RU64288U1

RU64288U1 - DRIVE GAS TURBINE ENGINE

Info

Publication number: RU64288U1
Application number: RU2007108089/22U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Вениаминович Бакал; Ефим Макарович Вольдман; Вадим Валентинович Долотов; Юрий Тимофеевич Емелькин; Сергей Владимирович Ефанов; Александр Моисеевич Идельсон; Юрий Дмитриевич Кишкин; Евгений Павлович Кочеров; Сергей Александрович Лебедев; Виталий Анатольевич Майоров; Валентин Николаевич Овчинников; Лиза Израилевна Федотова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Самарское конструкторское бюро машиностроения"
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2007-06-27

Abstract

Полезная модель относится к газотурбостроению, в частности, к устройствам газотурбинных приводов для привода в составе газоперекачивающих агрегатов. Приводной газотурбинный двигатель содержит компрессор с перепускными клапанами, камеру сгорания, турбину газогенератора, силовую турбину и связанные с теплообменником воздухоотводящее и воздухоподающее приспособление, которые выполнены в виде улитки, причем воздухоотводящее приспособление соединено с компрессором, а воздухоподающее приспособление - с камерой сгорания. Предложенная полезная модель позволяет сэкономить около 23% топлива, поступающего в камеру сгорания и повысить КПД двигателя.The utility model relates to gas turbine construction, in particular, to devices of gas turbine drives for a drive as a part of gas pumping units. The gas turbine drive engine contains a compressor with bypass valves, a combustion chamber, a gas generator turbine, a power turbine and an air exhaust and air supply device connected to the heat exchanger, which are made in the form of a scroll, the air exhaust device connected to the compressor and the air supply device to the combustion chamber. The proposed utility model allows you to save about 23% of the fuel entering the combustion chamber and increase engine efficiency.

Description

Полезная модель относится к газотурбостроению, в частности, к устройствам газотурбинных приводов для привода в составе газоперекачивающих агрегатов.The utility model relates to gas turbine construction, in particular, to devices of gas turbine drives for a drive as a part of gas pumping units.

Известен приводной газотурбинный двигатель, содержащий блок газогенератора, включающий пятнадцатиступенчатый компрессор с клапанами перепуска воздуха, камеру сгорания, двухступенчатую турбину газогенератора и двухступенчатую силовую турбину (патент на полезную модель RU 10425, опубликовано 16.07.1999).A known gas turbine driving engine comprising a gas generator unit including a fifteen-stage compressor with air bypass valves, a combustion chamber, a two-stage gas generator turbine and a two-stage power turbine (utility model patent RU 10425, published July 16, 1999).

Недостатком данного приводного газотурбинного двигателя является большой расход топлива, поступающего в камеру сгорания и низкое значение КПД двигателя.The disadvantage of this driving gas turbine engine is the high fuel consumption entering the combustion chamber and low engine efficiency.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение расхода топлива, поступающего в камеру сгорания, а также повышение КПД двигателя.The task to which the utility model is directed is to reduce the fuel consumption entering the combustion chamber, as well as to increase the engine efficiency.

Поставленная задача решается тем, что приводной газотурбинный двигатель содержит компрессор с перепускными клапанами, камеру сгорания, турбину газогенератора, силовую турбину, связанные с теплообменником, воздухоотводящее и воздухоподающее приспособления, которые выполнены в виде улитки, причем воздухоотводящее приспособление соединено с компрессором, а воздухоподающее приспособление - с камерой сгорания. Также двигатель может содержать цапфу, установленную между воздухоотводящим и воздухоподающим устройством и силовую проставку, установленную между компрессором и камерой сгорания.The problem is solved in that the gas turbine engine contains a compressor with bypass valves, a combustion chamber, a gas generator turbine, a power turbine associated with a heat exchanger, air exhaust and air supply devices, which are made in the form of a snail, and the air removal device is connected to the compressor, and the air supply device is with a combustion chamber. The engine may also comprise a trunnion mounted between the air exhaust and air supply device and a power spacer installed between the compressor and the combustion chamber.

Предложенная полезная модель позволяет снизить расход топлива в камере сгорания, а также повысить значение КПД за счет использования в конструкции воздухоподающего и воздухоотводящего приспособлений, The proposed utility model allows to reduce fuel consumption in the combustion chamber, as well as to increase the value of efficiency due to the use of air supply and air exhaust devices in the design,

которые взаимодействуют с теплообменником, работающем на выхлопных газах двигателя.which interact with an engine exhaust heat exchanger.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез приводного газотурбинного двигателя; на фиг.2 - разрез А-А фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б фиг.1The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a longitudinal section of a driving gas turbine engine; figure 2 is a section aa of figure 1; figure 3 is a section bB of figure 1

Приводной газотурбинный двигатель состоит из двух основных частей: газогенератора и турбины газогенератора, включающих в себя следующие узловые элементы: переднюю опору 1 с входным каналом 2 передней опоры 1, осевой компрессор 3, воздухоподающее приспособление 4 и воздухоотводящее приспособление 5, камеру сгорания 6, турбину газогенератора 7 и силовую турбину 8.The driving gas turbine engine consists of two main parts: a gas generator and a gas generator turbine, which include the following components: front support 1 with input channel 2 of the front support 1, axial compressor 3, air supply device 4 and air removal device 5, combustion chamber 6, gas generator turbine 7 and power turbine 8.

Компрессор 3 служит для повышения давления воздуха, поступающего в камеру сгорания 6, выполнен пятнадцатиступенчатым осевым и состоит из ротора и статора. Ротор установлен с возможностью вращения на двух подшипниках качения. Передний подшипник - роликовый, допускающий осевое перемещение для компенсации изменения размеров ротора и статора под влиянием температур и деформации от осевых сил. Фиксирование ротора в осевом направлении производится в заднем радиально-упорном шариковом подшипнике. Между компрессором 3 и камерой сгорания 6 установлена силовая проставка 9, которая обеспечивает необходимую жесткость конструкции.The compressor 3 serves to increase the pressure of the air entering the combustion chamber 6, is made of a fifteen-step axial and consists of a rotor and a stator. The rotor is mounted rotatably on two rolling bearings. The front bearing is roller, allowing axial movement to compensate for the change in the size of the rotor and stator under the influence of temperatures and deformation from axial forces. The rotor is axially fixed in the rear angular contact ball bearing. Between the compressor 3 and the combustion chamber 6, a power spacer 9 is installed, which provides the necessary structural rigidity.

Для нормальной работы компрессора 3 на нерасчетных режимах предусмотрены четыре клапана перепуска воздуха 10, которые обеспечивают перепуск воздуха из соответствующих ступеней компрессора.For the normal operation of the compressor 3 in off-design modes, four air bypass valves 10 are provided, which provide air bypass from the corresponding compressor stages.

Для обеспечения устойчивой работы компрессора 3 в процессе запуска и расширения диапазона рабочих режимов двигателя предназначен входной направляющий аппарат. Входной направляющий аппарат прикреплен на входе в компрессор в задней части корпуса.To ensure stable operation of the compressor 3 in the process of starting and expanding the range of operating modes of the engine, an input guide apparatus is intended. An inlet guide vane is attached to the compressor inlet at the rear of the housing.

На выходе из компрессора 3 устанавливается воздухоотводящее приспособление 4 в виде улитки для отбора воздуха в теплообменник (не показано). А между воздухоотводящим приспособлением 4 и камерой сгорания 6 расположено воздухоподающее приспособление 5 в виде улитки, которое предназначено для подвода воздуха в камеру сгорания 6. Для крепления двигателя на подмоторной раме, между воздухоотводящим и воздухоподающим приспособлением имеется цапфа 11.At the outlet of the compressor 3, an air exhaust device 4 is installed in the form of a cochlea for taking air into a heat exchanger (not shown). And between the air exhaust device 4 and the combustion chamber 6, there is an air supply device 5 in the form of a snail, which is designed to supply air to the combustion chamber 6. For mounting the engine on the engine frame, there is a pin 11 between the air exhaust and the air supply device.

Турбина газогенератора 7 предназначена для привода во вращение ротора компрессора, а также агрегатов, обслуживающих двигатель и состоит из ротора турбины и статора. Ротор турбины состоит из двух рабочих колес, сцентрированных между собой и стянутых шпильками. Ротор вращается на двух роликовых подшипниках. Передний подшипник установлен в корпусе подшипника картера турбины, а задний - в промежуточной опоре турбины. Осевые силы воспринимаются шарикоподшипником ротора компрессора. Рабочие лопатки турбины охлаждаются воздухом. С целью ограничения утечки газа между ступенями турбины установлены газовые лабиринтные уплотнения.The gas generator turbine 7 is designed to drive the compressor rotor, as well as units serving the engine, and consists of a turbine rotor and a stator. The turbine rotor consists of two impellers, centered between themselves and pulled together by pins. The rotor rotates on two roller bearings. The front bearing is installed in the bearing housing of the turbine housing, and the rear - in the intermediate support of the turbine. Axial forces are perceived by the ball bearing of the compressor rotor. The turbine blades are cooled by air. In order to limit gas leakage between the turbine stages, gas labyrinth seals are installed.

Приводной газотурбинный двигатель работает следующим образом.The driving gas turbine engine operates as follows.

Запуск приводного газотурбинного двигателя осуществляют автоматически с помощью воздушного стартера. Воздух через входной канал 2 передней опоры 1 поступает в компрессор 3. В компрессоре 3 воздух сжимается и поступает в теплообменник (не показано) через воздухоотводящее приспособление 4, выполненное в виде улитки. Теплообменник содержит два контура: по внешнему контуру проходит горячий выхлопной газ двигателя, а по внутреннему - сжатый воздух компрессора. В теплообменнике сжатый воздух нагревается и через воздухоподающее приспособление 5, выполненное в виде улитки, поступает в камеру сгорания 6, в которой смешивается с поступающим туда топливным газом. Сгорая, топливно-воздушная смесь поступает на The start of the gas turbine engine is carried out automatically using an air starter. Air through the inlet channel 2 of the front support 1 enters the compressor 3. In the compressor 3, the air is compressed and enters the heat exchanger (not shown) through the air exhaust device 4, made in the form of a cochlea. The heat exchanger contains two circuits: the hot exhaust gas of the engine passes through the external circuit and the compressor compressed air through the internal circuit. In the heat exchanger, the compressed air is heated and through the air supply device 5, made in the form of a cochlea, enters the combustion chamber 6, in which it is mixed with the fuel gas entering there. The burning, fuel-air mixture is fed to

вход в турбину газогенератора 7, проходя через которую, расходует свою энергию на вращение ротора газогенератора, попадает в свободную турбину 8, где, расширяясь, приводит во вращение ротор свободной турбины 8, которая в свою очередь, раскручивает нагнетатель (не показано). После прохождения через силовую турбину 8, продукты сгорания поступают в теплообменник.the entrance to the turbine of the gas generator 7, passing through which, consumes its energy to rotate the rotor of the gas generator, enters the free turbine 8, where, expanding, it rotates the rotor of the free turbine 8, which, in turn, spins the supercharger (not shown). After passing through a power turbine 8, the combustion products enter the heat exchanger.

Таким образом, предложенная полезная модель позволяет сэкономить около 23% топлива, поступающего в камеру сгорания и повысить КПД двигателя за счет введения в конструкцию двигателя воздохопадающего и воздухоотводящего приспособлений, размещенных между компрессором и камерой сгорания, выполненных в виде улитки и соединенных с теплообменником, который работает от выхлопных газов двигателя.Thus, the proposed utility model allows to save about 23% of the fuel entering the combustion chamber and to increase engine efficiency by introducing into the engine design air and exhaust devices placed between the compressor and the combustion chamber, made in the form of a cochlea and connected to a heat exchanger that works from engine exhaust.

Claims

1. A gas turbine drive engine comprising a compressor with bypass valves, a combustion chamber, a gas generator turbine and a power turbine, characterized in that it contains air exhaust and air supply devices that are made in the form of a cochlea, moreover, the air removal device is connected to the compressor and the air supply device - with a combustion chamber.

2. The engine according to claim 1, characterized in that a trunnion is installed between the air exhaust and the air supply device.

3. The engine according to claim 1, characterized in that a power spacer is installed between the compressor and the combustion chamber.