F - Mech Eng,Light,Heat,Weapons – 01 – D
Patent
F - Mech Eng,Light,Heat,Weapons
01
D
F01D 5/28 (2006.01) F01D 15/06 (2006.01) F01D 25/20 (2006.01) F01K 13/00 (2006.01) F02C 3/05 (2006.01) F02K 9/48 (2006.01) F23R 3/42 (2006.01)
Patent
CA 2262854
The invention provides a micro-gas turbine engine and associated microcomponentry. The engine components, including, e.g., a compressor, a diffuser having diffuser vanes, a combustion chamber, turbine guide vanes, and a turbine are each manufactured by, e.g., microfabrication techniques, of a structural material that can be common to all of the elements, e.g., a microelectronic material such as silicon or silicon carbide. Vapor deposition techniques, as well as bulk wafer etching techniques, can be employed to produce the engine. The engine includes a rotor having a shaft with a substantially untapered compressor disk on a first end, defining a centrifugal compressor, and a substantially untapered turbine disk on the opposite end, defining a radial inflow turbine. The rotor is preferably formed of a material characterized by a strength-to-density ratio that enables a rotor speed of at least about 500,000 rotations per minute. An annular, axial-flow combustion chamber is provided that is located axially between the compressor and turbine disks and that has a ratio of annular height to axial length of at least about 0.5. The micro-gas turbine engine can be configured with an integral microgenerator as a source of electrical power, and can be employed for a wide range of power, propulsion, and thermodynamic cycle applications.
L'invention concerne un micro-moteur à turbine à gaz et ses micro-composants associés. Les composants du moteur comprenant, par exemple, un compresseur, un diffuseur pourvu d'aubes, une chambre de combustion, des aubes de guidage de turbine, et une turbine sont tous fabriqués, par des techniques de microfabrication, par exemple, d'un matériau structurel qui peut être commun à tous les éléments. Il peut s'agir d'un matériau microélectronique tel que du silicium, ou du carbure de silicium. Ce moteur peut être fabriqué selon des techniques de dépôt en phase vapeur ainsi que des techniques d'attaque chimique des plaquettes non épitaxiées. Le moteur comprend un rotor présentant un arbre avec un disque de compresseur sensiblement non conique sur une première extrémité, définissant un compresseur centrifuge, et un disque de turbine sensiblement non conique sur l'extrémité opposée, définissant une turbine à écoulement radial. De préférence, le rotor est formé d'un matériau caractérisé par un rapport résistance/densité qui permet d'obtenir une vitesse de rotor d'environ 500 000 tours par minute, au moins. Une chambre de combustion annulaire, à écoulement axial, est placée dans le sens axial entre le compresseur et les turbines de disque, et présente un rapport de la hauteur annulaire sur la longueur axiale d'environ 0,5 au moins. Le micro-moteur à turbine à gaz peut être configuré avec un microgénérateur intégral comme source de puissance électrique, et peut être utilisé pour un grande nombre d'applications de cycle thermodynamique, de propulsion et de puissance.
Ananthasuresh G. K.
Breuer Kenneth S.
Ehrich Fredric F.
Epstein Alan H.
Jacobson Stuart A.
Fetherstonhaugh & Co.
Massachusetts Institute Of Technology
LandOfFree
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Profile ID: LFCA-PAI-O-1615161