Патент на изобретение №2318128

(54) ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к газотурбинным двигателям. Газотурбинный двигатель содержит корпус, компрессор, камеру сгорания, воспламенительное устройство, систему подачи жидкости и турбину. Корпус выполнен с герметизирующей всас компрессора крышкой. Система подачи жидкости выполнена для подачи и распыления воды на всас компрессора. При этом компрессор выполнен с возможностью создания разрежения в герметизированной части корпуса на своем всасе, превращения распыленной воды в водяной пар, сжатия пара с повышением его температуры и подачи пара в камеру сгорания. Воспламенительное устройство выполнено в виде электродов вольтовой /электрической/ дуги, электроды которой с возможностью подачи на них постоянного тока и с возможностью зажигания и тушения вольтовой дуги установлены в камере сгорания. Причем один из электродов вольтовой дуги выполнен в виде воронки. Изобретение позволяет повысить экономическую и экологическую и эффективность. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к газотурбинным двигателям, и может быть использовано в двигателях различного назначения.

Известен газотурбинный двигатель /ГТД/ – тепловая машина, предназначенная для преобразования энергии сгорания топлива в кинетическую энергию реактивной струи и /или/ в механическую работу на валу двигателя. Основными элементами ГТД являются компрессор, камера сгорания и газовая турбина. Для работы используется нефтяное топливо /Боргест Н.М. и др. Краткий словарь авиационных терминов. – М.: Издательство МАИ, стр.43-44, 1992 г./ [1].

Недостатком известного ГТД является высокие расходы на нефтяное топливо и высокая токсичность выхлопных газов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является ГТД, содержащий корпус, компрессор, камеру сгорания, воспламенительное устройство, систему подачи нефтяного топлива и турбину /А.с. СССР. №1329280, F02K 3/00, 30.04.1992 г./ [2].

Недостатками ближайшего аналога являются высокие расходы на нефтяное топливо и высокая токсичность выхлопных газов.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении экономической и экологической эффективности газотурбинного двигателя.

Поставленная задача решается тем, что в газотурбинном двигателе, содержащем корпус, компрессор, например осевой, камеру сгорания, воспламенительное устройство, систему подачи жидкости и турбину. Корпус выполнен с герметизирующей всас компрессора крышкой, например, установленной разъемно. Система подачи жидкости выполнена для подачи и распыления, например через форсунку простой воды на всас компрессора. При этом компрессор выполнен с возможностью создания разрежения в герметизированной части корпуса на своем всасе, превращения распыленной воды в водяной пар, сжатия пара с повышением его температуры и подачи пара в камеру сгорания. Воспламенительное устройство выполнено в виде электродов вольтовой /электрической/ дуги, электроды которой с возможностью подачи на них постоянного тока, например, от бортовой электросети и с возможностью зажигания и тушения вольтовой дуги установлены в камере сгорания. Причем один из электродов вольтовой дуги, например анод, выполнен в виде воронки.

Сущность изобретения схематично показана на чертеже.

Пример выполнения предлагаемого решения.

Газотурбинный двигатель, содержит корпус 1 выполненный с герметизирующей всас компрессора 2 крышкой 3, например, закрепленной съемно. Систему подачи и распыления воды на всас компрессора, например через форсунку 4. При этом компрессор выполнен с возможностью создания разрежения в герметизированной части корпуса на своем всасе, превращения распыленной воды в водяной пар, сжатия пара с повышением его температуры и подачи пара в камеру сгорания 5. Воспламенительное устройство, выполненное в виде электродов 6 и 7 вольтовой /электрической/ дуги, электроды которой с возможностью подачи на них по линиям А и Б постоянного тока, например от бортовой электросети /не показано/, и с возможностью зажигания, например, включением электро-механизма 8 и тушения, например, отключением питания вольтовой дуги установлены в камере сгорания. Причем один из электродов вольтовой дуги, например анод, выполнен в виде воронки. Закреплены электроды в головке камеры сгорания посредством электро-изоляторов. Кроме этого двигатель содержит турбину 10 и выхлопное устройство 11.

Газотурбинный двигатель работает следующим образом.

Для пуска двигателя пусковым устройством раскручивают его ротор и на электроды 6 и 7 вольтовой дуги, по линиям А и Б подают регулируемый постоянный ток от бортовой электросети. Работой, например, осевого компрессора 2 на его всасе в корпусе 1, герметизированном крышкой 3, создается разрежение. Система подачи воды через форсунку 4 распыляет туда, на всас компрессора, дозируемую, например, насосом воду. Благодаря разрежению вода превращается в водяной пар, который с повышением его температуры, например до 200°С, сжимается компрессором 2 и подается в камеру сгорания 5. Кратковременным включением электромеханизма 8 электродом 6, например катодом, прикасаются к воронкообразному электроду – аноду 7 и зажигают вольтовую дугу. Водяной пар под давлением за компрессором поступающий в головку 9 камеры сгорания 5 проходит через зону горения вольтовой дуги, диссоциирует, ионизируется, воспламеняется и уже в виде плазмы с высокой температурой выходит из зоны горения вольтовой дуги, через воронкообразный электрод-анод 7 в зону смешения камеры сгорания 5. В зону смешения камеры сгорания 5, через отверстия в ее жаровой трубе, так же поступает водяной пар и смешиваясь с плазмой охлаждает ее до приемлемого для лопаток турбины 10 значения. Далее паро-газовая смесь поступает на турбину 10, расширяется, турбиной вращает компрессор 2 и выхлопным устройством 11 выкидывается в окружающую среду. Для изменения частоты /мощности/ двигателя увеличивают либо уменьшают подачу воды на всас компрессора 1 и либо увеличивают или уменьшают подачу постоянного тока на электроды вольтовой дуги. Для останова двигателя отключением питания подаваемого на электроды вольтовой дуги тушат ее и прекращают подачу воды на всас компрессора 2.

Предлагаемый ГТД в эксплуатации высоко экономичен и экологически чист. Найдет применение для работы в качестве силовой установки для различных транспортных средств.

Формула изобретения

Газотурбинный двигатель, содержащий корпус, компрессор, камеру сгорания, воспламенительное устройство, систему подачи жидкости и турбину, отличающийся тем, что корпус выполнен с герметизированным всасом компрессора, система подачи жидкости выполнена для подачи и распыления воды на всас компрессора, при этом компрессор выполнен с возможностью создания разрежения в герметизированной части корпуса, на своем всасе, превращения распыленной воды в водяной пар, сжатия пара с повышением его температуры и подачи пара в камеру сгорания, воспламенительное устройство выполнено в виде электродов с возможностью подачи на них постоянного тока и тушения вольтовой (электрической) дуги, причем электроды установлены в камере сгорания, под действием вольтовой дуги водяной пар в камере сгорания диссоциирует и воспламеняется, при этом один из электродов вольтовой дуги выполнен подвижным при зажигании вольтовой дуги, другой электрод выполнен в виде воронки.

РИСУНКИ