RU2325539C2 - Газотурбинный двигатель - Google Patents

Газотурбинный двигатель Download PDF

Info

Publication number
RU2325539C2
RU2325539C2 RU2006126941/06A RU2006126941A RU2325539C2 RU 2325539 C2 RU2325539 C2 RU 2325539C2 RU 2006126941/06 A RU2006126941/06 A RU 2006126941/06A RU 2006126941 A RU2006126941 A RU 2006126941A RU 2325539 C2 RU2325539 C2 RU 2325539C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
compressor
electric
electric motor
generator
Prior art date
Application number
RU2006126941/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006126941A (ru
Inventor
Николай Борисович Болотин (RU)
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Николай Борисович Болотин
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 Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2006126941/06A priority Critical patent/RU2325539C2/ru
Publication of RU2006126941A publication Critical patent/RU2006126941A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2325539C2 publication Critical patent/RU2325539C2/ru

Links

Images

Abstract

Газотурбинный двигатель содержит турбокомпрессор с компрессором, камерой сгорания, выход из которой соединен газовым трактом с турбиной, и не менее двух электрических машин, встроенных в турбокомпрессор. В компрессор встроен электродвигатель, а в турбину - электрогенератор. Турбина выполнена свободной. Электрогенератор соединен с электродвигателем посредством силового кабеля. Обмотки электродвигателя выполнены на статоре компрессора. Система постоянных магнитов электродвигателя закреплена на рабочих лопатках компрессора. Система постоянных магнитов электрогенератора закреплена на рабочих лопатках турбины, Обмотки электродвигателя и электрогенератора заключены в кожуха, к которым подведена система воздушного охлаждения. Изобретение позволяет повысить КПД и надежность газотурбинного двигателя. 2 ил.

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в том числе к авиационным и стационарным двигателям.
Известна силовая установка по патенту РФ №2189477, которая содержит газотурбинный двигатель (ГТД), газовый тракт, соединяющий этот газотурбинный двигатель со свободной турбиной и нагрузку в виде электрогенератора, вал которого подсоединен к валу свободной турбины через муфту.
Недостатком этой силовой установки является то, что она имеет низкий КПД около 20%, что почти в 2 раза меньше, чем у современных дизельных установок.
Известна силовая установка газотурбовоза по патенту РФ №2272916, которая содержит газотурбинный двигатель с турбиной и свободную турбину, за которой установлен регенеративный теплообменник, выход из которого соединен с газотурбинным двигателем, конкретно - с системой охлаждения турбины.
Недостатками этого двигателя является низкий КПД силовой установки
Известен газотурбинный двигатель по патенту GB №1341241 (прототип), который содержит турбокомпрессор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбины, и не менее двух электрических машин (электрогенератор и электродвигатель), встроенных в турбокомпрессор. Система постоянных магнитов и обмотки установлены на внутренней поверхности дисков турбины и компрессора.
Недостатки этого двигателя: малая мощность электрических машин, связанная с тем, что они размещены на малом диаметре
Кроме того, возникают проблемы с охлаждение обмоток статора, размещенных внутри двигателя на относительно горячих дисках компрессора и турбины. Эта конструкция возможно, применима для использования электрической машины в качестве стартера или в качестве вспомогательного электрогенератора для питания агрегатов газотурбинного двигателя и самолета.
Задачи создания изобретения: повышение мощности электрических машин, экономичности и надежности двигателя.
Решение указанных задач достигнуто в газотурбинном двигателе, содержащем турбокомпрессор с компрессором, камерой сгорания, выход из которой соединен газовым трактом с турбиной, и не менее двух электрических машин, встроенных в турбокомпрессор, при этом в компрессор встроен электродвигатель, а в турбину - электрогенератор, причем турбина выполнена свободной, а электрогенератор соединен с электродвигателем посредством силового кабеля, тем, что обмотки электрогенератора установлены на статоре турбины, система постоянных магнитов электродвигателя закреплена на рабочих лопатках компрессора, обмотки электрогенератора установлены на статоре турбины, система постоянных магнитов электрогенератора закреплена на рабочих лопатках турбины, при этом обмотки электродвигателя и электрогенератора заключены в кожуха, к которым подведена система воздушного охлаждения.
Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью, что подтверждается проведенными патентными исследованиями. Для реализации изобретения достаточно применения известных узлов и деталей, ранее разработанных и реализованных в конструкции газотурбинных двигателей и в машиностроении.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1 и 2, где:
на фиг.1 приведена схема газотурбинного двигателя,
на фиг.2 - схема охлаждения обмоток.
Предложенное техническое решение (фиг.1) содержит газогенератор 1, содержащий компрессор 2, камеру сгорания 3, турбину 4 и выхлопное устройство 5. Газотурбинный двигатель содержит две электрические машины, встроенные в газогенератор 1, при этом в компрессор 2 встроен электродвигатель 6, в турбину 4 встроен электрогенератор 7. Турбина 4 выполнена свободной, т.е. ее вал не связан с валом компрессора.
Газотурбинный двигатель содержит систему топливоподачи с топливопроводом низкого давления 8, подключенным ко входу в топливный насос 9, имеющий привод 10, топливопровод высокого давления 11, вход которого соединен с топливным насосом 9, а выход соединен с кольцевым коллектором 13, кольцевой коллектор 12 соединен с форсунками 13 камеры сгорания 3.
Компрессор 2 содержит статор компрессора 14 и ротор компрессора 15 с валом компрессора 16. Кроме того, компрессор 2 содержит направляющие лопатки компрессора 17 и рабочие лопатки компрессора 18.
Турбина 3 содержит статор турбины 19 и ротор турбины 20 с валом турбины 21, который кинематически не связан с валом компрессора 16, т.е. турбина 4 выполнена свободной. Кроме того, турбина 4 содержит сопловые аппараты турбины 22 и рабочие лопатки турбины 23 (количество ступеней свободной турбины может быть от одной до нескольких).
Далее находятся опора турбины 24 и выхлопное устройство 5.
Две электрические машины, а именно электродвигатель 25, совмещенный с компрессором 2, и электрогенератор 26, совмещенный с турбиной 4. Электродвигатель 25 содержит статорные обмотки 27, выполненные на статоре компрессора 14, и систему постоянных магнитов электродвигателя, установленную на рабочих лопатках компрессора 28.
Электрогенератор 26 содержит статорные обмотки электродвигателя 29, установленные на статоре турбины 19, и систему постоянных магнитов электрогенератора 39, установленную на рабочих лопатках турбины 23. Электродвигатель 25 соединен с электрогенератором 26 силовым кабелем.
Статорные обмотки электродвигателя 29 заключены в кожух компрессора 32, а статорные обмотки электрогенератора 29 заключены в кожух турбины 33 (фиг.2). К внутренним полостям кожухов «А» и «Б» подключена система охлаждения 34.
При работе ГТД осуществляют его запуск путем подачи электроэнергии на электродвигатель 25 от внешнего источника энергии (на фиг.1 и 2 не показано). Потом включают привод топливного насоса 10 и топливный насос 9 подает топливо в камеру сгорания, где оно воспламеняется при помощи электрозапальника (на фиг.1 и 2 электрозапальник не показан). Турбина 4 раскручивается и электрогенератор 26 вырабатывает электрический ток, который по силовому кабелю 31 подается на электродвигатель 25. Электродвигатель 25 в дальнейшем приводит в действие компрессор 2, а внешний источник тока отключается.
Применение изобретения позволило:
1. Повысить КПД газотурбинного двигателя за счет более рациональной компоновки двигателя и отсутствия жесткой кинематической связи между компрессором и турбиной. Это позволило спроектировать оптимальные компрессор и турбину, например, на разные рабочие обороты и оптимально согласовать их совместную работу.
2. Улучшить надежность силовой установки за счет отказа от вала, соединяющего компрессор и турбину, размещения катушек электрических машин вне двигателя.
3. Обеспечить запуск газотурбинного двигателя и питание электроэнергией очень энергоемких потребителей.
4. Уменьшить вес и габариты силовой установки.

Claims (1)

  1. Газотурбинный двигатель, содержащий турбокомпрессор с компрессором, камерой сгорания, выход из которой соединен газовым трактом с турбиной, и не менее двух электрических машин, встроенных в турбокомпрессор, при этом в компрессор встроен электродвигатель, а в турбину - электрогенератор, причем турбина выполнена свободной, а электрогенератор соединен с электродвигателем посредством силового кабеля, отличающийся тем, что обмотки электродвигателя выполнены на статоре компрессора, система постоянных магнитов электродвигателя закреплена на рабочих лопатках компрессора, система постоянных магнитов электрогенератора закреплена на рабочих лопатках турбины, при этом обмотки электродвигателя и электрогенератора заключены в кожуха, к которым подведена система воздушного охлаждения.
RU2006126941/06A 2006-07-24 2006-07-24 Газотурбинный двигатель RU2325539C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006126941/06A RU2325539C2 (ru) 2006-07-24 2006-07-24 Газотурбинный двигатель

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006126941/06A RU2325539C2 (ru) 2006-07-24 2006-07-24 Газотурбинный двигатель

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006126941A RU2006126941A (ru) 2008-01-27
RU2325539C2 true RU2325539C2 (ru) 2008-05-27

Family

ID=39109794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006126941/06A RU2325539C2 (ru) 2006-07-24 2006-07-24 Газотурбинный двигатель

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2325539C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103291385A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 通用电气公司 设备以及相关的监控系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
fig. 8-10. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103291385A (zh) * 2012-03-01 2013-09-11 通用电气公司 设备以及相关的监控系统

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006126941A (ru) 2008-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2447507B1 (en) Turbomachine cooling arrangement
US8857192B2 (en) Accessory gearbox with a starter/generator
CN108137161B (zh) 具有电气驱动压缩机的辅助动力单元
US9431875B2 (en) Gas turbine generator with a pre-combustion power turbine
US20070169462A1 (en) Gas turbine, especially an aircraft engine
EP2128389A3 (en) A gas turbine engine arrangement
EP1712761A3 (en) Electrically coupled two-shaft gas turbine engine
JP2013527357A5 (ru)
CN105986903B (zh) 具有产生过量空气流的压缩机和涡轮膨胀器的发电系统
RU2322588C1 (ru) Газотурбинный двигатель
RU2323344C1 (ru) Турбогенератор
RU2359132C1 (ru) Турбовинтовой газотурбинный двигатель
RU2325539C2 (ru) Газотурбинный двигатель
RU94635U1 (ru) Малоразмерный газотурбинный двигатель
RU2358120C1 (ru) Турбовинтовой газотурбинный двигатель
CN109252904A (zh) 具有发动机转子元件转动装置的燃气涡轮发动机
KR20180126280A (ko) 전동슈퍼차저 및 이를 이용하는 과급시스템
SU1787200A3 (ru) Гaзotуpбиhhый дbигateль дmиtpoцы
RU2359131C1 (ru) Турбовинтовой газотурбинный двигатель
RU2359130C1 (ru) Турбовинтовой газотурбинный двигатель
RU2321756C1 (ru) Турбогенератор
RU2358119C1 (ru) Винтовентиляторный авиационный двигатель
RU2374468C1 (ru) Газотурбинная установка для газоперекачивающих агрегатов
GB2477548A (en) Decoupled gas turbine engine
RU2435049C1 (ru) Атомный турбовинтовой газотурбинный двигатель