[其他]雙面進氣徑流式渦輪機燃氣發生器

無效

• 申請號: 86105185
• 申請日: 1986-08-04
• 公開（公告）號: CN86105185A
• 公開（公告）日: 1988-02-17
• 發明（設計）人: R·簡·莫威爾
• 申請（專利權）人: 孔斯堡兵器制造公司
• 主分類號: F02C7/32
• 分類號: F02C7/32;F02C3/14
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊松齡

本發明是關于采用離心式壓氣機和徑流式渦輪的高性能燃氣輪機的燃氣發生器，這類燃氣發生器從油耗率的觀點看具有高的效率。

在一些，例如車輛用和其他要求發動機的體積小，重量輕、油耗率低的應用領域中，對于作為柴油機的替換物的燃氣輪機動力裝置的需要，得到證明。實踐經驗已經表明，實體空間和重量減小是可以采用常規的燃氣輪機來取得。然而，當額定功率減小時，簡單循環發動機的油耗率變壞已是被公認的事實，并且是已有裝置的主要缺點。

過去試圖獲得燃氣輪機動力裝置的辦法一直是采用許多配備離心和徑流部件的不同結構。例如，眾所周知的燃氣輪機輔助動力裝置包括一個雙面進氣低壓離心式壓氣機和一個串接工作的單面進氣高壓離心式壓氣機，以提供燃燒室內燃油燃燒所需的壓縮空氣和外部使用的放氣。來自燃燒室的高溫燃氣送到驅動壓氣機和在某種意義上與單軸發動機相一致為外部使用提供軸功率輸出的單級徑流式渦輪中。

上述不能按滿意的部件效率提供足夠壓比，一直歸結為油耗率明顯大于相同功率高速柴油機的低壓比（即小于12∶1）的小型動力裝置。在為克服這些限制的努力中，在工業上典型地采用在最后離心式壓氣機或二個單面進氣的離心級前采用一級或多級軸流式壓氣機，這些離心壓氣機與發動機的燃氣發生器的常規軸流式渦輪為一體。對于最好的具有這些結構的任何一種的1000馬力的燃氣輪機。預計油耗率在壓比低于15∶1的情況下達到0.45左右。

由于上述常規燃氣輪機的燃氣發生器系統存在的缺點，本發明的一個目的是提供一種采用徑流式渦輪驅動在同一軸上相匹配的離心式壓氣機部件的，高壓比的燃氣輪機燃氣發生器。

本發明的又一個目的是提供一種油耗率相當于柴油機而保持簡單的循環結構（即無換熱室/蓄熱室）的燃氣輪機燃氣發生器。

本發明的另一個目的是提供一種特別適用于相對低的功率（一般低于4000馬力）和只采用二級壓氣機的高壓比的燃氣輪機燃氣發生器。

已有的小型燃氣輪機中，上面提到的油耗率變壞已經得以改變。在小型燃氣輪機中，目前已具有大的發動機效率（本發明在下面詳細加以討論）。因此，簡單循環的燃氣輪機在燃料消耗方面至少能與1000馬力的高速柴油機相比美。這樣一來，本發明對于所有燃氣輪機公司采用的常規結構所表明的現有技術來說，在開拓新的發動機方面起到了進步的作用。

本發明大致包括一種燃氣輪燃氣發生器的流道結構，由下列部件按氣流順序來表征（見圖1）：

1.作為第一級的，基本上為徑流式的雙面進氣離心式壓氣機。

2.作為第二級的，單面進氣離心式壓氣機。

3.作為燃氣發生器渦輪的，徑流式渦輪。

根據本發明的循環采用明顯高于常規燃氣輪機的壓比，具體地說是在較低功率范圍，例如在4000馬力條件下施壓于發動機。因為壓比是對效率產生影響的主要因素之一，所以根據本發明的循環將會在較低功率范圍內，提供比已有燃氣輪機更高的熱效率。

根據本發明的燃氣發生器的另一個主要特性是，通過部分地仔細調節第一和第二級之間壓比的分配，使第一和第二級壓氣機“匹配”利用徑流式渦輪定向驅動“單面轉子”內的這些已匹配的壓氣機，進而使渦輪機、第一級壓氣機和第二級壓氣機均以相同的角速度轉動，至少得到三個顯著的優點：第一，徑流式渦輪機的機械強度，依照使所有的壓氣機部件處于最佳狀態的比轉數，足以使每個離心壓氣機在接近最佳值的條件下運轉，第二，在這些條件下工作的徑流式渦輪機在接近特有的最佳比轉數值條件下運轉，該轉數使燃氣發生器處于最佳狀態。第三，徑流式渦輪得到的高圓周速度，導致沖擊在渦輪葉片上的高溫燃氣的滯止溫度下降。結果，渦輪流入溫度能得以升高，以進一步增大熱效率或使渦輪部件的工作壽命能得以延長。