Пламенная труба камеры сгорания газотурбинного двигателя

 

Изобретение позволяет повысить надежность работы пламенной трубы камеры сгорания газотурбинного двигателя путем уменьшения термических напряжений и интенсификации охлаждения внутренней обечайки , состоящей из отдельных непроницаемых кольцевых секций 2. При работе камеры сгорания охлаждающий воздух из кольцевого канала, образованного наружной перфорированной обечайкой 1 и корпусом 5 камеры сгорания, поступает через отверстия 3 перфорации виде отдельных струй на обращенные ic ним поверхности кольцевых секций 2, гофрированных в продольном направлении и смещенных относительно друг друга в окружном направлении на половину шага гофр. Затем охлаждающий воздух, поступивший в каналы. образованные наружной обечайкой 1 и секциями 2, растекается по обращенным внутрь пламенной трубы поверхностям соседних секций 2 с образованием устойчивой заградительной завесы. 2 ил. Ј 4О 00 О о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<я)з F 23 R 3/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4784439/06 (22) 18.01.90 (46) 15,03.92. Бюл; N 10 (71) Киевский политехнический институт им,50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А.Христич, А,М.Шевченко, А.А.Озеров и В.И,Савченко (53) 621.438.056 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 170786, кл. F 02 С 7/12, 1963.

Патент США № 4109459, кл. 60 — 39.65, о публик.29,08.78. (54) ПЛАМЕННАЯ ТРУБА КАМЕРЫ СГОРАЕИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение позволяет повысить надежность работы пламенной трубы камеры сгорания газотурбинного двигателя путем уменьшения термических напряжений и ин. Ж, „1719800 А1 тенсификации охлаждения внутренней обечайки, состоящей из отдельных непроницаемых кольцевых секций 2. При работе камеры сгорания охлаждающий воздух из кольцевого канала, образованного наружной перфорированной обечайкой 1 и корпусом 5 камеры сгорания, поступает через отверстия 3 перфорации в виде отдельных струй на обращенные к ним поверхности кольцевых секций 2, гофрированных в продольном направлении и смещенных относительно друг друга в окружном направлении на половину шага гофр. Затем охлаждающий воздух, поступивший в каналы, образованные наружной обечайкой 1 и секциями 2, растекается по обращенным внутрь пламен-. ной трубы поверхностям соседних секций 2 с образованием устойчивой заградительной завесы. 2 ил, 1719800

15

35 внутренней стенки.

Изобретение относится к газотурбостроению, в частности к камерам сгорания газотурбинных двигателей.

Известна конструкция двухстенной перфорированной пламенной трубы камеры сгорания, для охлаждения высоконагретой внутренней стенки которой используется комбинированный способ воздушного охлаждения, сочетающий внешний струйный обдув этой стенки системой импактных струй, истекающих с большой скоростью через перфорацию наружной стенки, и внутреннюю пристенную воздушно-заградительную завесу, образующуюся при истечении охлаждающего воздуха в объем камеры сгорания через собственную перфорацию внутренней стенки.

Однако в данной конструкции вследствие неравномерности тепловых потоков от факела внутренняя цилиндрическая стенка имеет неравномерное поле температур и, следовательно, обладает склонностью к короблению. Известна также конструкция двухстенной перфорированной плазменной трубы, в которой с целью компенсации окруж ых температурных неравномерностей и вызванных этим напряжений внутренняя стенка выполнена гофрированной.

Недостатками такой конструкции являются нескомпенсированность термических расширений вдоль пламенной трубы (в направлении наибольшей неравномерности тепловых потоков от факела), а также наличие отверстий в теплонапряженной внутренней гофрированной стенке, что усложняет технологию ее изготовления и создает условия для концентраций напряжения в районе отверстий с последующим образованием трещин, Кроме того, значительная часть охлаждающего воздуха не принимает участия в создании внешней воздушно-заградительной завесы, а уходит по внутренним каналам гофров, ухудшая одновременно условия компактного обдува

Наиболее близкой к предлагаемой является пламенная труба камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая наружную гладкую перфорированную обечайку и внутреннюю обечайку, выполненную составной из коротких неперфорированных секций — телескопически вставленных друг в друга цилиндрических оболочек с Z-образными разделительными перегородками. Охлаждающий воздух, проходя через отверстия в наружной обечайке, с большой силой ударяется в оболочку под прямым углом. Затем охлаждающий воздух истекает из щелей между оболочками, омывает пламенную трубу с внутренней стороны, образуя заградительную пелену.

Известная пламенная труба характеризуется склонностью к короблению из-за нескомпенсирован ности термических расширений в окружном направлении, склонностью изготовления, сборки и замены поврежденных участков внутри обечайки, а также неравномерным охлаждением секции внутренней обечайки, вызванным тем, что максимальная эффективность воздушной завесы и импактного охлаждения приходится на верхнюю по потоку ее часть.

Кроме того, при работе камеры сгорания вследствие термических расширений возможно изменение геометрических размеров щелей между оболочками, что может привести к ухудшению тепловой защиты пламенной трубы, а также снижена эффективность импактного охлаждения (теплоотвод осуществляется через промежуточную оболочку).

Цель изобретения — повышение надежности работы пламенной трубы путем уменьшения термических напряжений и интенсификации охлаждения секций, Поставленная цель достигается тем, что пламенная труба газотурбинного двигателя содержит наружную перфорированную обечайку и внутреннюю обечайку, состоящую из отдельных непроницаемых кольцевых секций, гофрированных в продольном направлении и смещенных одна относительно другой в окружном направлении на половину шага гофр, Благодаря гофрировке обеспечивается снижение термических нэпря>кений секций внутренней обечайки, устранение сносящего потока на йути развития импактных струй приводит к интенсификации струйного охлаждения секций, а выход охлаждающего воздуха в обоих направлениях из каналов, образованных наружной гладкой и внутренней гофрированной обечайками, обеспечивает участие всего охлаждающего воздуха в создании устойчивой заградительной завесы вдоль всей поверхности секций.

На фиг;1 представлена предлагаемая труба; на фиг.2 — схема ее охлаждения.

На фиг.1 и 2 обозначены: 1 — наружная (гладкая) обечайка пламенной трубы; 2— секция внутренней (гофрированной) обечайки; на фиг.3 — отверстия импактного обдува внешней поверхности внутренней обечайки; 4 — крепление гофрированных секций; 5— корпус камеры сгорания..

Наружная обечайка t пламенной трубы выполнена цилиндрической, а на ее внутренней поверхности закреплены (наприер, заклепками или скобами 4) короткие

1719800

Составитель А.Озеров

Техред M.Mîðãåíòàë

Корректор О.Ципле

Редактор А.Огар

Заказ 759 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 гофрированные секции 2. Последние смещены по отношению друг к другу на полшага, вследствие чего выступы гофри авки одной секции соседствуют (вдоль оси камеры с впадинами соседних. Напротив выступа каждого гофра в наружной (гладкостенной) обечайке 1 просверлены отверстия 3, через которые поступает охлаждающий воздух.

При работе камеры сгорания охлаждающий воздух из кольцевого канала. образованного наружной обечайкой 1 и корпусом

5, поступает через отверстия 3 в виде отдельных струй на внутреннюю поверхность секций 2.

Затем охлаждающий воздух выходит в полость камеры сгорания из каналов, образованных гладкой наружной и гофрированной внутренней обечайками, и, растекаясь по наружной поверхности соседних секций

2 гофрированной обечайки, образует устойчивую воздушно-заградительную завесу, Таким образом, в предлагаемой пламенной трубе каждая впадина внутренней обечайки ограждена от факела мощным слоем воздуха, истекающего (с двух сторон) из выступов соседних секций 2, а каждый выступ охлаждается изнутри импактной струей (или рядом струй) и прикрывается, кроме того. от факела заградительной завесой, образуемой воздухом, вытесняемымиз двух соседних с ним впадин гофрировки его секции 2, 5 Благодаря этому изобретение повышает эффективность обеих составляющих механизма охлаждения пламенной трубы (импактный обдув и заградительная завеса). способствует уменьшению термических на10 пряжений в стенке, упрощает конструкцию, технологию изготовления и сборки камеры, а также обеспечивает возможность локальной замены отдельных участков пламенной трубы (внутренней обечайки) в случае их по15 в реждения, Формула изрбретения

Пламенная труба камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая наружную перфорированную обечайку и

20 внутреннюю обечайку, состоящую из отдельных непроницаемых кольцевых секций, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения термических напряжений и интенсифика25 ции охлаждения секций, последние выполнены гофрированными в продольном направлении и смещены друг относительно друга в окружном направлении на половину шага гофр.