Способ стабилизации радиального профиля температуры рабочего тела на выходе из кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя и кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя
Авторы патента:
Использование: в газотурбостроении. Сущность изобретения: стабилизация радиального температурного профиля рабочего тела на выходе из кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя осуществляется путем организации стабилизации давления воздуха в полостях, окружающих с наружной и внутренней сторон жаровую трубу путем организации пропуска воздуха по сообщающим кольцевые полости каналам. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Заявляемое изобретение относится к области газотурбостроения, в частности к получению стабильного радиального профиля температур рабочего тела перед поступлением в газовую турбину газотурбинного двигателя.
Известны способы стабилизации радиального профиля температуры рабочего тела на выходе из камер сгорания газотурбинных двигателей /1/, заключающиеся в том, что камера сгорания состоит из ряда индивидуальных камер сгорания, расположенных по окружности вокруг вала двигателя. Недостатком аналога является наличие выходного газосборника и наличие пламенеразбрасывающих патрубков. Известен способ стабилизации радиального профиля температуры рабочего тела на выходе из кольцевой камеры сгорания газотурбинных двигателей /2/ выбранный в качестве прототипа, и заключающийся в установлении перед камерой сгорания срывного диффузора. Недостатком прототипа является относительно большая длина диффузора, что увеличивает вес двигателя. Решаемой задачей предлагаемого изобретения является сохранение стабильного радиального профиля температуры рабочего тела на выходе из кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя независимо от типа диффузора на выходе в камеру сгорания и его геометрических размеров. Решаемая задача достигается тем, что в способе стабилизации радиального профиля температуры рабочего тела на выходе из кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя, включающий формирование давлений воздуха в полостях, окружающих снаружи и внутри жаровую трубу, осуществляют регулирование давлений воздуха в кольцевых полостях с наружной и внутренней сторонах на входе жаровой трубы путем организации перепуска воздуха по сообщающим кольцевые полости каналам. Решаемая задача достигается также и тем, что в устройстве для получения стабильного радиального профиля температур рабочего тела на выходе из кольцевой камеры сгорания содержащем корпус, жаровую трубу с лопаточными завихрителями, кольцевые воздушные полости окружающие наружную и внутреннюю стенки жаровой трубы, на входе в жаровую трубу дополнительно установлены по крайней мере две кольцевые наружная и внутренняя обечайки, состыкованные с торцами лопаточных завихрителей, и по крайней мере одна проставка установленная между кольцевыми наружной и внутренней обечайками и выходными торцами лопаточных завихрителей, образующая каналы между головками лопаточных завихрителей, сообщающими наружную и внутреннюю кольцевые полости между собой. Именно заявляемые отличительные признаки способа и устройства позволяют решать поставленную задачу. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволили установить соответствие их критерию "новизна". Пример осуществления способа. Организация перетока воздуха из одной кольцевой полости, окружающей жаровую трубу, в другую позволяет при изменении профиля скоростей воздуха на выходе из компрессора и после диффузора стабилизировать уровня давлений в кольцевых полостях вокруг жаровой трубы и тем самым поступление воздуха в жаровую трубу с наружной и внутренней ее стороны, что позволяет сохранить радиальный профиль температур продуктов сгорания на выходе из кольцевой камеры газотурбинного двигателя. Заявляемое устройство изображено на чертеже, где на фиг. 1 изображен продольный разрез входа в кольцевую камеру сгорания, а на фиг. 2 его развертка. Устройство состоит из диффузора 1 камеры сгорания, жаровой трубы 2, головки 3, лопаточного завихрителя 4, наружного кольцевого канала 5, внутреннего кольцевого канала 6, наружной обечайки 7, внутренней обечайки 8, проставки 9, каналов 10 сообщающих наружный и внутренний кольцевые полости, топливной форсунки 11. Устройство работает следующим образом. Воздух из диффузора 1 частично поступает в жаровую трубу 2, через головки 3, лопаточных завихрителей 4, а также в наружный кольцевой канал 5 и внутренний кольцевой канал 6. Так как профиль давления воздуха по высоте диффузора меняется в связи с режимом работы компрессора, то и давление воздуха, возникающие в наружном кольцевом канале 5 и внутреннем кольцевом канале 6 могут изменяться, поэтому и количество воздуха, поступающие в жаровую трубу из них будут меняться, что, в свою очередь вызовет изменение радиального температурного профиля рабочего тела на выходе из кольцевой камеры сгорания. Для устранения этого эффекта с целью стабилизации радиального профиля температур рабочего тела организован переток воздуха по каналам 10 сообщающим кольцевые каналы 5 и 6, причем каналы 10 организованы, наружной и внутренней обечайками 7 и 8, проставкой 9 и головками 3 лопаточных завихрителей 4. Источники информации: 1. Ю.М. Пчелкин. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. М. Машиностроение, с. 136, Рис. 57 (аналог). 2. Там же с. 137, Рис. 61 и с. 138 Рис. 62 (прототип).Формула изобретения
Способ стабилизации радиального профиля температуры рабочего тела на выходе из кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя, включающий формирование давления воздуха в полостях, окружающих снаружи и внутри жаровую трубу, отличающийся тем, что осуществляют регулирование давлений воздуха в кольцевых полостях с наружной и внутренней сторон на входе в жаровую трубу путем организации перепуска воздуха по сообщающим кольцевые полости каналам. 2. Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус, жаровую трубу с лопаточными завихрителями, кольцевые воздушные полости, окружающие наружную и внутреннюю стенки жаровой трубы, отличающаяся тем, что на входе в жаровую трубу дополнительно установлены по крайней мере две кольцевые, наружная и внутренняя, обечайки, состыкованные с торцами лопаточных завихрителей. 3. Камера сгорания по п.2, отличающаяся тем, что между кольцевыми наружной и внутренней обечайками и входными торцами лопаточных завихрителей дополнительно установлена по крайней мере одна проставка, образующая каналы между головками лопаточных завихрителей, сообщающими наружную и внутреннюю кольцевые полости между собой.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Газотурбинный двигатель // 2045672
Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного назначения и энергетическим установкам
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к камерам сгорания, и может быть использовано в газотурбинных двигателях
Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к камерам сгорания, и может быть использовано в газотурбинных двигателях
Изобретение относится к трубчато-кольцевым камерам сгорания газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения
Камера сгорания для турбомашины // 2551471
Камера сгорания для турбомашины, такой как турбореактивный или турбовинтовой авиационный двигатель, содержит внутреннюю и наружную кольцевые стенки в виде тел вращения, связанные кольцевой стенкой днища камеры. Внутренняя стенка камеры сгорания выполнена из одного слоя материала, толщина которого (e1, е2) и/или свойства изменяются вдоль продольной оси и в окружном направлении упомянутой стенки, а ее кольцевая наружная стенка имеет, по существу, постоянную величину. Изобретение позволяет увеличить сопротивление предельным температурам без использования тепловых барьеров и без увеличения массы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя содержит группу горелок, расположенных в одной плоскости на передней стенке камеры сгорания, по меньшей мере, двумя соосными кольцами. В пределах каждого кольца установлено одинаковое и четное число малоэмиссионных горелок. Горелки внутреннего кольца смещены в окружном направлении относительно горелок наружного кольца на их пол шага. Все горелки выполнены двухканальными. Внутренние каналы горелок служат для подачи в них только пилотного топлива, а наружные каналы горелок - для подачи в них сжатого воздуха из-за компрессора и основного топлива с образованием «бедной» топливовоздушной смеси. Наружный канал каждой горелки содержит входной направляющий аппарат, в стенках которого выполнены отверстия для подачи топлива в сносящий поток воздуха, лопаточный завихритель, установленный на выходе из канала, и проницаемый элемент с заданной пористостью, установленный между входным направляющим аппаратом и лопаточным завихрителем. Направление закрутки потока в горелках с помощью лопаточных завихрителей чередуется на противоположное при переходе от одной горелки к другой соседней горелке в пределах каждого кольца. Каждая горелка содержит, кроме того, кольцевой топливный ресивер, расположенный над входным направляющим аппаратом. Внутренние каналы горелок внутреннего и наружного колец объединены соответственно во внутренний и наружный коллектора пилотного топлива. Кольцевые топливные ресиверы горелок внутреннего и наружного колец объединены соответственно во внутренний и наружный коллектора основного топлива. На входе в магистралях пилотного и основного топлива установлено по одному регулятору расхода топлива. Перед входами во внутренние коллектора пилотного и основного топлива в подводящих топливных магистралях установлено по одному клапану. Изобретение позволяет уменьшить потери полного давления, повысить надежность работы кольцевой камеры сгорания, диапазон устойчивого горения «бедной» топливовоздушной смеси и равномерность температурных полей в радиальном и окружном направлениях при снижении эмиссии оксидов азота и оксида углерода. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Трубчатая камера сгорания для газотурбинного двигателя, работающая на газообразном топливе, содержит цилиндрический кожух, имеющий внутреннюю полость, ось и закрытый осевой конец, цилиндрический вкладыш камеры сгорания, смесительное устройство, рукав ударного охлаждения и каналирующее устройство. Цилиндрический вкладыш камеры сгорания размещен коаксиально внутри полости кожуха и выполнен так, что в комбинации с кожухом задает границы радиально внешнего канала для потока воздуха для горения. Цилиндрический вкладыш также задает границы соответствующих радиально внутренних полостей для зоны горения и зоны разбавления. Зона разбавления удалена по направлению оси от закрытого конца кожуха относительно зоны горения, а зона горения размещена по направлению оси со стороны закрытого конца кожуха. Смесительное устройство размещено на закрытом конце кожуха с сообщением по потоку с каналом для воздуха для горения, включает в себя множество лопаток для смешивания газообразного топлива, подлежащего сжиганию, по меньшей мере, с частью воздуха для горения и выпускное отверстие смесительного устройства для обеспечения поступления полученной смеси топлива/воздуха в зону горения. Рукав ударного охлаждения коаксиально размещен в канале для воздуха для горения между кожухом и вкладышем, снабжен множеством отверстий. Отверстия имеют такой размер и распределены так, что позволяют направлять воздух для горения к радиально внешней поверхности участка вкладыша камеры сгорания, задающего границы зоны горения, для ударного охлаждения этого участка вкладыша. Каналирующее устройство размещено в канале для воздуха для горения для каналирования воздуха для горения от выходной области рукава ударного охлаждения до впускного отверстия смесительного устройства. Каналирующее устройство выполнено с возможностью предотвращения разделения потока и включает в себя секцию диффузора с проходным сечением впускного отверстия и проходным сечением выпускного отверстия, причем отношение проходного сечения выпускного отверстия к проходному сечению впускного отверстия находится в интервале значений 1,3-1,5. Изобретение обеспечивает равномерное течение воздушного потока, устойчивое горение, минимизирует температурные отклонения в продуктах сгорания, направляемые на турбину, и повышает эффективность охлаждения камеры сгорания. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Камера сгорания, в частности для газотурбинного двигателя, имеет кольцевую форму вокруг оси и содержит внутреннюю кольцевую стенку, наружную кольцевую стенку и кольцевую торцевую стенку камеры, продолжающиеся вокруг указанной оси. Торцевая стенка камеры продолжается в радиальном направлении между внутренней кольцевой стенкой и наружной кольцевой стенкой. Торцевая стенка камеры содержит по меньшей мере одно отверстие для приема топливного инжектора. Отверстие по существу центрировано по кольцевой линии, ограничивающей первую часть торцевой стенки камеры, которая продолжается в радиальном направлении между кольцевой линией и внутренней кольцевой стенкой, и вторую часть торцевой стенки камеры, которая продолжается в радиальном направлении между кольцевой линией и наружной кольцевой стенкой. В камере сгорания образованы множество первых каналов в первой части торцевой стенки камеры и множество вторых каналов во второй части торцевой стенки камеры. Первые и вторые каналы наклонены относительно вектора нормали к торцевой стенке камеры и продолжаются в тангенциальном направлении. Первые каналы располагаются таким образом, чтобы обеспечить возможность протекания воздуха вокруг оси камеры сгорания в первом направлении вращения, а вторые каналы располагаются таким образом, чтобы обеспечить возможность протекания воздуха вокруг оси камеры сгорания во втором направлении вращения, противоположном первому направлению вращения. Изобретение повышает механическую прочность камеры сгорания, уменьшает стоимость ее изготовления и вес. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
