Топливовоздушная горелка камеры сгорания газотурбинного двигателя

Полезная модель относится к топливовоздушным горелкам камер сгорания газотурбинных авиационных двигателей. Технический результат, на решение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в улучшении экологических характеристик и повышении ресурса двигателя (газотурбинного). Этот результат достигается благодаря тому, что в камере сгорания газотурбинного двигателя, содержащей жаровые трубы, соединенные с газосборником, и установленные в ее головной части осевой и радиальный лопаточные завихрители с насадками, которые выполнены с криволинейной и цилиндрической поверхностями, причем один из насадок заканчивается острой фаской, расположенной под углом к оси жаровой трубы. При этом насадки осевого и радиального завихрителей образуют цилиндрический канал, причем насадок радиального завихрителя заходит внутрь жаровой трубы, проточная часть осевого завихрителя выполнена конфузорной, а на каждом входе в осевой завихритель жаровой трубы установлено кольцо, с выполненными рядами сквозных отверстий, расположенных коаксиально или равномерно в радиальном направлении. Реализация заявляемой полезной модели позволит в значительной степени повысить ресурс газотурбинного двигателя за счет изменения процесса смесеобразования и создания закрученного потока топливовоздушной смеси.

Полезная модель относится к топливовоздушным горелкам камер сгорания газотурбинных авиационных двигателей.

Известна топливовоздушная горелка камеры сгорания (ТВГ КС) авиационного двухконтурного турбореактивного двигателя, в которой горелка содержит топливную форсунку и лопаточный завихритель (см., патент США № 3901446, по кл. 239-132 от 1975г.).

К недостаткам этой ТВГ КС следует отнести узкие области запуска и устойчивой работы, а также низкая полнота сгорания топлива, что обуславливает высокие выбросы несгоревших углеводородов НС, оксидов углерода СО и дыма.

Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в улучшении экологических характеристик и повышения интенсификации смешения воздуха с топливом и горения путем создания закрученного потока с помощью завихрителя и исключения попадания продуктов неполного сгорания в холодные пристенные слои жаровых труб.

Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в ТВГ камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащей жаровые трубы с осевыми и радиальными лопаточными завихрителями, насадки выполнены с криволинейной и цилиндрической поверхностями, причем один из насадок заканчивается острой фаской, выполненной под углом к оси жаровой трубы.

При этом насадки осевого и радиального завихрителей образуют цилиндрический канал, причем насадок радиального завихрителя заходит внутрь жаровой трубы, проточная же часть осевого завихрителя выполнена конфузорной, а на каждом входе в осевой завихритель жаровой трубы установлено кольцо, с выполненными в нем рядами сквозных отверстий, расположенных коаксиально или равномерно в радиальном направлении.

Существо заявленного технического решения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 - изображен продольный разрез ТВГ камеры сгорания, на фиг.2 - «- продольный разрез ТВГ КС в увеличенном масштабе со стороны завихрителя.

Топливовоздушная горелка камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит 12 жаровых труб 1 (фиг.1), соединенных с газосборником, расположенным за жаровыми трубами. Каждая из 12 жаровых труб 1 состоит из головки (фронтового устройства) 2 (фиг.2) и восьми цилиндрических секций 3, сваренных между собой роликовой сваркой. Жаровая труба изготовлена из листовой жаропрочной стали и соединены пламяперебрасывающими муфтами (на чертеже условно не показанными)

В центре передних частей головок приварены втулки, с помощью которых жаровые трубы 1 устанавливают на кожухи стаканов топливных форсунок и фиксируют тем самым от перемещений в радиальном направлении. В осевом направлении жаровые трубы фиксируют подвесками 4 с помощью втулок, приваренных к первым секциям и имеющих внутренние сферические поверхности. В эти втулки устанавливают сферические закаленные кольца с цилиндрическими отверстиями для подвесок. Жаровые трубы 1, например № 2 и

№ 11, имеют плавающие втулки для установки свечей зажигания. В уступах передних частей секций имеются отверстия для создания пленочного охлаждения и прорези, предназначенные для снятия термических напряжений в стенках секций. В секциях 2, 3, 5, и 6 имеются отверстия для подвода воздуха в зоны горения и смешения. К задней части секции жаровых труб приварено кольцо, телескопически входящее в газосборник.

Нумерация жаровых труб производится против часовой стрелки (вид по полету), труба № 1- первая сверху - отсчитывается от вертикальной плоскости. Жаровая труба 1 (фиг.1 и 2) состоит из фронтового устройства 2 и семи цилиндрических секций 3, сваренных между собой роликовой и точечной сваркой. Секции изготовлены штамповкой из листового жаропрочного сплава. Внутренняя поверхность жаровых труб покрыта жаростойкой эмалью. Фронтовое устройство 2 жаровых труб состоит из внутреннего осевого 4 и внешнего радиального (тангенциального) 5 завихрителей. В передней части блока завихрителей установлена центральная втулка 6, с помощью которой жаровые трубы 1 монтируют на топливные форсунки и фиксируют в радиальном направлении. В осевом направлении жаровые трубы фиксируют на кронштейнах подвесками 7 с помощью сферических втулок. Осевой 4 и радиальный 5 завихрители оканчиваются насадками, которые выполнены с криволинейной 8 и цилиндрической 9 поверхностями, причем один из насадок заканчивается острой фаской 10, выполненной под углом к оси жаровой трубы.

При этом насадки осевого 4 и радиального 5 завихрителей образуют цилиндрический канал, причем насадок радиального завихрителя заходит внутрь жаровой трубы, проточная часть осевого завихрителя выполнена конфузорной 11, а на каждом входе в осевой завихритель жаровой трубы установлено кольцо 12 с выполненными в нем рядами сквозных отверстий 13, расположенными как коаксиально, так и равномерно радиально по поверхности кольца.

В первых секциях жаровых труб (№ 2 и № 11) имеется по одному отверстию, в которые вставляются свечи зажигания. Воспламенение топлива в остальных

жаровых трубах происходит через пламяперебрасывающие патрубки, которые соединены с помощью пламяперебрасывающих муфт.

Топливовоздушная горелка камеры сгорания работает следующим образом.

При запуске двигателя топливо подается через форсунку, смешивается и закручивается в осевом 4 и радиальном 5 завихрителях с потоком сжатого компрессором воздуха, поступающего через диффузор. Воспламенение смеси производят от свечи зажигания во внутренних полостях жаровых труб 1. Воспламенение топлива в остальных жаровых трубах производят посредством пламяперебрасывающих патрубков, соединенных муфтами (на чертеже условно не показанных). На выходе из жаровых труб заканчивается перемешивание горячих газов с «холодным» воздухом и снижение средней температуры газов перед турбиной. Затем продукты горения направляют в газосборники, где происходит дальнейшее перемешивание струй газа и уменьшение общей неравномерности потока газов.

Реализация заявляемого технического решения позволит в значительной степени повысить ресурс газотурбинного двигателя за счет изменения процесса смесеобразования и создания закрученного потока топливовоздушной смеси.

1. Топливовоздушная горелка камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая жаровые трубы, соединенные с газосборником и установленные в ее головной части осевой и радиальный лопаточные завихрители с насадками, один из которых имеет криволинейную поверхность, а второй - цилиндрическую поверхность, причем один из насадков выполнен с острой фаской, расположенной под углом к оси жаровой трубы.

2. Топливовоздушная горелка по п.1, отличающаяся тем, что насадок радиального завихрителя заходит внутрь жаровой трубы.

3. Топливовоздушная горелка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что насадки осевого и радиального завихрителей образуют цилиндрический канал.

4. Топливовоздушная горелка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что проточная часть осевого завихрителя выполнена конфузорной.

5. Топливовоздушная горелка по пп.1-3, отличающаяся тем, что на входе в осевые завихрители жаровых труб установлены кольца, в которых выполнены ряды сквозных отверстий.

6. Топливовоздушная горелка по п.5, отличающаяся тем, что ряды сквозных отверстий расположены в кольце коаксиально.

7. Топливовоздушная горелка по п.5, отличающаяся тем, что ряды сквозных отверстий расположены в кольце равномерно и в радиальных направлениях.