RU2365760C1 - Gas turbine engine - Google Patents
Gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2365760C1 RU2365760C1 RU2007146505/06A RU2007146505A RU2365760C1 RU 2365760 C1 RU2365760 C1 RU 2365760C1 RU 2007146505/06 A RU2007146505/06 A RU 2007146505/06A RU 2007146505 A RU2007146505 A RU 2007146505A RU 2365760 C1 RU2365760 C1 RU 2365760C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas turbine
- shaft
- turbine engine
- winding
- casing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве двигателя.The invention relates to mechanical engineering and may find application as an engine.
Известен двигатель П.Унрау, содержащий круглый корпус, выполненный заодно с цилиндром, внутри которого на подшипниках установлена газовая турбина, поршень, вставленный в цилиндр и посредством шатуна соединенный о кривошипом коленчатого вала, который посредством шестеренчатого привода связан с газовой турбиной, входной канал которой соединен с выпускным каналом цилиндра, свечу зажигания, вставленную в отверстие камеры сгорания цилиндра, впускной тракт цилиндра и выпускной канал газовой турбины, системы питания, охлаждения, смазки и запуска /В.И.Дубовский. Автомобили и мотоциклы России 1896-1917 гг. М., Транспорт, 1994, с.278, рис.162/.The famous P. Unrau engine, comprising a round casing integrally with a cylinder, inside which a gas turbine is mounted on bearings, a piston inserted into the cylinder and connected via a connecting rod about the crank of the crankshaft, which is connected via a gear drive to a gas turbine whose input channel is connected with the exhaust channel of the cylinder, the spark plug inserted into the hole of the combustion chamber of the cylinder, the inlet of the cylinder and the exhaust channel of the gas turbine, power supply, cooling, lubrication and spare parts Uska / V.I.Dubovsky. Automobiles and Motorcycles of Russia 1896-1917 M., Transport, 1994, p. 278, fig. 162 /.
Недостатками известного двигателя П.Унрау являются: недостаточная мощность, тепловые потери, загрязнение окружающей среды выхлопными газами.The disadvantages of the famous P.Unrau engine are: insufficient power, heat loss, environmental pollution by exhaust gases.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией двигателя.These disadvantages are due to the design of the engine.
Известен также газотурбинный двигатель со свободнопоршневым генератором газа, содержащий цилиндр с продувочными и выхлопными окнами, размещенными в средней части, соединенный соосно с торцевых сторон с буферно-компрессорными цилиндрами, имеющими впускные клапаны, внутрь тех и других вставлены поршни, выполненные в форме цилиндрических тел разного диаметра, соединенные друг с другом своими торцевыми сторонами, полость сжатого воздуха с впускными клапанами, газовую турбину, размещенную внутри корпуса, выпускной канал, соединенный с атмосферой, и впускной канал, соединенный с выпускным каналом рессивера, впускной канал которого соединен с выпускным каналом генератора газа. Одна газовая турбина может быть соединена с несколькими генераторами газа. Температура газа перед газовой турбиной 500°С, давление 0,4-0,5 МПа /Б.В.Сазанов. Тепловые электрические станции: Учебное пособие для техникумов. М., Энергия, 1974, с.101-102, рис.7-17/.Also known is a gas turbine engine with a free-piston gas generator, comprising a cylinder with purge and exhaust windows located in the middle part, connected coaxially from the ends with buffer-compressor cylinders having intake valves, pistons made in the form of cylindrical bodies of different diameters connected to each other by their end faces, a compressed air cavity with inlet valves, a gas turbine located inside the housing, an exhaust channel connected to the atm sphere, and the inlet channel connected to the outlet channel of the receiver, the inlet channel of which is connected to the outlet channel of the gas generator. One gas turbine can be connected to several gas generators. The gas temperature in front of the gas turbine is 500 ° C, the pressure is 0.4-0.5 MPa / B.V. Sazanov. Thermal power plants: a manual for technical schools. M., Energy, 1974, pp. 101-102, Fig. 7-17 /.
Газотурбинный двигатель со свободнопоршневым генератором газа как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату принят за прототип.A gas turbine engine with a free piston gas generator as the closest in technical essence and achieved useful result is taken as a prototype.
Недостатками известного газотурбинного двигателя со свободнопоршневым генератором газа, принятого за прототип, являются: сложность конструкции, значительное загрязнение окружающей среды выхлопными газами, большой расход органического топлива.The disadvantages of the known gas turbine engine with a free piston gas generator, adopted as a prototype, are: design complexity, significant environmental pollution by exhaust gases, high consumption of fossil fuels.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией газотурбинного двигателя со свободнопоршневым генератором газа.These disadvantages are due to the design of a gas turbine engine with a free piston gas generator.
Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных характеристик газотурбинного двигателя.The aim of the present invention is to improve the operational characteristics of a gas turbine engine.
Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что свободнопоршневой генератор газа, рессивер, газовая турбина заменены газовой турбиной, выполненной в форме ступицы, закрепленной на валу, на которую надето кольцо из теплоизоляционного материала, на котором закреплен обод, представляющий собой соединенные друг с другом ковши прямоугольного сечения, имеющие в средней части диффузор и открывающиеся в сторону, противоположную вращению, продольная ось каждого из которых с линией диаметра составляет угол в 110 градусов, причем с обеих торцевых сторон обода закреплены нагреватели с обмотками, второй конец первой из которых соединен с первым концом второй обмотки, двумя токосъемными кольцами, одно из которых соединено со свободным концом первой обмотки нагревателя, а второе кольцо соединено со свободным концом второй обмотки нагревателя, закрепленными на изоляционной втулке, установленной на заднем конце вала, и контактирующими с угольными щетками, поршневым насосом, шестерня привода которого закреплена на заднем конце вала, гидравлически соединенного посредством трубопроводов, имеющих теплоизоляцию, с баком, выполненным в форме сосуда Дьюара, и форсунками, размещенными на корпусе, где также установлен выпускной патрубок, соединяющий внутреннюю полость корпуса газотурбинного двигателя с атмосферой, рабочим телом которого является жидкий воздух, кроме того, задний конец вала посредством соединительной муфты связан с валом электродвигателя, он же генератор электрического тока, электрически соединенного через блок управления с аккумуляторными батареями и угольными щетками токосъемных колец.The specified purpose according to the invention is ensured by the fact that the free-piston gas generator, receiver, gas turbine are replaced by a gas turbine made in the form of a hub mounted on a shaft, on which a ring of heat-insulating material is mounted, on which a rim is made up of rectangular buckets connected to each other sections with a diffuser in the middle part and opening in the direction opposite to rotation, the longitudinal axis of each of which with a diameter line makes an angle of 110 degrees, with both heaters with windings are fixed to their end sides of the rim, the second end of the first of which is connected to the first end of the second winding, two collector rings, one of which is connected to the free end of the first heater winding, and the second ring is connected to the free end of the second heater winding, mounted on an insulating a sleeve mounted on the rear end of the shaft, and in contact with carbon brushes, a piston pump, the drive gear of which is mounted on the rear end of the shaft, hydraulically connected by pipelines having thermal insulation, with a tank made in the form of a Dewar vessel, and nozzles placed on the housing, where an exhaust pipe is also installed that connects the internal cavity of the gas turbine engine with an atmosphere, the working fluid of which is liquid air, in addition, the rear end of the shaft the coupling is connected to the motor shaft, it is an electric current generator electrically connected through the control unit to the batteries and carbon brushes of the slip rings.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид газотурбинного двигателя, на фиг.2 - кинематическая схема газотурбинного двигателя, на фиг.3 - общий вид корпуса газовой турбины, на фиг.4 - вид слева на корпус газовой турбины, на фиг.5 - общий вид газовой турбины, на фиг.6 - вид слева на газовую турбину, на фиг.7 - вид спереди на ковш газовой турбины, на фиг.8 - вид сбоку в разрезе на ковш газовой турбины, на фиг.9 - электрическая схема газотурбинного двигателя, на фиг.10 - устройство поршневого насоса газотурбинного двигателя, на фиг.11 - схема создания вращающего момента на валу газотурбинного двигателя.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of a gas turbine engine, Fig.2 is a kinematic diagram of a gas turbine engine, Fig.3 is a General view of the casing of a gas turbine, Fig.4 is a left view of the casing of a gas turbine, Fig. 5 is a general view of a gas turbine, Fig. 6 is a left view of a gas turbine, Fig. 7 is a front view of a gas turbine bucket, Fig. 8 is a sectional side view of a gas turbine bucket, Fig. 9 - electrical diagram of a gas turbine engine, figure 10 - device piston pump of a gas turbine engine, 11 is a diagram of the creation of torque on the shaft of a gas turbine engine.
Газотурбинный двигатель содержит раму 1, на которой закреплены: газовая турбина, поршневой насос подачи рабочего тела и электродвигатель 2, он же генератор электрического тока, установленные на подставках 5. Газовая турбина содержит корпус 4, закрытый передней 5 и задней 6 крышками, размещена внутри корпуса и выполнена в форме ступицы 7, закрепленной на валу 8, передний конец которого пропущен через отверстие подшипника передней крышки, а задний конец пропущен в отверстие подшипника задней крышки. На ступицу надето кольцо 9, выполненное из теплоизоляционного материала, на котором закреплен обод, выполненный в форме соединенных друг с другом ковшей прямоугольного сечения. Каждый ковш содержит боковые стенки 10, соединенные между собой горизонтальными стенками 11, дно 12 и открывается в сторону, противоположную вращению газовой турбины. Внутрь каждого ковша вставлен диффузор 13, расширяющийся в сторону открытой части ковша, причем продольная ось каждого ковша составляет с линией диаметра (Д) газовой турбины угол α, равный 110 градусам (фиг.8). С обеих торцевых сторон обода газовой турбины закреплены нагреватели 14, внутри которых размещены нагревательные обмотки 15, второй конец первой из которых соединен с первым концом второй обмотки. Два токосъемных кольца 16, одно из которых соединено со свободным концом первой обмотки нагревателя, а второе кольцо соединено со свободным концом второй обмотки нагревателя, закреплены на изоляционной втулке 17, установленной на заднем конце вала газотурбинного двигателя и контактируют с угольными щетками 18. Токосъемные кольца с угольными щетками размещены в корпусе 19 и закрыты крышкой 20. Поршневой насос подачи рабочего тела содержит корпус 21, имеющий впускной 22 и выпускной 23 клапаны, внутрь которого вставлен поршень 24, соединенный посредством штока 25 и шатуна 26 с шестерней 27, имеющей изменяемый кривошип (не показан), входящей в зацепление с ведущей шестерней 28, закрепленной на заднем конце вала а газотурбинного двигателя. Поршневой насос подачи рабочего тела гидравлически посредством трубопроводов 29, имеющих тепловую изоляцию, соединен с баком 30, выполненным в форме сосуда Дьюара, и форсунками 31, установленными на корпусе газовой турбины, где также установлен выпускной патрубок 32. Электродвигатель посредством соединительной муфты 33 связан с задним концом вала газовой турбины, а электрически через блок управления 34 соединен с угольными щетками токосъемных колец и аккумуляторными батареями 35. Рабочим телом газотурбинного двигателя является охлажденный до -190°С жидкий воздух. Так как вал электродвигателя и шестерня привода поршневого насоса с кривошипом вращаются медленнее газовой турбины, то привод указанных механизмов должен осуществляться через соответствующие понижающие редукторы, не показанные на чертежах.The gas turbine engine contains a
Работа газотурбинного двигателя.The work of the gas turbine engine.
Перед запуском газотурбинного двигателя необходимо включить нагреватели 14. Ток от аккумуляторных батарей 35 через блок управления 34, регулирующий величину и напряжение этого тока, поступает на угольные щетки 18, токосъемные кольца 16 и нагревательные обмотки 15, которые разогревают обод c ковшами и диффузорами 13 до 500-700°С. Как только температура указанных выше частей достигла необходимой величины, включается электродвигатель 2, который начинает раскручивать газовую турбину. Одновременно с этим поршневой насос подачи рабочего тела через форсунки 31 впрыскивает жидкий воздух внутрь ковшей обода (на фиг.11 показано пунктирными стрелками). Жидкий воздух, попадая внутрь ковшей и соприкасаясь с раскаленными стенками, бурно кипит и испаряется, превращаясь в газообразное состояние, создавая давление перед диффузором 13, а затем взрывообразно выбрасывается с силой F через него наружу, создавая реактивную силу F1 (на фиг.11 показано сплошными стрелками) и приводя газовую турбину во вращение, образуя плечо силы l. Как только газовая турбина наберет достаточную частоту вращения, посредством блока управления 34 электродвигатель 2 переключается в режим генератора электрического тока, электроэнергия которого через блок управления 34 поступает на зарядку аккумуляторов 35 и питание обмоток 15 нагревателей 14. Отработанный чистый воздух через патрубок 32 выходит в атмосферу. Так как температура кипения жидкого азота ниже температуры кипения кислорода, то в процессе хранения жидкого воздуха азот улетучивается, и из патрубка 32 в атмосферу выходит газообразный воздух, обогащенный кислородом. / Пособие по химии для поступающих в вузы. Изд.2. М.: Издательство Московского университета, 1975, с.142). Частота вращения газовой турбины может изменяться путем увеличения или уменьшения подачи рабочего тела поршневым насосом за счет передвижения кривошипа на шестерне 27 механизмом, не показанным на чертеже, а также увеличением или уменьшением степени нагрева ковшей обода и диффузоров 13. Кольцо 9 из теплоизоляционного материала предназначено для уменьшения тепловых потерь и предохранения ступицы 7 от нагрева. Для остановки газотурбинного двигателя необходимо прекратить подачу рабочего тела и отключить нагрев ковшей обода.Before starting the gas turbine engine, it is necessary to turn on the
Предлагаемый газотурбинный двигатель может быть использован в качестве силовой установки на электростанциях, железнодорожных локомотивах и судах.The proposed gas turbine engine can be used as a power plant in power plants, railway locomotives and ships.
Положительный эффект: не загрязняет окружающую среду выхлопными газами, не использует органическое топливо, никогда не исчезнет в природе и может быть изготовлено по мере необходимости, запасы воздуха в качестве рабочего тела безграничны.Positive effect: it does not pollute the environment with exhaust gases, does not use fossil fuels, will never disappear in nature and can be made as needed, air reserves as a working fluid are unlimited.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007146505/06A RU2365760C1 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | Gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007146505/06A RU2365760C1 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | Gas turbine engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2365760C1 true RU2365760C1 (en) | 2009-08-27 |
Family
ID=41149890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007146505/06A RU2365760C1 (en) | 2007-12-12 | 2007-12-12 | Gas turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2365760C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9590472B2 (en) | 2013-02-15 | 2017-03-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Through flow ventilation system for a power generation turbine package |
RU2628851C1 (en) * | 2016-10-25 | 2017-08-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Gas turbine plant |
RU2637345C1 (en) * | 2017-03-16 | 2017-12-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Control device for thermal power plant |
-
2007
- 2007-12-12 RU RU2007146505/06A patent/RU2365760C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9590472B2 (en) | 2013-02-15 | 2017-03-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Through flow ventilation system for a power generation turbine package |
RU2620878C2 (en) * | 2013-02-15 | 2017-05-30 | Сименс Акциенгезелльшафт | Through-flow ventilation system for package gas turbine electric power plant |
RU2628851C1 (en) * | 2016-10-25 | 2017-08-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Gas turbine plant |
RU2637345C1 (en) * | 2017-03-16 | 2017-12-04 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Control device for thermal power plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9447712B2 (en) | Internal detonation engine, hybrid engines including the same, and methods of making and using the same | |
RU2411380C2 (en) | Motor of electromobile with drive from turbine generator | |
KR20140043110A (en) | Hybrid internal combustion engine | |
CN107076022B (en) | Circular propelling jet type compression engine | |
CN106351737B (en) | A kind of screwed pipe rotary engine | |
US20090013681A1 (en) | Energized Fluid Motor and Components | |
RU2365760C1 (en) | Gas turbine engine | |
CN110206604A (en) | A kind of cryogenic fluid supercritical generating system or motor device | |
CN105114266B (en) | Power device using heat pump technology | |
US8511060B1 (en) | External combustion engine with a general wheel rotation power motor | |
GB2499366A (en) | Rotary engine using Hydrogen | |
CN105041463A (en) | Power output device of screw tube rotor engine | |
WO2014121655A1 (en) | Child-mother type double-wheel rotor steam power machine | |
US20130167532A1 (en) | Power generator and related engine systems | |
CN204750536U (en) | Gas engine | |
RU2777154C1 (en) | Energy complex | |
US20110056198A1 (en) | Compressed Air Steam Hybrid | |
RU2151310C1 (en) | Method of and device for increasing temperature difference in heat engine | |
CN101915156B (en) | Internal combustion steam engine | |
WO2000022286A1 (en) | Rotary piston engine, pump and motor | |
WO2022217462A1 (en) | Long rotating shank-rapid-surrounding-shaft recoil-driven power generation power device | |
RU2258828C2 (en) | Method of and device for converting energy formed at combustion of organic fuel into rotary motion | |
RO135761A0 (en) | Eco-friendly internal combustion engine | |
RU2720368C1 (en) | Power complex | |
CN201747458U (en) | Internal combustion steam engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121213 |