Камера сгорания газотурбинного двигателя

Камера сгорания ГТД содержит корпус, установленную в нем на опорных элементах жаровую трубу с заборником-рассекателем и форсунками с защитными кожухами, диффузор, воспламенители и топливный коллектор, в которой каждый опорный элемент передней части жаровой трубы выполнен в виде подвижного крепления, соединяющего торцевую поверхность жаровой трубы и стыки внутренних фланцев диффузора и корпуса соплового аппарата. При этом кожухи форсунок установлены в заборник-рассекатель с зазором. Задача полезной модели устранить разрушение элементов жаровой трубы при работе на попутном нефтяном газе, за счет изменения схемы крепления жаровой трубы и изменения расстояния между точками ее подвески в корпусе камеры сгорания и, тем самым, увеличить ресурс и повысить надежность камеры сгорания.

Полезная модель относится к газотурбинному двигателестроению и, в частности, к камерам сгорания.

Прототипом полезной модели является известная камера сгорания кольцевого типа, предназначенная для подогрева воздуха после его сжатия в компрессоре за счет тепла, выделяющегося при сгорании топлива и для получения заданной температуры газов на входе в турбину [Газотурбинный привод (Двигатели Д-336). Руководство по технической эксплуатации 336.00.00.000 РЭ/Р1].

Камера сгорания содержит корпус, диффузор со спрямляющим аппаратом седьмой ступени компрессора высокого давления (КВД), жаровую трубу с заборником-рассекателем, топливные форсунки с защитными кожухами, воспламенители и топливный коллектор.

Передняя часть заборника-рассекателя жаровой трубы подвешена в кольцевом канале корпуса камеры сгорания на 24-х кожухах форсунок, также служащих защитой для трубки топливной форсунки.

Своими наружным и внутренним кожухами жаровая труба опирается, на сопловой аппарат турбины высокого давления (ТВД).

При работе газотурбинного привода на попутном нефтяном газе, вследствие отличия физико-химических свойств попутного нефтяного газа от природного газа, характер горения газа в жаровой трубе меняется-появляется эффект виброгорения. Вследствие чего происходит разрушение заборника-рассекателя жаровой трубы в месте его стыковки с жаровой трубой. В свою очередь это может привести к разрушению трубок топливных форсунок и колец жаровой трубы.

Поэтому ресурс камеры сгорания при работе на попутном нефтяном газе значительно ниже, чем при работе на природном газе.

Задача полезной модели устранить разрушение элементов жаровой трубы при работе на попутном нефтяном газе, за счет изменения схемы крепления жаровой трубы и изменения расстояния между точками ее подвески в корпусе камеры сгорания и, таким образом, увеличить ресурс и повысить надежность работы камеры сгорания.

Задача решается тем, что в камере сгорания содержащей корпус, установленную в нем на опорных элементах жаровую трубу с заборником-рассекателем и форсунками с защитными кожухами, диффузор со спрямляющим аппаратом седьмой ступени КВД, воспламенители и топливный коллектор, согласно полезной модели, каждый опорный элемент передней части жаровой трубы выполнен в виде подвижного крепления, соединяющего торцевую поверхность жаровой трубы и стыки внутренних фланцев диффузора и корпуса соплового аппарата. При этом кожухи форсунок установлены в заборник-рассекатель с зазором.

Каждое крепление может быть выполнено в виде кронштейна с втулкой, в которой выполнено посадочное отверстие под фиксатор, и ответного фиксатора. Кронштейн неподвижно закреплен на лобовом кольце торцевой поверхности жаровой трубы посредством сварки. Фиксатор жестко установлен на кольце, закрепленном между внутренними фланцами диффузора и корпуса соплового аппарата. Посадочная поверхность фиксатора выполнена сферической.

Отличительным признаком предлагаемой полезной модели является схема крепления жаровой трубы в корпусе камеры сгорания. Крепление торцевой поверхности жаровой трубы к фланцам диффузора и корпуса соплового аппарата и установка кожухов форсунок в заборник-рассекатель с зазором позволяет снять нагрузку с заборника-рассекателя, тем самым, предотвращая его разрушение при возрастающих нагрузках при работе на попутном газе. Выполнение соединения подвижным, позволяет компенсировать тепловые расширения и вибрации заборника-рассекателя.

Предложенное устройство поясняется следующими чертежами:

Фиг.1 - продольный разрез камеры сгорания;

Фиг.2 - крепление жаровой трубы (сечение камеры сгорания между форсунками).

Камера сгорания (фиг.1) содержит корпус 1, диффузор 2 со спрямляющим аппаратом седьмой ступени КВД, жаровую трубу 3, топливные форсунки 4, воспламенители 5 и топливный коллектор 6.

Жаровая труба 3 кольцевого типа своими наружным 8 и внутренним 9 кожухами опирается на сопловой аппарат ТВД. Передней частью жаровая труба «подвешена» в кольцевом канале корпуса камеры сгорания на восьми фиксаторах 11 (фиг.2), закрепленных на кольце 12, установленном между внутренними фланцами диффузора и корпуса соплового аппарата. Для подвески передней торцевой части жаровой трубы к лобовому кольцу 13 приварены восемь кронштейнов 14. К кронштейнам 14 приварены втулки 15 з отверстиями, в которые подвижно входят фиксаторы 11. Для предотвращения наклепа при работе камеры сгорания, посадочная поверхность фиксаторов имеет сферическую форму. Жаровая труба соединена в передней части с заборником-рассекателем 10, в который установлены кожухи форсунок. Между заборником-рассекателем и кожухами 7 форсунок установлен гарантированный зазор, который может быть выполнен 0,68-1,02 мм. В предложенной конструкции нагрузка на заборник-рассекатель от элементов камеры сгорания не передается.

При работе камеры сгорания ее жаровая труба 3 подвергается большему нагреву по сравнению с корпусом 1 и топливными форсунками 4. В результате температурных расширений жаровая труба 3 перемещается в осевом направлении по кожухам 8 и 9. При этом жесткое крепление топливных форсунок 4 к корпусу 1 не препятствует температурным перемещениям жаровой трубы 3, так как форсунки установлены с зазором по отношению к жаровой трубе, а подвеска жаровой трубы на кронштейнах обеспечивает возможность относительного осевого перемещения заборника-рассекателя и кожухов 8 и 9. Подвижный стык фиксаторов с жаровой трубой не мешает радиальному расширению жаровой трубы.

При этом изменение расположения передней точки подвески жаровой трубы изменяет частоту колебаний жаровой трубы, что положительно влияет на стабильность работы камеры сгорания, и ее ресурс.

Таким образом, элементы камеры сгорания разгружены от температурных напряжений, что повышает надежность камеры. Кроме того, в такой камере сгорания замена всех форсунок 4 может быть произведена без разборки камеры сгорания.

Применение заявляемой схемы крепления жаровой трубы увеличивает надежность работы камеры сгорания при использовании попутного нефтяного газа. При этом межремонтный ресурс камеры сгорания увеличивается в 5-8 раз.

1. Камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус, установленную в нем на опорных элементах жаровую трубу с заборником-рассекателем и форсунками с защитными кожухами, диффузор, воспламенители и топливный. коллектор, отличающаяся тем, что каждый опорный элемент передней части жаровой трубы выполнен в виде подвижного крепления между торцевой поверхностью жаровой трубы и внутренними фланцами диффузора и корпуса соплового аппарата, при этом кожухи форсунок установлены в заборник-рассекатель с зазором.

2. Камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что каждое крепление выполнено в виде неподвижно закрепленного на торцевой поверхности жаровой трубы кронштейна с втулкой, в которой выполнено посадочное отверстие под фиксатор, и ответного фиксатора, неподвижно установленного на кольце, расположенном между внутренними фланцами диффузора и корпуса соплового аппарата.

3. Камера сгорания по п.2, отличающаяся тем, что посадочная поверхность фиксатора выполнена сферической.