire combustion chamber if it was present. The specified device of the blades reduces the efficiency of the engine, in addition, it has a huge counter gas resistance during rotation of the turbine. The explosion safety of the engine from accumulation of unburned gases is also not ensured.

Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION

Задачей изобретения является повышение КПД давления газов на лопатки турбины, снижение сопротивления лопаток турбины встречным газам при вращении турбины, взрыв взрывчатой смеси во всей камере сгорания одновременно, максимальное давление газов на рабочие поверхности лопаток турбины, непрерывно действующее зажигание с поздним включением и обеспечение взрывобезопасности двигателя.The objective of the invention is to increase the efficiency of gas pressure on the turbine blades, reduce the resistance of the turbine blades to counter gases during rotation of the turbine, simultaneously explode the explosive mixture in the entire combustion chamber, maximize the gas pressure on the working surfaces of the turbine blades, continuously operating ignition with late switching on and ensure the engine explosion safety.

Поставленная задача решается за счет того, что в газотурбинном двигателе внутреннего сгорания со сгоранием в постоянном объеме взрывчатой смеси, поступающей через сопла, расположенные вокруг лопаток турбины в корпусе двигателя, содержащем турбину, установленную на валу в камере сгорания, корпус двигателя с соплами и отражателями, при этом турбина изготовлена в форме лопастей, установленных под углом и соединенных по наружным окончаниям кольцом, в центральной части двигателя расположены вентиляционные окна, в камере сгорания расположено кольцо с лопатками, согласно изобретению лопатки выполнены в форме пирамид, лежащих боковыми гранями на поверхности кольца, вершинами в сторону вращения турбины и плоскими основаниями - рабочими поверхностями, установленными перпендикулярно и поперек наружной поверхности кольца.The problem is solved due to the fact that in a gas turbine internal combustion engine with combustion in a constant volume of explosive mixture flowing through nozzles located around the turbine blades in the engine casing containing a turbine mounted on a shaft in the combustion chamber, the engine casing with nozzles and reflectors, the turbine is made in the form of blades mounted at an angle and connected at the outer ends by a ring, ventilation windows are located in the central part of the engine, and a combustion chamber is located a ring with the blades, the blade according to the invention are in the form of pyramids lying side faces on the surface of the ring vertices a turbine rotational direction and flat bottoms - work surfaces mounted perpendicular to and across the outer surface of the ring.

Изготовление лопаток в такой форме обеспечивает свободное вращение турбины при достаточном зазоре между ее лопатками и внутренней поверхностью камеры сгорания без существенного влияния на КПД, а образовавшаяся камера сгорания за счет свободного пространства между лопатками из-за их формы и пространства между поверхностью лопаток и внутренней поверхностью камеры сгорания позволяет обеспечить взрыв всей взрывчатой смеси во всей камере сгорания одновременно с одновременным давлением газов на все лопатки сразу, что многократно увеличивает КПД. Непрерывно действующее позднее зажигание срабатывает в конце впрыска смеси в сопла, когда взрывчатая смесь уже поступила в камеру сгорания, но оно действует и до поступления смеси в сопла для зажигания оставшихся газов. Такое зажигание и предотвращение взрыва двигателя от накопления газов принято называть поздним.The manufacture of blades in this form provides free rotation of the turbine with a sufficient gap between its blades and the inner surface of the combustion chamber without significant impact on efficiency, and the resulting combustion chamber due to the free space between the blades due to their shape and the space between the surface of the blades and the inner surface of the chamber combustion allows you to ensure the explosion of the entire explosive mixture in the entire combustion chamber simultaneously with the simultaneous pressure of gases on all the blades at once, which will significantly increase Efficiency. Continuous late ignition is triggered at the end of the mixture injection into the nozzles when the explosive mixture has already entered the combustion chamber, but it is valid until the mixture enters the nozzles to ignite the remaining gases. Such ignition and prevention of engine explosion from the accumulation of gases is called late.

Обтекаемая форма лопаток с обратной нерабочей стороны обеспечивает минимальное сопротивление их газам при вращении турбины. Пирамиды могут быть и с тремя гранями.The streamlined shape of the blades from the non-working side provides minimal resistance to their gases during rotation of the turbine. Pyramids can be with three faces.

Новизна и существенные отличия изобретения заключаются в изготовлении лопаток турбины в форме пирамид, снижении сопротивления лопаток при вращении турбины, максимальном давлении газов на все лопатки одновременно, взрыве топлива во всей камере сгорания одновременно, зажигании топлива в конце впрыска, дожигании топлива. The novelty and significant differences of the invention are in the manufacture of turbine blades in the form of pyramids, reducing the resistance of the blades during rotation of the turbine, the maximum gas pressure on all blades at the same time, the explosion of fuel in the entire combustion chamber at the same time, ignition of fuel at the end of the injection, afterburning of fuel.

Газотубинный двигатель внутреннего сгорания со сгоранием в постоянном объеме взрывчатой смеси состоит из корпуса 1, камеры сгорания 2, сопл 3, отражателей 4, вала 5, турбины 6, лопаток турбины 7, лопастей турбины 8, вентиляционных окон корпуса 9, системы охлаждения 10, газопроводов 11, распределительной емкости 12, баллонов со сжатым воздухом и газом 13, дросселей 14, непрерывно действующего зажигания 15, синхронных отсекателей 16, кольца турбины 17, ступицы турбины 18.A gas turbine internal combustion engine with combustion in a constant volume of explosive mixture consists of a housing 1, a combustion chamber 2, nozzles 3, reflectors 4, a shaft 5, a turbine 6, turbine blades 7, turbine blades 8, ventilation windows of the housing 9, cooling system 10, gas pipelines 11, distribution capacity 12, cylinders with compressed air and gas 13, throttles 14, continuously operating ignition 15, synchronous shutoffs 16, turbine rings 17, turbine hubs 18.

Газотурбинный двигатель работает следующим образом. The gas turbine engine operates as follows.

Из баллонов 13 через дроссели 14 сжатый воздух и газ поступают в распределительную емкость 12, где образуют взрывчатую смесь. Эта смесь по газопроводам 11 поступает в сопла 3 и камеру сгорания 2. В конце поступления взрывчатой смеси срабатывает непрерывно действующее зажигание 15. В результате взрыва смеси давление газов происходит на все лопатки турбины одновременно. Отсекатели 16 обеспечивают равномерное, дозированное поступление смеси. При давлении газов на лопатки 7 турбина 6 вращает вал 5, одновременно вытягивает отработанные газы и охлаждает двигатель лопастями 8 через окна 9. Отражатели 4 направляют давление газов на рабочие поверхности лопаток. Система охлаждения 10 обеспечивает предотвращение перегрева двигателя. Вал 5 с опорными подшипниками находится в зоне охлаждения, а в камере сгорания находится лишь кольцо 17 с лопатками 7. Корпус двигателя 1 состоит из двух продольных половин, скрепленных 3÷5 болтами.From the cylinders 13 through the chokes 14, compressed air and gas enter the distribution tank 12, where they form an explosive mixture. This mixture through gas pipelines 11 enters the nozzles 3 and the combustion chamber 2. At the end of the explosive mixture, a continuously operating ignition 15 is triggered. As a result of the explosion of the mixture, gas pressure occurs on all turbine blades simultaneously. Cutters 16 provide a uniform, metered flow of the mixture. When the gas pressure on the blades 7, the turbine 6 rotates the shaft 5, at the same time draws the exhaust gases and cools the engine with blades 8 through the windows 9. Reflectors 4 direct the gas pressure to the working surfaces of the blades. The cooling system 10 prevents overheating of the engine. Shaft 5 with thrust bearings is located in the cooling zone, and in the combustion chamber there is only a ring 17 with blades 7. The engine housing 1 consists of two longitudinal halves, fastened with 3 ÷ 5 bolts.

Оптимальная взрывчатая смесь - воздушно-водородная. The optimal explosive mixture is air-hydrogen.

Изготовление двигателя возможно на любом предприятии с литейным производством металла. Двигатель прост в изготовлении, надежен в работе, КПД выше поршневых двигателей, мощность выше поршневых двигателей за счет одновременного давления газов на все лопатки турбины и за счет большего рычага вращения вала: у поршневых двигателей коленовал с рычагом вращения около 50 мм, у турбины - 500 мм и более плюс отсутствие потерь на трении поршней.The manufacture of the engine is possible at any enterprise with a foundry of metal. The engine is easy to manufacture, reliable in operation, the efficiency is higher than piston engines, the power is higher than piston engines due to the simultaneous gas pressure on all turbine blades and due to the larger shaft rotation lever: for piston engines it bent with a rotation lever of about 50 mm, for a turbine - 500 mm and more plus the absence of friction losses of the pistons.

На фиг.1 - схематичный рисунок двигателя с боковой стороны;Figure 1 - schematic illustration of the engine from the side;

на фиг.2 - частичный поперечный разрез двигателя;figure 2 is a partial transverse section of the engine;

на фиг.3 - баллоны с газами, дросселями, газопроводами;figure 3 - cylinders with gases, throttles, gas pipelines;

на фиг.4 - вид турбины, лопаток с боковой стороны;figure 4 is a view of a turbine, blades from the side;

на фиг.5 - вид лопаток сверху на кольце турбины;figure 5 is a top view of the blades on the turbine ring;

на фиг.6 - вид турбины в поперечном разрезе.6 is a cross-sectional view of a turbine.

Claims (1)

Газотурбинный двигатель внутреннего сгорания со сгоранием в постоянном объеме взрывчатой смеси, поступающей через сопла, расположенные вокруг лопаток турбины в корпусе двигателя, содержащий турбину, установленную на валу в камере сгорания, корпус двигателя с соплами и отражателями, при этом турбина изготовлена в форме лопастей, установленных под углом и соединенных по наружным окончаниям кольцом, в центральной части двигателя расположены вентиляционные окна, в камере сгорания расположено кольцо с лопатками, отличающийся тем, что лопатки выполнены в форме пирамид, лежащих боковыми гранями на поверхности кольца вершинами в сторону вращения турбины и плоскими основаниями - рабочими поверхностями установленных перпендикулярно и поперек наружной поверхности кольца.A gas turbine internal combustion engine with constant volume combustion of the explosive mixture flowing through nozzles located around the turbine blades in the engine housing, comprising a turbine mounted on a shaft in the combustion chamber, an engine housing with nozzles and reflectors, the turbine being made in the form of blades mounted at an angle and connected at the outer ends by a ring, ventilation windows are located in the central part of the engine, a ring with blades is located in the combustion chamber, characterized in that the blade Ki are in the form of pyramids lying side faces on the surface of the ring vertices a turbine rotational direction and flat bottoms - worktops installed perpendicularly and transversely to the outer surface of the ring.
RU2003128632/06A 2003-09-24 2003-09-24 Gas-turbine engine RU2263805C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003128632/06A RU2263805C2 (en) 2003-09-24 2003-09-24 Gas-turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003128632/06A RU2263805C2 (en) 2003-09-24 2003-09-24 Gas-turbine engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003128632A RU2003128632A (en) 2005-03-20
RU2263805C2 true RU2263805C2 (en) 2005-11-10

Family

ID=35454007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003128632/06A RU2263805C2 (en) 2003-09-24 2003-09-24 Gas-turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2263805C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464434C2 (en) * 2010-09-10 2012-10-20 Александр Юрьевич Соколов Rotary engine by a y sokolov

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464434C2 (en) * 2010-09-10 2012-10-20 Александр Юрьевич Соколов Rotary engine by a y sokolov

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003128632A (en) 2005-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1135061A (en) Constant volume, continuous external combustion rotary engine with piston compressor and expander
JP2015524893A (en) Internal detonation engine, hybrid engine including internal detonation engine, and method of making and using internal detonation engine and hybrid engine
US7963096B2 (en) Reflective pulse rotary engine
US3626694A (en) Centrifugal flow gas turbine
US10969107B2 (en) Turbine engine assembly including a rotating detonation combustor
RU2263805C2 (en) Gas-turbine engine
US20060207546A1 (en) Engine system
KR20100045990A (en) Rotary internal combustion engine
KR101983469B1 (en) Ring segment of turbine blade and turbine and gas turbine comprising the same
CN100549366C (en) The turbine stator protective gear
EP4445004A1 (en) Rotary combustion engine
KR102356488B1 (en) Turbine vane and gas turbine comprising the same
EP1837505A1 (en) Rotary engine
JP2009504978A (en) Energy transfer machine
RU2161714C2 (en) Gas-turbine engine
WO2012005619A1 (en) Active gas turbine engine (variants)
US4633829A (en) Rotary internal combustion engine
US3955360A (en) Integrated flow washboard turbine
RU2160844C1 (en) Internal combustion engine with turbine
RU2241130C2 (en) Rotary turbine internal combustion engine with active rotor
RU2162952C1 (en) Internal combustion engine with turbine
US1150361A (en) Internal-combustion turbine-engine.
RU2094634C1 (en) Rotary engine
KR102307577B1 (en) Internal Cooling Structure for Turbine Blade of Turbine Engine
EP0368990A1 (en) Reducing carbon buildup in a turbine engine.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060925