газотурбинный двигатель

Формула изобретения

Газотурбинный двигатель, содержащий корпус, компрессор, камеру сгорания с воспламеняющим устройством, турбину и систему подачи и распыления воды через форсунку с кавитатором, отличающийся тем, что корпус выполнен с возможностью забора атмосферного воздуха в двигатель, форсунка с кавитатором выполнена с возможностью подачи воды в забираемый воздух в зависимости от влажности последнего, система подачи и распыления воды снабжена форсункой с кавитатором для подачи и распыления смеси воды и топлива в камеру сгорания, воспламеняющее устройство выполнено в виде электродов вольтовой дуги, установленных в камере сгорания с возможностью подачи на них электрического тока, зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенения и превращения в плазму проходящей через зону горения вольтовой дуги смеси паров воды, топлива и воздуха, при этом один из электродов выполнен подвижным для зажигания вольтовой дуги, а другой конической формы и с конусным каналом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к газотурбинным двигателям, и может быть использовано в двигателестроении.

Известен газотурбинный двигатель, содержащий корпус, компрессор, камеру сгорания, воспламеняющее устройство, систему подачи топлива и турбину /а.с. СССР, №1329280, F02K 3/00, 30.04.1992 г./. [1].

Недостатком известного двигателя является его низкая экономическая и экологическая эффективность в эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является газотурбинный двигатель, содержащий корпус с герметизирующей его вход крышкой, электролизер, компрессор, камеру сгорания, систему подачи и распыления водного раствора электролита через форсунку с кавитатором, воспламеняющее устройство и турбину /патент РФ, №2280184, F02C 3/28, 20.07.2006 г./. [2].

Недостатком ближайщего аналога является высокий расход энергии на электролиз воды и низкий КПД электролизера.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением заключается в повышении эффективных показателей двигателя,

Поставленная задача решается тем, что в газотурбинном двигателя, содержащем корпус, компрессор, камеру сгорания с воспламеняющим устройством, турбину и систему подачи и распыления воды через форсунку с кавитатором, корпус выполнен с возможностью забора атмосферного воздуха в двигатель. Форсунка с кавитатором, например местное сужение ее канала, выполнена с возможностью подачи воды в забираемый воздух, в зависимости от влажности последнего. Система подачи и распыления воды снабжена форсункой с кавитатором, например местное сужение ее канала, для подачи и распыления смеси воды и топлива, например метилового спирта, в камеру сгорания. Воспламеняющее устройство выполнено в виде электродов вольтовой дуги, установленных в камере сгорания с возможностью подачи на них электрического тока, зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенения и превращения в плазму проходящей через зону горения вольтовой дуги смеси паров воды, топлива и воздуха. При этом один из электродов выполнен подвижным для зажигания вольтовой дуги, а другой конической формы и с конусным каналом.

Сущность изобретения показана на чертеже, где дан схематичный разрез двигателя.

Пример выполнения предлагаемого решения.

Газотурбинный двигатель содержит корпус 1 с воздухозаборником 2, компрессор 3, камеру сгорания 4 с жаровой трубой 5 и зоной смешения 5, форсунку 7 с кавитатором, например, в виде местного сужения ее канала /не показано/, подачи воды в поток забираемого в двигатель атмосферного воздуха, форсунку 8 также с кавитатором, например, местное сужение ее канала /не показано/, подачи и распыления смеси топлива, например, метилового спирта и воды в камеру сгорания. Двигатель также содержит турбину 9 и воспламеняющее устройство в виде электродов 10 и 11 вольтовой /электрической/ дуги, которые установлены в камере сгорания с возможностью подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенении и превращения в плазму проходящей через зону горения 12 вольтовой дуги смеси паров воды, топлива и воздуха. При этом один из электродов выполнен подвижным, например, перемещаемым электромагнитным клапаном 13, другой выполнен конической формы и с конусным каналом 14.

Газотурбинный двигатель работает следующим образом.

Для пуска двигателя пусковым устройством раскручивают его вал и на электроды 10 и 11 вольтовой дуги подают постоянный ток. Работой компрессора 3 через воздухозаборник 2 в двигатель забирают атмосферный воздух. В поток забираемого воздуха, исходя из его влажности, что, например, определяется блоком управления, через форсунку 7 с кавитатором, опять же под контролем блока управления, подают и распыляют воду, например чистую природную воду. За счет кавитации в кавитаторе форсунки 7 вода незначительно, не опасно для работы компрессора 3, диссоциируется и ее капельки тончайше распыляются, что существенно экономит последующие траты энергии на подготовку рабочего тела в камере сгорания 4. Далее подготовленный таким образом воздух сжимается в компрессоре 3 и поступает в камеру сгорания 4. В камере сгорания 4 в поток поступающего сюда воздуха, опять же под регулированием блока управления, через форсунку 8 с кавитатором подают и распыляют смесь воды, например чистой природной и топлива, например спирта метилового, например 5% от объема воды. В кавитаторе форсунки 8 подаваемая смесь за счет кавитации диссоциирует, ионизируется, ее капельки тончайше распыляются и затем она смешивается с воздухом, образует обогащенную водородом и кислородом смесь паров воды, топлива и воздуха и с давлением за компрессором, по конусному каналу 14 электрода 11 подступает в зону горения 12 вольтовой дуги. Кратковременным включением электромагнитного клапана 13 производят касание концом электрода 10 с электродом 11 и в конусном канале 14 зажигают вольтовую дугу, под воздействием которой проходящая через зону горения 12 вольтовой дуги обогащенная водородом и кислородом смесь паров воды, топлива и воздуха диссоциируется, ионизируется, воспламеняется, превращается в плазму и поступает в зону смешения 6 жаровой трубы 5 камеры сгорания 4. В зоне смешения 6 плазма нормализуется до приемлемого для лопаток турбины 9 значения смешением с поступающим сюда вторичным воздухом и присутствующим в нем водяным паром. Далее продукты сгорания расширяются в турбине 9, вращают вал двигателя и через выхлопное устройство выкидываются в атмосферу. Жаровая труба 5 камеры сгорания 4 и электроды 10 и 11 вольтовой дуги при этом охлаждаются обтекающим их и проходящим через них воздухом. Для остановки двигателя отключают подачу питания на электроды и тушат вольтовую дугу, прекращают подачу воды в двигатель и смеси воды, топлива в камеру сгорания 4.

Предлагаемое изобретение существенно повышает эффективные показатели газотурбинного двигателя. Найдет широкое применение в двигателестроении.