Кольцевая камера сгорания гтд с вращающейся форсункой

Полезная модель относится к авиадвигателестроению, а в частности к кольцевым камерам сгорания газотурбинных двигателей (ГТД) или газотурбинных установок (ГТУ) с вращающейся форсункой. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности взаимодействия струй воздуха и топлива и повышение эффективности использования объема жаровой трубы. Технический результат достигается тем, что кольцевая камера сгорания ГТД с вращающейся форсункой содержит корпус, внутри которого установлена жаровая труба с наружной и внутренней стенками, при этом хотя бы на одной из стенок выполнено отверстие, и вращающуюся форсунку, установленную на валу. Новым в полезной модели является то, что в отверстие вмонтирован патрубок, ось которого перпендикулярна плоскости расположения центров выходных сечений сопел форсунки, при этом расстояние от плоскости расположения центров выходных сечений сопел форсунки до центра выходного сечения патрубка не более трех диаметров выходного сечения патрубка, а расстояние от центра выходного сечения патрубка до внутренней поверхности стенки жаровой трубы не менее половины диаметра выходного сечения патрубка.

Полезная модель относится к авиадвигателестроению, а в частности к кольцевым камерам сгорания газотурбинных двигателей (ГТД) или газотурбинных установок (ГТУ) с вращающейся форсункой.

Особенностью кольцевых камер сгорания такого типа является высокая скорость истечения топлива из сопел форсунки, направленная вдоль зоны горения жаровой трубы. Эта особенность приводит к неэффективному использованию жаровой трубы вблизи форсунки в условиях ограниченного объема жаровой трубы, что приводит к снижению эффективности сжигания топлива и повышению удельного расхода топлива.

Известна конструкция кольцевой камеры сгорания ГТД, содержащая корпус, жаровую трубу с наружной и внутренней стенками, и установленную на валу вращающуюся форсунку с Т-образными соплами (Патент DE 2209727 от 01.03.1972, опубл. 13.09.1973).

Недостатком данной конструкции является отсутствие возможности быстрого запуска и низкая полнота сгорания топлива на режимах запуска двигателя при отрицательных температурах воздуха и топлива.

Наиболее близкой является конструкция кольцевой камеры сгорания ГТД с вращающейся форсункой, которая содержит корпус, внутри которого установлена жаровая труба с наружной и внутренней стенками, при этом хотя бы на одной из стенок выполнено отверстие, и вращающуюся форсунку, установленную на валу (Патент FR 1421372 от 08.11.1965, опубл. 17.12.1965).

Недостатками данной конструкции является отсутствие эффективного взаимодействия струй воздуха и топлива, и неэффективное использование объема жаровой трубы вблизи сопел форсунки.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности взаимодействия струй воздуха и топлива и повышение эффективности использования объема жаровой трубы.

Технический результат достигается тем, что кольцевая камера сгорания ГТД с вращающейся форсункой содержит корпус, внутри которого установлена жаровая труба с наружной и внутренней стенками, при этом хотя бы на одной из стенок выполнено отверстие, и вращающуюся форсунку, установленную на валу.

Новым в полезной модели является то, что в отверстие вмонтирован патрубок, ось которого перпендикулярна плоскости расположения центров выходных сечений сопел форсунки, при этом расстояние от плоскости расположения центров выходных сечений сопел форсунки до центра выходного сечения патрубка не более трех диаметров выходного сечения патрубка, а расстояние от центра выходного сечения патрубка до внутренней поверхности стенки жаровой трубы не менее половины диаметра выходного сечения патрубка.

На фигурах показаны:

фиг. 1 - кольцевая камера сгорания ГТД с вращающейся форсункой и патрубком на наружной стенке жаровой трубы;

фиг. 2 - камера сгорания ГТД с вращающейся форсункой и патрубком, расположенным на внутренней стенке жаровой трубы.

Кольцевая камера сгорания ГТД с вращающейся форсункой 1 содержит корпус 2, внутри которого установлена жаровая труба 3 с наружной 4 и внутренней 5 стенками, при этом хотя бы на одной из стенок выполнено отверстие 6 (фиг.1, фиг.2). В отверстие 6 вмонтирован патрубок 7, ось 8 которого перпендикулярна плоскости 9 расположения центров выходных сечений сопел 10 вращающейся форсунки 1. Вращающаяся форсунка 1 установлена на валу 11.

Расстояние L от плоскости 9 расположения центров выходных сечений сопел 10 форсунки 1 до центра выходного сечения 12 патрубка 7 не более трех диаметров d выходного сечения патрубка 7: (фиг.1, фиг.2).

Расстояние L₁ от центра выходного сечения 12 патрубка 7 до внутренней поверхности 13 стенки жаровой трубы 3 не менее половины диаметра d выходного сечения 12 патрубка 7: (фиг.1, фиг.2).

По результатам экспериментальной проверки при соотношениях , (за пределами указанных диапазонов) эффекта взаимодействия струй не наблюдалось. При соотношениях и , и (в пределах указанных диапазонов) наблюдалось повышение эффективности сгорания топлива. Эффективность оценивалась по изменению степени подогрева воздуха (полноты сгорания топлива методом теплового баланса) по сравнению с исходной конструкцией без патрубков при испытаниях камеры сгорания в составе автономной установки и увязкой параметров при испытаниях в составе двигателя.

При работе двигателя топливо под действием центробежной силы истекает из сопел вращающейся форсунки. При пересечении топливной струи со струей воздуха возникают дополнительные зоны циркуляции топливовоздушной смеси, интенсифицируется процесс распада топливной пелены, что, при неизменном объеме жаровой трубы, увеличивает время пребывания топливовоздушной смеси в зоне горения, мелкость распыливания топлива и повышает, в конечном счете, полноту сгорания топлива, к.п.д. двигателя и снижает удельный расход топлива.

Кольцевая камера сгорания ГТД с вращающейся форсункой, содержащая корпус, внутри которого установлена жаровая труба с наружной и внутренней стенками, при этом хотя бы на одной из стенок выполнено отверстие, и вращающуюся форсунку, установленную на валу, отличающаяся тем, что в отверстие вмонтирован патрубок, ось которого перпендикулярна плоскости расположения центров выходных сечений сопел форсунки, при этом расстояние от плоскости расположения центров выходных сечений сопел форсунки до центра выходного сечения патрубка не более трех диаметров выходного сечения патрубка, а расстояние от центра выходного сечения патрубка до внутренней поверхности стенки жаровой трубы не менее половины диаметра выходного сечения патрубка.