×
09.05.2019
219.017.4a87

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002269018
Дата охранного документа
27.01.2006
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Энергетическая газотурбинная установка содержит газотурбинный двигатель, в корпусе которого размещены турбокомпрессор, свободная силовая турбина с валом привода внешней нагрузки, входное устройство и затурбинный диффузор. Газотурбинный двигатель содержит охватывающий его кожух, образующий с корпусом двигателя тупиковую со стороны вала привода кольцевую камеру, изолированную от воздушного тракта компрессора регулируемыми патрубками отбора воздуха. Кожух, охватывающий газотурбинный двигатель, выполнен сплошным и скреплен с входным устройством. Газотурбинная установка снабжена, по меньшей мере, одним нагнетающим воздушным вентилятором, в тракте которого размещен теплообменник. Вход теплообменника соединен с выходом регулируемых патрубков отбора воздуха из компрессора. Выход теплообменника соединен коллектором наддува охлажденного воздуха для турбокомпрессора, в частности, для наддува и охлаждения подшипниковых опор, и содержит выхлопной воздушный трубопровод, изолированный от выхлопного тракта газотурбинного двигателя. Во входной части турбокомпрессора для его наружного обдува выполнены каналы, соединенные трубопроводами с воздушным вентилятором. Кожух содержит на выходе, по меньшей мере, одну поперечную кольцевую стенку с уплотнением по наружной поверхности затурбинного диффузора, образующую тупиковую со стороны затурбинного диффузора кольцевую камеру. Изобретение позволяет повысить суммарный тепловой КПД, надежность и эффективность газотурбинной установки. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к газотурбостроению, а точнее - к устройствам газотурбинных установок (ГТУ) для привода внешней нагрузки.

Известен газотурбинный энергоагрегат, включающий в себя контейнер с размещенным в нем газотурбинным двигателем с силовой турбиной, трансмиссию, затурбинный диффузор, редуктор и агрегат полезной нагрузки, а также воздухозаборное и выхлопное устройства [1].

Недостатком известного энергоагрегата является низкая эффективность охлаждения корпусов турбины из-за низкого напора всасывающего воздуха и, как следствие, низкий КПД, а также низкая надежность из-за наддува опор неохлажденным воздухом, отбираемым от средней ступени компрессора.

Наиболее близкой к заявляемой является газотурбинная энергетическая установка [2], содержащая агрегат внешней нагрузки и газотурбинный двигатель, в корпусе которого размещены турбокомпрессор, свободная силовая турбина с валом привода внешней нагрузки, затурбинный диффузор.

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является низкий КПД вследствие значительных потерь давления и турбулентности воздушного потока на входном устройстве, а также повышенный уровень шума в трактах всасывания и выхлопа. Также конструкция имеет низкую надежность из-за недостаточной эффективности охлаждения корпуса двигателя за счет эжекции газов в выхлопном тракте газотурбинного двигателя. Наддув опор газотурбинного двигателя осуществляется воздухом, отбираемым от средней ступени компрессора, что снижает надежность двигателя.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении суммарного теплового КПД, надежности и эффективности энергетической газотурбинной установки за счет охлаждения отбираемого из компрессора воздуха в теплообменнике, обдуваемом нагнетающим вентилятором, выполнения наружного кожуха двигателя герметичным, акустически наддуваемым, с охлаждением корпуса двигателя воздухонагнетающим вентилятором, а также выхлопа турбокомпрессора без смешения с охлаждаемым воздухом из наружного кожуха, позволяющего утилизировать тепло выхлопных газов турбокомпрессора, не снижая их температуру охлаждаемым воздухом.

Сущность технического решения заключается в том, что в энергетической газотурбинной установке, содержащей газотурбинный двигатель, в корпусе которого размещены турбокомпрессор, свободная силовая турбина с валом привода внешней нагрузки, входное устройство и затурбинный диффузор, причем газотурбинный двигатель содержит охватывающий его кожух, образующий с корпусом двигателя тупиковую со стороны вала привода кольцевую камеру, изолированную от воздушного тракта компрессора регулируемыми патрубками отбора воздуха, согласно изобретению кожух, охватывающий газотурбинный двигатель, выполнен сплошным и скреплен с входным устройством, а газотурбинная установка снабжена, по меньшей мере, одним нагнетающим воздушным вентилятором, в тракте которого размещен теплообменник, причем вход теплообменника соединен с выходом регулируемых патрубков отбора воздуха из компрессора, а выход теплообменника соединен коллектором наддува охлажденного воздуха для турбокомпрессора, в частности, для наддува и охлаждения подшипниковых опор, и содержит выхлопной воздушный трубопровод, изолированный от выхлопного тракта газотурбинного двигателя, а во входной части турбокомпрессора для его наружного обдува выполнены каналы, соединенные трубопроводами с воздушным вентилятором, при этом кожух содержит на выходе, по меньшей мере, одну поперечную кольцевую стенку с уплотнением по наружной поверхности затурбинного диффузора, образующего тупиковую со стороны затурбинного диффузора кольцевую камеру. Поперечная кольцевая стенка выполнена двойной, причем одна часть стенки расположена на срезе или выше по потоку от среза неподвижной части затурбинного диффузора, а другая контактирует с телескопическим насадком. Упругое уплотнение по наружной поверхности затурбинного диффузора, а также телескопического насадка выполнено в виде радиального металлического щеточного уплотнения. Лобовая часть кожуха, образующая с корпусом двигателя тупиковую со стороны вала привода кольцевую камеру, снабжена упругим металлическим уплотнением в форме кольцевой V-образной манжеты, контактирующей одновременно по двум кольцевым поясам входной части корпуса.

Выполнение кожуха, охватывающего газотурбинный двигатель, сплошным и скрепленным с входным устройством, а газотурбинной установки снабженной, по меньшей мере, одним нагнетающим воздушным вентилятором, в тракте которого размещен теплообменник, позволяет эффективно использовать воздух, нагнетаемый вентилятором. Воздух проходит через теплообменник, в котором охлаждается отбираемый от компрессора воздух для наддува опор двигателя, затем выходит через выхлопной тракт, изолированный от выхлопного тракта газотурбинного двигателя. Эффективное использование вентилирующего воздуха увеличивает КПД, надежность двигателя, эффективность шумоглушения, позволяет утилизировать тепло выхлопных газов турбокомпрессора, не снижая их температуру охлаждаемым воздухом.

Выполнение на выходе кожуха двойной поперечной кольцевой стенки с уплотнением по наружной поверхности затурбинного диффузора, образующей тупиковую со стороны затурбинного диффузора кольцевую камеру, при этом в качестве уплотнения используется радиальное металлическое щеточное уплотнение, позволяет обеспечить демпфирование и относительное перемещение деталей между собой, что повышает надежность установки.

Лобовая часть кожуха, образующая с корпусом двигателя тупиковую со стороны вала привода кольцевую камеру, снабжена упругим металлическим уплотнением в форме V-образной манжеты, контактирующей одновременно по двум кольцевым поясам входной части корпуса, позволяет герметизировать внутренний воздушный поток, поступающий в компрессор и тупиковую зону, в которую подается воздух от вентилятора и обеспечивает «запирание стыка» при избыточном давлении, что также повышает надежность установки.

На фиг.1 изображен продольный разрез газотурбинной установки.

На фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.

На фиг.3 - элемент II на фиг.1 в увеличенном виде.

На фиг.4 - вид А на фиг.3.

На фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4.

На фиг.6 - элемент III на фиг.1 в увеличенном виде.

Энергетическая газотурбинная установка содержит газотурбинный двигатель 1, в корпусе которого размещены турбокомпрессор 2, свободная силовая турбина 3 с валом 4 привода внешней нагрузки 5, входное устройство 6 и затурбинный диффузор 7, при этом газотурбинный двигатель 1 содержит охватывающий его кожух 8, образующий с корпусом двигателя 1 тупиковую со стороны вала 4 привода 5 кольцевую камеру 9, изолированную от воздушного тракта компрессора регулируемыми патрубками 10 отбора воздуха. Кожух 8 выполнен сплошным и скреплен с входным устройством 6, а газотурбинная установка снабжена, по меньшей мере, одним нагнетающим воздушным вентилятором 11, в тракте которого размещен теплообменник 12, причем вход теплообменника 12 соединен с выходом регулируемых патрубков 10 отбора воздуха из компрессора, а выход теплообменника 12 соединен коллектором 13 наддува охлажденного воздуха для турбокомпрессора 2, в частности, для наддува и охлаждения подшипниковых опор 14, 15, 16, и содержит выхлопной воздушный трубопровод 17, изолированный от выхлопного тракта газотурбинного двигателя, а во входной части турбокомпрессора 2 для его наружного обдува выполнены каналы 18, соединенные трубопроводами 19 с воздушным вентилятором 11. Кожух 8 содержит на выходе, по меньшей мере, одну поперечную кольцевую стенку 20 с уплотнением 21 по наружной поверхности затурбинного диффузора 7, образующую тупиковую со стороны затурбинного диффузора 7 кольцевую камеру 9. Поперечная кольцевая стенка 20 выполнена двойной, причем одна часть стенки 22 расположена на срезе 23 или выше по потоку от среза 23 неподвижной части затурбинного диффузора 7, а другая часть стенки 24 контактирует с телескопическим насадком 25. Упругое уплотнение 21 по наружной поверхности затурбинного диффузора 7, а также телескопического насадка 25 выполнено в виде радиального металлического щеточного уплотнения. Лобовая часть кожуха 8, образующая с корпусом двигателя 1 тупиковую со стороны вала 4 привода 5 кольцевую камеру 9, снабжена упругим металлическим уплотнением 26 в форме V-образной манжеты, контактирующей одновременно по двум кольцевым пояскам входной части корпуса двигателя 1.

Энергетическая газотурбинная установка работает следующим образом. Через входное устройство 6 воздух 27 поступает в турбокомпрессор 2, который при выходе на расчетные обороты нагнетает газ на силовую турбину 3, которая передает мощность с вала привода 4 на привод внешней нагрузки 5. Перед запуском установки включается воздушный вентилятор 11, который подает воздух 28 через трубопровод 19 в кольцевую камеру 9. От компрессора отбирается воздух, который охлаждается в теплообменнике 12 и подается на охлаждение и наддув всех опор, например, 14, 15, 16 двигателя 1. В кольцевой камере 9 воздух 28, нагнетаемый вентилятором 11 и подогретый в теплообменнике 12, поступает на охлаждение корпусов турбины и выходит в атмосферу через выхлопной воздушный трубопровод 17. При этом поперечная двойная кольцевая стенка 20, соединяющая затурбинный диффузор 7 с телескопическим насадком 25, обеспечивает демпфирование и относительное перемещение деталей выхлопного тракта.

Такое выполнение энергетической газотурбинной установки позволяет наиболее полно использовать хладоресурс охлаждающего воздуха, повышает КПД, надежность и эффективность установки, а также обеспечивает эффективность шумоглушения в разных частотных диапазонах, исключает пожаровзрывоопасность в процессе эксплуатации.

Источники информации:

1. Патент РФ №2193678, F 02 C 7/04.

2. Патент РФ №2098649, F 02 C 7/12 - прототип.

1.Энергетическаягазотурбиннаяустановка,содержащаягазотурбинныйдвигатель,вкорпусекоторогоразмещенытурбокомпрессор,свободнаясиловаятурбинасваломприводавнешнейнагрузки,входноеустройствоизатурбинныйдиффузор,причемгазотурбинныйдвигательсодержитохватывающийегокожух,образующийскорпусомдвигателятупиковуюсосторонывалаприводакольцевуюкамеру,изолированнуюотвоздушноготрактакомпрессорарегулируемымипатрубкамиотборавоздуха,отличающаясятем,чтокожух,охватывающийгазотурбинныйдвигатель,выполненсплошнымискрепленсвходнымустройством,агазотурбиннаяустановкаснабжена,поменьшеймере,однимнагнетающимвоздушнымвентилятором,втрактекоторогоразмещентеплообменник,причемвходтеплообменникасоединенсвыходомрегулируемыхпатрубковотборавоздухаизкомпрессора,авыходтеплообменникасоединенколлекторомнаддуваохлажденноговоздухадлятурбокомпрессора,вчастностидлянаддуваиохлажденияподшипниковыхопор,исодержитвыхлопнойвоздушныйтрубопровод,изолированныйотвыхлопноготрактагазотурбинногодвигателя,авовходнойчаститурбокомпрессорадляегонаружногообдувавыполненыканалы,соединенныетрубопроводамисвоздушнымвентилятором,приэтомкожухсодержитнавыходе,поменьшеймере,однупоперечнуюкольцевуюстенкусуплотнениемпонаружнойповерхностизатурбинногодиффузора,образующуютупиковуюсосторонызатурбинногодиффузоракольцевуюкамеру.12.Энергетическаягазотурбиннаяустановкапоп.1,отличающаясятем,чтопоперечнаякольцеваястенкавыполненадвойной,причемодначастьстенкирасположенанасрезеиливышепопотокуотсрезанеподвижнойстенкирасположенанасрезеиливышепопотокуотсрезанеподвижнойчастизатурбинногодиффузора,адругаяконтактируетстелескопическимнасадком.23.Энергетическаягазотурбиннаяустановкапоп.1,отличающаясятем,чтоупругоеуплотнениепонаружнойповерхностизатурбинногодиффузора,атакжетелескопическогонасадка,выполненоввидерадиальногометаллическогощеточногоуплотнения.34.Энергетическаягазотурбиннаяустановкапоп.1,отличающаясятем,чтолобоваячастькожуха,образующаяскорпусомдвигателятупиковуюсосторонывалаприводакольцевуюкамеру,снабженаупругимметаллическимуплотнениемвформекольцевойV-образнойманжеты,контактирующейодновременноподвумкольцевымпоясамвходнойчастикорпуса.4
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 66.
20.01.2013
№216.012.1d3f

Болтовое соединение вращающихся деталей

Изобретение относится к области машиностроения и авиадвигателестроения и может быть использовано для соединения вращающихся деталей ротора газотурбинного двигателя авиационного и наземного применения. Болтовое соединение вращающихся деталей, объединенных в пакет, с расположенными по окружности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472981
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.03.2013
№216.012.2d8c

Способ изготовления полой вентиляторной лопатки

Изобретение может быть использовано в авиационном двигателестроении при изготовлении полой лопатки вентилятора газотурбинного двигателя, состоящей из выполненных из титанового сплава обшивок и заполнителя. Способ предполагает использование диффузионной сварки для соединения обшивок и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477191
Дата охранного документа: 10.03.2013
20.04.2015
№216.013.43b8

Способ изготовления полого изделия типа вентиляторной лопатки

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно к способам изготовления с использованием диффузионной сварки полого изделия. Изготавливают заготовки обшивок и заполнителя, при этом на внешней поверхности одной или обеих заготовок обшивок выполняют отдельные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548834
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.07.2015
№216.013.5cb5

Способ изготовления полой вентиляторной лопатки

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. С использованием диффузионной сварки и сверхпластической формовки собирают заготовки обшивок и заполнителя в пакет. Предварительно на участки контактирующих поверхностей заготовок обшивок и заполнителя по заданному трафаретному...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555274
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.02.2019
№219.016.bcac

Осевой компрессор турбомашины

Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей турбомашин преимущественно наземного применения. Техническая задача заключается в повышении надежности и к.п.д. компрессора за счет снижения погрешности установки углов поворотных направляющих лопаток на всех режимах работы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002267656
Дата охранного документа: 10.01.2006
20.02.2019
№219.016.c46f

Компрессор газотурбинного двигателя

Изобретение относится к производству газотурбинных двигателей авиационного и наземного применений. Технический результат заключается в повышении надежности за счет исключения сварных и клепаных соединений фланцев клапанов перепуска с наружным корпусом компрессора, а также снижения вибро- и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02175405
Дата охранного документа: 27.10.2001
20.02.2019
№219.016.c4ca

Высокотемпературная турбина газотурбинного двигателя

Высокотемпературная турбина газотурбинного двигателя содержит ротор с промежуточным элементов между дисками ротора. Промежуточный элемент выполнен из двух закрепленных на валу ротора с помощью фланца промежуточных дисков. Промежуточные диски установлены с упругой деформацией полотен в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002193091
Дата охранного документа: 20.11.2002
01.03.2019
№219.016.ca23

Газотурбинный двигатель

Газотурбинный двигатель включает входной кок, вал двигателя и вал привода внешней нагрузки со стороны входного корпуса двигателя. Во внутренней полости кока между валами двигателя и привода внешней нагрузки размещена гибкая муфта. Отношение наружного диаметра гибкой муфты к расстоянию от муфты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002204036
Дата охранного документа: 10.05.2003
01.03.2019
№219.016.d119

Ротор двухступенчатой турбины

Ротор двухступенчатой турбины содержит два промежуточных диска, размещенных между рабочими дисками и имеющих полотна и ободы с опорной и консольными частями. Отношение длины опорной части обода промежуточного диска между полотном диска и торцом соседнего рабочего диска к длине консольной части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02163669
Дата охранного документа: 27.02.2001
11.03.2019
№219.016.d638

Свеча зажигания

Изобретение относится к системам зажигания газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Свеча зажигания содержит корпус с центральным электродом и боковой электрод в виде втулки с центральным цилиндрическим каналом, а также кожух, охватывающий корпус с образованием охлаждающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002277278
Дата охранного документа: 27.05.2006
Показаны записи 1-4 из 4.
20.12.2014
№216.013.1358

Устройство для розлива воды

Изобретение относится к оборудованию для продажи жидких продуктов и оплаты услуг и может быть использовано для розлива и продажи питьевой воды в тару потребителя. Технический результат - повышение бактерицидной защиты воды. Устройство для розлива воды, включающее корпус со смонтированными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536375
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.02.2019
№219.016.bf4e

Газотурбинный насосный агрегат

Изобретение относится к наземным газотурбинным агрегатам для механического привода, а именно к установкам с насосным агрегатом. Газотурбинный насосный агрегат состоит из установленных в контейнере газотурбинного двигателя и соединенного с ним переходным валом редуктора, на выходе из которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002386834
Дата охранного документа: 20.04.2010
29.06.2019
№219.017.9e41

Газотурбинная установка

Газотурбинная установка включает компрессор низкого давления на входе, силовую турбину на выходе, промежуточный между компрессорами корпус с разделителем потоков, каналы наружных и внутренних контуров. Внутренний контур содержит компрессор высокого давления со смесителем на выходе. Вход канала...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002305789
Дата охранного документа: 10.09.2007
10.07.2019
№219.017.ac1d

Способ изготовления звукопоглощающего кожуха турбовентиляторного двигателя

Способ изготовления звукопоглощающего кожуха турбовентиляторного двигателя включает закрепление на продольные стенки корпуса распорного устройства и раздвижение им продольных стенок в пределах их усадки в готовом изделии. Затем формуют демпферную рамку, устанавливают в нее сотовый заполнитель и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002342549
Дата охранного документа: 27.12.2008
+ добавить свой РИД