Газотурбинная установка

(71) Всесоюзный научнотехнологический институмашиностроения(56) Атлас конструкций и схем. Газо ные установки,/Под редакцией Л.А коШубина, М.: Машиностроение с, 87, рис. 1-2Там же, с рис. 1-231. Изобретение относится к энергетическому и транспортному машиностроению и может быть использовано в газотурбинных установках, содержащих керамические и металлические детали в проточной части.Известны газотурбинные установки (ГТУ), включающие турбину для привода нагрузки и двухвальный газогенератор, в котором с целью улучшения массогабаритных хаактеристик вал одного из турбокомпрессоров расположен в расточке вала другого турбокомпрессора.Однако, такое использование конструкций приводит к существенному снижению прочности и, соответственно, надежности узлов высокотемпературного газогенератора в случае их выполнения из керамики, Кроме того, недостатком такой ГТУ является плохая ремонтопригодность,Известны также ГТУ, содержащие расположенные на одном валу компрессор низкого и турбину среднего давления, расположенные на другом валу компрессор и турбину высокого давления и турбину низкого давления, соединенную с нагрузкой - и рототип.(54) ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА (57) Использование: газотурбостроение. Сущность изобретения: повышение надежности газотурбинных установок при работе турбины на высоких температурах газа, путем изготовления турбин среднего и высокого давления из керамики, причем турбина среднего давления выполнена в виде последовательно соединенных по газу керамических колес, консольно закрепленных на валу по обе стороны компрессора низкого давления, 1 ил,Недостатком такой ГТУ является ограничение уровня повышения ее экономичности за счет использования высокотемпературного рабочего тела, требующего применения жаропрочных керамических материалов. Это вызвано значительным влиянием, масштабного фактора на прочность керамических элементов, выражающемся в резком ухудшении их прочностных свойств при увеличении размеров. Таким образом, величина габаритных характеристик элементов и, в частности, рабочих колес, требуемая для обеспечения заданной мощности таких ГТУ, может привести в случае изготовления их из керамики к значительному снижению надежности и недостаточному уровню экономичности,Целью изобретения является повышение надежности ГТУ при работе на высоких температурах газа;Указанная цель достигается тем, что в ПУ, содержащей расположенные на одном валу компрессор низкого и турбину среднего давления, расположенные на другом валу компрессор и турбину высокого давления и1795135 турбину низкого давления, соединенную снагрузкой, турбины высокого и среднегодавления выполнены иэ керамики, причемтурбина среднего давления выполнена в виде последовательно соединенных по газудвух керамических котес, консольно закрепленных на валу по обе стороны от компрессора низкого давления,Новйм впоедлагаемом изобретении является то, чтотурбинасреднегодавленияразбивается на две ступени таким образом,: что керамические рабочие колеса этих ступеней закреплены консольно на противоположных концах вала компрессора низкогодавления,Такое техническое решение обеспечивает возможность выполнения турбин из керамики с приемлемым уровнемнадежности, что в свою очередь, позволяетсущественно повысить температуру рабочего тела и соответственно экономичностьГТУ, Выполнение турбин из керамики обеспечивается консольным закреплением каждого рабочего колеса на противоположныхконцах валов (т,к, в противном случае, призакреплении рабочих колес турбины среднего давления на одном конце вала компрессора низкого давления, потребуютсяконструктивные решения, неприемлемые сточки зрения обеспечения в случае изготовления указанных рабочих колес цельнокерамическими).На чертеже изображена схема высокотемпературной ГТУ,Формула изобретения Газотурбинная установка, содержащая расположенные на одном валу компрессор низкого давления и турбину среднего давления, расположенные на другом валу компрессор и турбину высокого давления и турбину низкого давления, соединенную с электрогенератором, о т л и ч а ю щ а я с я ПУ содержит турбину низкого давления 1, соединенную с нагрузкой 2, камеру сгорания 3, расположенные на валу 4 компрессор высокого давления 5 и турбину высо кого давления б и расположенные на валу 7компрессор низкого давления 8 и турбину среднего давления, состоящую из двух рабочих колес 9 и 10, консольно закрепленных на валу 7 по обе стороны от компрессора 8.10 При работе ГТУ воздух сжимается последовательно в компрессорах 8 и 5 и поступает в камеру сгорания 3, Энергия выходящего из камеры сгорания газа последовательно срабатывается сначала в тур бинной ступени 6, приводящей во вращениекомпрессор 5, затем - в турбинн ь 1 х ступенях 9 и 10, приводящих во вращение компрессор 8, Иэ турбинной ступени 10 газ поступает в турбину 1, приводящую во вращение 20 нагрузку 2, Использование для приводакомпрессора 8 двух турбинных ступеней 9 и 10 позволяет уменьшить габаритные характеристики и консольно закрепить рабочее колесо каждой иэ них, тем самым обеспечивается возможность изготовления рабочих колес из керамики и соответствующее повышение надежности ГТУ при работе с высокотемпературным газом. 30 Технико-экономическая эффективностьпредлаженного изобретения заключается в повышении надежности газотурбинной установки благодаря обеспечению вы пол нения турбины иэ керамики,35 тем, что, с целью повышения надежности установки при работе турбины на высоких температурах газа, турбины высокого и среднего давления выполнены иэ керамики, причем турбина среднего давления выполнена в виде последовательно соединенных по газу двух керамических колес, консольно закрепленных на валу по обе стороны от компрессора низкого давления,1795135 Составитель В. ДуберштейнТехред М,Моргентал Корректо Реда кт н Производственно-издательскийкомбинат "Патент"; г. Ужгород, ул,Гагарин каз 415 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5