Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя

 

Использование: камеры сгорания газотурбинных двигателей, газотурбинных топочных и теплоэнергетических установок. Сущность изобретения: начало организации топливовоздушной смеси, осуществляемое в сильнозакрученном потоке, максимально сдвинуто в пространстве от зоны горения. Область движения топливовоздушной смеси является внешней по отношению к области движения горячего газа (продуктов сгорания). Движение формирующейся топливовоздушной смеси находится в противотоке с формирующейся смесью продуктов сгорания. Плотность потока топливовоздушной смеси, вводимой в зону горения , увеличивается по мере удаления от закручивающего устройства (от сформировавшегося потока продуктов сгорания). Фронт пламени проходит по границе разделяющей области движения топливовоздушной смеси и продуктов сгорания по всей длине жаровой трубы. В передней части жаровой трубы фронт пламени сворачивается в тороидальный вихрь, центральная ось которого совпадает с центральной осью камеры сгорания. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л

((9) ((О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з F 23 R 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778957/06 (22) 08,01.90 (46) 15,04.92. Бюл. М 14 (71) Рыбинский авиационный технологический институт (72) Н.Н.Новиков (53) 621,434(088.8) (56) Новости зарубежной науки и техники, 1985, М 11, с, 18 — 23. (54) КОЛЬЦЕВАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Использование: камеры сгорания газотурбинных двигателей, газотурбинныхтопочных и теплознергетических установок.

Сущность изобретения: начало организации топливовоздушной смеси, осуществляемое в сильнозакрученном потоке, максимально сдвинуто в пространстве от

Изобретение относится к камерам сго- . рания газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ), и может быть использовано в качестве камеры сгорания теплоэнергетических устаноаок и топочных устройств.

Известны камеры-сгорания ГТД и ГТУ, содержащие корпус, жаровую трубу, выпускной канал, диффузор, закручивающий аппарат, топливную форсунку или топливный коллектор, воспламеняющее устройство.

Наиболее близкой к предлагаемой является вихревая камера сгорания. Она содержит наружный и внутренний кожух; кольцевую жаровую трубу, образованную наружной и внутренней обечайками; кольцевой выпускной канал; диффузор; лопаточзоны горения. Область движения топливовоздушной смеси является внешней по отношению к области движения горячего газа (продуктов сгорания). Движение формирующейся топливовоздушной смеси находится в противотоке с формирующейся смесью продуктов сгорания, Плотность потока топливовоздушной смеси, вводимой в зону горения, увеличивается по мере удаления от закручивающего устройства (от сформировавшегося потока продуктов сгорания).

Фронт пламени проходит по границе разделяющей области движения топливовоздушной смеси и продуктов сгорания по всей длине жаровой трубы. В передней части жаровой трубы фронт пламени сворачивается в тороидальный вихрь, центральная ось которого совпадает с центральной осью камеры сгорания. 3 з.п. 4-лы, 4 ил.! (4 ный завихритель; топливный коллектор, содержащий несколько струйных форсунок, 0 расположенных в межлопаточном канале ) лопаточного завихрителя, каждая из которых представляет собой цилиндрическую трубу с несколькими калиброванными отверстиями, направленными против потока воздуха, поступающего в межлопаточный канал лопаточного эавихрителя; роспламеняющее устройство.

Однако известная камера имеет недостаточную устойчивость пусковых и рабочих характеристик в широком диапазоне изменения режима работы и коэффициента избытка воздуха.

Применение предлагаемой кольцевой камеры сгорания позволяет осуществить за1726917 пуск и стабильную работу камеры в широком диапазоне изменения коэффициента избытка воздуха 0,5 йх 8,0, включая и работу на а = 1, Понижена температура внешней обечайки жаровой трубы Т< 500 С и отсутствует нагарообразование на внутренней поверхности.

Цель изобретения — обеспечение устойчивости пусковых и рабочих характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что камера снабжена кольцевым козырьком, укрепленным на кольцевой втулке и образующим с выходной частью наружной обечайки жаровой трубы кольцевой канал, а фронтовое устройство размещено в последнем.

Для обеспечения регулирования угла закрутки потока лопатки завихрителя выполH8Hbl поворотными. Лопатки завихрителя могут быть выполнены профилированными с переменным углом закрутки потока по высоте лопатки, причем закрутка выполнена по закону Vt r = const. Внутренняя обечайка жаровой трубы может быть выполнена с отверстиями.

На фиг.1 представлена кольцевая камера сгорания, продольный разрез; на фиг,2— разрез А-А на фиг.1; на фиг,3 — разрез Б — Б на фиг.2 (вид фронтового устройства); на фиг.4 — вид В на фиг.3 (вид топливного коллектора).

Камера сгорания содержит: корпус, состоящий из наружного 1 и внутреннего кожуха 2, кольцевую жаровую трубу 3, наружную кольцевую втулку 4, диффузор 5, фронтовое устройство, выполненное в виде лопаточного завихрителя 6, топливной коллектор 7, воспламеняющее устройство 8.

Наружный кожух 1 состоит из передней

9 и задней 10 оболочек, соединенных между собой фланцевым соединением. В задней части передней оболочки 9 к ее внутренней поверхности жестко прикреплены внешние концы полых стоек 11, через которые проходят по крайней мере одна рессора 12 поворотного механизма и трубопровод топливной системы. Внутренняя поверхность оболочки 10 сопрягается с наружной поверхностью наружной кольцевой втулки 4 с укрепленным на ней в ее передней части кольцевым козырьком 13. В задней части наружной кольцевой втулки 4 имеется перфорация 14 для организации конвективнопленочного охлаждения, Кольцевая жаровая труба 3 образована наружной и внутренней 16 кольцевыми обечайками. Наружная обечайка 15 состоит из трех кожухов: наружного 17, внутреннего 18 и заднего 19. На внешней поверхности наружного кожуха 17 жестко закреплены внут10

55 ренние концы полых стоек 11, образующих силовое соединение наружного кожуха 1— корпуса камеры сгорания и жаровой трубы

3. На внутреннем кожухе 18 установлены лопаточный завихритель 6 и топливный коллектор 7. Наружные поверхности наружного

17 и внутреннего 18 кожухов плавно сопрягаются с наружной поверхностью заднего кожуха 19. Внутренняя обечайка 16 собрана из секций, в передней части которых имеет-, ся перфорация 20 для организации конвективно-пленочного охлаждения обечайки 16.

Лопаточный завихритель 6 состоит из равномерно расположенных по окружности профилированных лопаток 21, консольно закрепленных с помощью цилиндрических осей 22 во втулках 23, расположенных на внешней поверхности кожуха 18. На каждую из осей 22 жестко посажен рычаг 24, сообщающийся с помощью пальца 25 с кольцом

26, охватывающим с внешней стороны кожух 18. B одну или несколько лопаток вставлена рессора 27, проходящая через полую стойку 11 и связанная с поворотным меха-. низмом 12.

Топливной коллектор 7 содержит струйные форсунки, расположенные в проточной части лопаточного завихрителя 6 между лопатками 21 в сечении А — А, т,е. в сечении размещения осей 22 лопаток 21. Форсунки выполнены в виде цилиндрических трубок

28. На боковой поверхности каждой из них расположено несколько калиброванных отверстий 29. Топливо в коллектор 7 подается через входной штуцер 30.

Формула изобретения

1, Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая жаровую трубу, имеющую наружную и внутреннюю кольцевые обечайки, фронтовое устройство, выполненное в виде лопаточного завихрителя и топливных форсунок, размещенных между лопатками последнего, наружную кольцевую втулку, укрепленную на наружной выходной части корпуса, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью обеспечения устойчивости пусковых и рабочих характеристик в широком диапазоне изменения режима работы и коэффициента избытка воздуха, она снабжена кольцевым козырьком, укрепленным на кольцевой втулке и образующим с выходной частью наружной обечайки жаровой трубы кольцевой канал, а фронтовое устройство размещено в последнем.

2. Камера поп.1,отл ича ю щаяся тем, что, с целью обеспечения регулирова1726917

50

55 ния угла закрутки потока, лопатки завихрителя выполнены поворотными.

3. Камера по и 3, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что лопатки завихрителя выполнены профилированными с переменным углом закрутки потока по высоте лопатки, причем закрутка выполнена по закону Чт r = const.

4. Камера по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя обечайка жаровой тру5 бы выполнена с отверстиями.

1726917 б-б В

29 аиг. З

1726917

Вид В

25

35

45

Составитель В,Смирнов

Техред М.Моргентал Корректор А;Осауленко

Редактор С,Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1269 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5