RU2557793C1 - Gas turbine engine - Google Patents

Gas turbine engine Download PDF

Info

Publication number
RU2557793C1
RU2557793C1 RU2014110128/06A RU2014110128A RU2557793C1 RU 2557793 C1 RU2557793 C1 RU 2557793C1 RU 2014110128/06 A RU2014110128/06 A RU 2014110128/06A RU 2014110128 A RU2014110128 A RU 2014110128A RU 2557793 C1 RU2557793 C1 RU 2557793C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
cavitator
housing
compressor
nozzle
Prior art date
Application number
RU2014110128/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Александрович Генералов
Владислав Николаевич Ковальногов
Евгений Владимирович Школин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет"
Priority to RU2014110128/06A priority Critical patent/RU2557793C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2557793C1 publication Critical patent/RU2557793C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: this engine comprises housing, cover sealing the engine inlet, electrolyte feed system composed of the nozzle with cavitator, compressor and turbine shaft arranged in said housing, electrolyser-cavitator and local channel contraction with central body. Said electrolyser-cavitator is sealed in separate case connected with combustion chamber to feed pressurized gas mix downstream of compressor via electrolyser-cavitator with central; body to combustion chamber with igniter. Combustion chamber outlet is provided with gas flow separator including supersonic nozzle, outer and inner coaxial tubes and channel to return subsonic flow back, into combustion chamber.
EFFECT: higher efficiency.
2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и машиностроению и может использоваться в двигателестроении.The invention relates to energy and mechanical engineering and can be used in engine building.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является газотурбинный двигатель, содержащий корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита (водного раствора электролита) через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер, герметизирующую вход в корпус крышку с возможностью регулируемого забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита с возможностью подачи электролита через форсунку с кавитатором в поток забираемого в двигатель воздуха и с возможностью подачи топлива в камеру сгорания, электролизер при этом выполнен в виде кавитатора с центральным телом путем подводки постоянного электрического тока от источника питания к элементам кавитатора и установлен в обособленном корпусе, герметично соединенном с камерой сгорания, с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором через этот электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания (см. Патент РФ №2324831).The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a gas turbine engine comprising a housing and a cover sealing the entrance to the housing, a compressor, a combustion chamber, an electrolyte (aqueous electrolyte) supply system through a nozzle with a cavitator, an ignition device, a turbine and an electrolyzer, a sealing cover entrance to the housing with the possibility of adjustable intake of air into the engine, an electrolyte supply system with the possibility of supplying electrolyte through a nozzle from Kavi an atomizer into the flow of air drawn into the engine and with the possibility of supplying fuel to the combustion chamber, the electrolyzer in this case is made in the form of a cavitator with a central body by supplying direct electric current from the power source to the elements of the cavitator and installed in a separate housing hermetically connected to the combustion chamber, the possibility of supplying the gas mixture under pressure behind the compressor through this electrolyzer-cavitator with a central body into the combustion chamber (see RF patent No. 2324831).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится то, что известное устройство недостаточно экономично и неэффективно использует энергию потока газа.The reasons that impede the achievement of the technical result indicated below when using the known device adopted as a prototype include the fact that the known device does not use the energy of the gas stream economically and inefficiently.

Сущность изобретения заключается в использовании устройства для разделения потока газа на дозвуковой и сверхзвуковой.The essence of the invention lies in the use of a device for separating a gas flow into subsonic and supersonic.

Технический результат - достижение более высоких технико-экономических характеристик двигателя.The technical result is the achievement of higher technical and economic characteristics of the engine.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в этом газотурбинном двигателе, содержащем корпус и герметизирующую вход в корпус крышку, компрессор, камеру сгорания, систему подачи электролита (водного раствора электролита) через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство, турбину и электролизер, герметизирующую вход в корпус крышку с возможностью регулируемого забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита с возможностью подачи электролита через форсунку с кавитатором в поток забираемого в двигатель воздуха и с возможностью подачи топлива в камеру сгорания, электролизер, выполненный в виде кавитатора с центральным телом путем подводки постоянного электрического тока от источника питания к элементам кавитатора и установленный в обособленном корпусе, герметично соединенном с камерой сгорания, с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором через электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания, особенность заключается в том, что за камерой сгорания установлено устройство для разделения потока газа (на основе трубы Леонтьева) на дозвуковой и сверхзвуковой из камеры сгорания на дозвуковую и сверхзвуковую составляющие.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in this gas turbine engine comprising a housing and a sealing entrance to the housing, a cover, a compressor, a combustion chamber, an electrolyte (aqueous electrolyte solution) supply system through a nozzle with a cavitator, an ignition device, a turbine and an electrolyzer sealing the entrance to the housing is a cover with the possibility of adjustable air intake into the engine, an electrolyte supply system with the ability to supply electrolyte through a nozzle with a cavitator into the flow air flowing into the engine and with the possibility of supplying fuel to the combustion chamber, an electrolyzer made in the form of a cavitator with a central body by supplying direct electric current from the power source to the cavitator elements and installed in a separate housing hermetically connected to the combustion chamber, with the possibility of supplying a gas mixture under pressure behind the compressor through the electrolyzer-cavitator with the central body into the combustion chamber, the peculiarity is that a device for eniya gas stream (based on the pipe Leontyeva) at subsonic and supersonic from the combustion chamber at subsonic and supersonic components.

На чертежах представлено:The drawings show:

на фиг.1 - прототип газотурбинного двигателя;figure 1 is a prototype gas turbine engine;

на фиг.2 - предлагаемый газотурбинный двигатель.figure 2 - the proposed gas turbine engine.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of carrying out the invention with obtaining the above technical result are as follows.

Газотурбинный двигатель содержит корпус 1, герметизирующую вход в корпус крышку 2, выполненную с возможностью регулируемого жалюзями 3 забора воздуха в двигатель, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки 4 с кавитатором, местного сужения ее канала, подачи электролита в поток забираемого в двигатель воздуха и форсунки 5 подачи топлива в камеру 6 сгорания, размещенный в корпусе 1 вал 7 компрессора 8 и турбины 9, электролизер-кавитатор 10, местное сужение 11 канала с центральным телом 12, образованный путем подводки постоянного электрического тока от аккумулятора 13 к элементам кавитатора, например, к его местному сужению и к его центральному телу. Установлен электролизер-кавитатор 10 в обособленном корпусе 14 герметично, на болтах, соединенном с камерой 6 сгорания и с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором 8, через этот электролизер-кавитатор 10 с центральным телом 12 в камеру 6 сгорания с воспламеняющим устройством 15. На выходе из камеры 6 сгорания установлено устройство для разделения потока газа (на основе трубы Леонтьева), содержащее сверхзвуковое сопло 16, внешнюю трубу 17, внутреннюю трубу 18, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал 19 рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру 6 сгорания.The gas turbine engine comprises a housing 1, a sealing cover 2 entering the entrance to the housing, configured to take air into the engine by shutters 3, an electrolyte supply system made in the form of a nozzle 4 with a cavitator, local narrowing of its channel, supply of electrolyte to the air flow into the engine and nozzles 5 for supplying fuel to the combustion chamber 6, the shaft 7 of the compressor 8 and turbine 9 located in the housing 1, the cavitation cell 10, the local narrowing of the channel 11 with the central body 12, formed by supplying a constant electron current from the battery 13 to the elements of the cavitator, for example, to its local narrowing and to its central body. The electrolyzer-cavitator 10 is installed in a separate housing 14 hermetically, on bolts, connected to the combustion chamber 6 and with the possibility of supplying the gas mixture under pressure behind the compressor 8, through this electrolyzer-cavitator 10 with a central body 12 into the combustion chamber 6 with an ignition device 15. At the outlet of the combustion chamber 6, a device for separating the gas flow (based on the Leontief pipe) is installed, containing a supersonic nozzle 16, an external pipe 17, an internal pipe 18, coaxially located relative to each other, a recirculation channel 19 subsonic flow back to the combustion chamber 6.

Работа предлагаемого газотурбинного двигателя осуществляется следующим образом.The work of the proposed gas turbine engine is as follows.

Для пуска двигателя раскручивают его вал 7 и на электроды электролизера-кавитатора 10 с центральным телом 12 подают постоянный электрический ток от аккумулятора 13. Работой компрессора 8 на его всасе создается разрежение, благодаря чему производится регулируемый жалюзями 3 забор атмосферного воздуха в корпус 1 двигателя. В поток забираемого в двигатель воздуха форсункой 4 с кавитатором подают электролит, например водный раствор едкого калия. За счет кавитации в кавитаторе форсунки 4 вода частично, до неопасного для компрессора предела, диссоциирует, ионизируется, капельки ее тончайше распыляются и смешиваются с воздухом. Далее за счет разрежения на всасе компрессора электролит превращается в пар. Затем эта смесь сжимается компрессором 8 и под давлением за компрессором подается в обособленный корпус 14 электролизера-кавитатора 10 и прогоняется через местное сужение 11 с центральным телом 12, где за счет кавитации и за счет протекания постоянного тока через электролит частично уже диссоциированный в кавитаторе форсунки 4 водяной пар, присутствующий в потоке, полностью разлагается на водород и кислород. Затем эта газовая смесь поступает в камеру 6 сгорания, куда также подают через форсунку 5 небольшое количество топлива и образовавшуюся обогащенную водородом и кислородом топливовоздушную смесь поджигают воспламеняющим устройством 15. Далее температура продуктов сгорания нормализуется в зоне смешения камеры 6 сгорания. Затем газовый поток разделяется на входе в устройство для разделения потока газа (на основе трубы Леонтьева) на два потока - один направляется во внешнюю трубу 17 и является дозвуковым, второй разгоняется до сверхзвуковой скорости в сверхзвуковом сопле 16 и направляется во внутреннюю трубу 18. Температура поверхности со стороны сверхзвукового потока будет ниже, чем температура поверхности со стороны дозвукового потока. Образующийся перепад температур приводит к возникновению теплового потока от дозвуковой части течения к сверхзвуковой. Дозвуковой поток, отдав тепло сверхзвуковому потоку, направляется по каналу 19 рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру 6 сгорания. Сверхзвуковой поток на выходе из устройства для разделения потока, более нагретый и с более высоким давлением, поступает и расширяется в турбине 9, вращают вал 7 двигателя и выбрасывается в атмосферу. Таким образом, благодаря применению устройства для разделения потока газа на дозвуковой и сверхзвуковой за счет создания газодинамической температурной стратификации происходит повышение давления и температуры рабочего тела (сверхзвукового потока газа) и, следовательно, увеличение КПД газотурбинного двигателя, т.к. для современных газовых турбин одним из главных факторов, влияющих на экономичность газотурбинных установок, является непрерывное повышение температуры газа перед турбиной (см. Тепловая защита лопаток турбин / Б.М. Галицейский, В.Д. Совершенный, В.Ф. Формалев, М.С. Черный; Под ред. Б.М. Галицейского. - М.: Изд. МАИ, 1996. С.5). Кроме этого рециркуляция дозвукового потока позволит сократить расход топлива и повысить экономичность двигателя.To start the engine, its shaft 7 is untwisted and a constant electric current is supplied from the accumulator 13 to the electrodes of the cavitator-cavitator 10 with the central body 12. The compressor 8 creates a vacuum at its inlet, due to which atmospheric air regulated by the blinds 3 is drawn into the engine housing 1. An electrolyte, for example, an aqueous solution of caustic potassium, is fed into a stream of air drawn into the engine by a nozzle 4 with a cavitator. Due to cavitation in the cavitator of nozzle 4, the water partially dissociates, ionizes to a limit not hazardous to the compressor, its droplets are finest atomized and mixed with air. Further, due to the vacuum at the compressor inlet, the electrolyte turns into steam. Then this mixture is compressed by compressor 8 and under pressure behind the compressor it is supplied to a separate housing 14 of the electrolytic cavitator 10 and is driven through a local restriction 11 with a central body 12, where due to cavitation and due to the flow of direct current through the electrolyte, the nozzles 4 are partially dissociated in the cavitator water vapor present in the stream decomposes completely into hydrogen and oxygen. Then this gas mixture enters the combustion chamber 6, where a small amount of fuel is also supplied through the nozzle 5 and the resulting air-fuel mixture enriched with hydrogen and oxygen is ignited by the ignition device 15. Further, the temperature of the combustion products is normalized in the mixing zone of the combustion chamber 6. Then the gas stream is separated at the inlet to the device for separating the gas stream (based on the Leontief pipe) into two streams - one is sent to the outer pipe 17 and is subsonic, the second is accelerated to supersonic speed in the supersonic nozzle 16 and sent to the inner pipe 18. Surface temperature from the supersonic flow side will be lower than the surface temperature from the subsonic flow side. The resulting temperature difference leads to a heat flux from the subsonic part of the flow to the supersonic. The subsonic flow, giving heat to the supersonic flow, is directed through the subsonic flow recirculation channel 19 back to the combustion chamber 6. A supersonic flow at the outlet of the flow separation device, warmer and with a higher pressure, enters and expands in the turbine 9, rotates the motor shaft 7 and is released into the atmosphere. Thus, due to the use of a device for separating the gas flow into subsonic and supersonic due to the creation of gasdynamic temperature stratification, the pressure and temperature of the working fluid (supersonic gas flow) increase and, consequently, the efficiency of the gas turbine engine increases, because for modern gas turbines, one of the main factors affecting the efficiency of gas turbine plants is the continuous increase in gas temperature in front of the turbine (see Thermal Protection of Turbine Blades / B.M. Galitseysky, V.D. Perfect, V.F. Formalev, M. S. Cherny; Under the editorship of B.M. Galitseysky. In addition, subsonic flow recycling will reduce fuel consumption and increase engine efficiency.

Claims (1)

Газотурбинный двигатель, содержащий корпус, герметизирующую вход в корпус крышку, систему подачи электролита, выполненную в виде форсунки с кавитатором, размещенный в корпусе вал компрессора и турбины, электролизер-кавитатор, местное сужение канала с центральным телом, электролизер-кавитатор установлен в обособленном корпусе герметично, соединенном с камерой сгорания и с возможностью подачи газовой смеси под давлением за компрессором, через электролизер-кавитатор с центральным телом в камеру сгорания с воспламеняющим устройством, отличающийся тем, что на выходе из камеры сгорания установлено устройство для разделения газового потока, содержащее сверхзвуковое сопло, внешнюю трубу, внутреннюю трубу, коаксиально расположенные друг относительно друга, канал рециркуляции дозвукового потока обратно в камеру сгорания. A gas turbine engine comprising a housing that seals the entrance to the housing cover, an electrolyte supply system made in the form of a nozzle with a cavitator, a compressor and turbine shaft located in the housing, an electrolytic cavitator, local narrowing of the channel with a central body, an electrolytic cavitator is installed in a sealed housing connected to the combustion chamber and with the possibility of supplying the gas mixture under pressure behind the compressor, through a cavitation electrolyzer with a central body into the combustion chamber with an ignition device, from ichayuschiysya in that at the outlet of the combustion chamber device is installed to separate a gas stream comprising a supersonic nozzle, the outer tube, an inner tube coaxially disposed relative to each other, the recirculation channel subsonic flow back into the combustion chamber.
RU2014110128/06A 2014-03-14 2014-03-14 Gas turbine engine RU2557793C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014110128/06A RU2557793C1 (en) 2014-03-14 2014-03-14 Gas turbine engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014110128/06A RU2557793C1 (en) 2014-03-14 2014-03-14 Gas turbine engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2557793C1 true RU2557793C1 (en) 2015-07-27

Family

ID=53762521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014110128/06A RU2557793C1 (en) 2014-03-14 2014-03-14 Gas turbine engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2557793C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629309C2 (en) * 2016-02-01 2017-08-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Gas turbine engine
RU2629305C2 (en) * 2015-12-22 2017-08-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Gas turbine engine with steam nozzles
RU2629304C2 (en) * 2015-12-22 2017-08-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Gas turbine engine with external heat exchanger

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH248309A (en) * 1945-04-17 1947-04-30 Sulzer Ag Method for operating gas turbine plants and device for carrying out the method.
RU2106581C1 (en) * 1996-05-23 1998-03-10 Акционерное общество закрытого типа "Грааль" Method and device for thermal stratification of gas
US6189310B1 (en) * 1995-10-20 2001-02-20 Boris Kalitventzeff Combined gas turbine power system using catalytic partial fuel oxidation
RU2163323C1 (en) * 1999-06-18 2001-02-20 Научно-производственное предприятие "Саров" Method of nonheated pressure reduction of main-line natural gas and device for its embodiment
RU2324831C1 (en) * 2006-09-05 2008-05-20 Михаил Иванович Весенгириев Gas turbine engine
RU2334178C1 (en) * 2007-03-09 2008-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Supersonic tube of temperature stratification

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH248309A (en) * 1945-04-17 1947-04-30 Sulzer Ag Method for operating gas turbine plants and device for carrying out the method.
US6189310B1 (en) * 1995-10-20 2001-02-20 Boris Kalitventzeff Combined gas turbine power system using catalytic partial fuel oxidation
RU2106581C1 (en) * 1996-05-23 1998-03-10 Акционерное общество закрытого типа "Грааль" Method and device for thermal stratification of gas
RU2163323C1 (en) * 1999-06-18 2001-02-20 Научно-производственное предприятие "Саров" Method of nonheated pressure reduction of main-line natural gas and device for its embodiment
RU2324831C1 (en) * 2006-09-05 2008-05-20 Михаил Иванович Весенгириев Gas turbine engine
RU2334178C1 (en) * 2007-03-09 2008-09-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Supersonic tube of temperature stratification

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629305C2 (en) * 2015-12-22 2017-08-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Gas turbine engine with steam nozzles
RU2629304C2 (en) * 2015-12-22 2017-08-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Gas turbine engine with external heat exchanger
RU2629309C2 (en) * 2016-02-01 2017-08-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Gas turbine engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2557793C1 (en) Gas turbine engine
RU2324831C1 (en) Gas turbine engine
RU2280183C1 (en) Gas-turbine engine
RU2520784C1 (en) Setting of detonation combustion in combustion chamber of hypersonic ramjet
RU2629304C2 (en) Gas turbine engine with external heat exchanger
GB469180A (en) Improvements in or relating to turbines
RU2629305C2 (en) Gas turbine engine with steam nozzles
CN107218155B (en) A kind of pulse ignite in advance can steady operation detonation engine
RU2594828C1 (en) Propulsion engine of supersonic aircraft
RU2511921C1 (en) Hypersonic propulsive jet engine, and combustion arrangement method
RU2629309C2 (en) Gas turbine engine
RU2330980C1 (en) Ramjet engine
RU2591361C1 (en) Engine of hypersonic aircraft
RU2280184C1 (en) Gas-turbine engine
RU2453715C1 (en) Internal combustion engine
RU2318128C1 (en) Gas-turbine engine
RU2280182C1 (en) Gas turbine engine
RU2319540C1 (en) Generator of oxygen-hydrogen mixture
CN209385236U (en) A kind of heat engine
RU2008100157A (en) METHOD FOR WORKING OF AIR-REACTIVE ENGINE WITH TRACTION MODULES OF PULSING DETONATION COMBUSTION AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2327888C2 (en) Gas turbine engine
RU70965U1 (en) KNOCK POWER INSTALLATION
RU2321680C1 (en) Hydrogen-oxygen mixture generator
RU2305198C1 (en) Gas-turbine engine
RU2318918C1 (en) Hydrogen-oxygen mixture generator

Legal Events

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

Effective date: 20160315