Жаровая труба кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя
Жаровая труба кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит фронтовую плиту с окнами, наружный и внутренний газосборники с установленными в окнах топливовоздушными горелками. Фронтовая плита выполнена с разъемом по окружности, проходящей по окнам. Изобретение повышает надежность, технологичность изготовления и ремонта жаровых труб. 7 ил.
Предлагаемое изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и, в частности, к камерам сгорания.
Известны жаровые трубы кольцевых камер сгорания, содержащие наружный и внутренний газосборники, фронтовое устройство с одним или несколькими рядами топливовоздушных горелок (камеры сгорания газотурбинных двигателей RB - 211, F - 101, CF - 6 - 50. А. Лефевр "Процессы в камерах сгорания ГДТ", Москва, "Мир", 1986 г., стр. 37 - 38). В таких жаровых трубах соединение фронтового устройства с газосборниками осуществляется, как правило, при помощи заклепок. Топливовоздушные горелки закрепляются на фронтовом устройстве преимущественно сваркой, реже заклепками или болтами. Подобные жаровые трубы имеют существенные недостатки, а именно, сложность сборки, разборки, ремонта отдельных элементом из-за наличия неразборных соединений (клепаных и сварных). Кроме того, по мере увеличения ресурса работы двигателя (у стационарных двигателей до десятка тысяч часов) наличие заклепочных соединений на жаровых трубах является элементом ненадежности, так как их разрушение приводит к поломке всего двигателя. Известно устройство кольцевой жаровой трубы (камера сгорания двигателя HK - 16CT. "Руководство по технической эксплуатации", книга 2, стр. 97, НПО "Труд", 1984 г. и чертеж 16.330.010 СБ - рис. 8, 9 - прототип), в которой топливовоздушные горелки закреплены гайками на кольцевой фронтовой плите, а секции газосборников между собой и плитой - заклепками для обеспечения возможности сборки жаровой трубы. Такое соединение ограничивает ресурс камеры сгорания, усложняет ее изготовление, сборку и разработку при ремонте. Целью изобретения является повышение надежности, технологичности изготовления и ремонта жаровых труб кольцевых камер сгорания. Эта цель достигается тем, что фронтовая плита выполнена из двух (или более) концентрично расположенных частей, а наружная и внутренняя части выполняются за одно целое соответственно с наружным и внутренним газосборником. Поверхность сопряжения этих частей фронтовой плиты проходит через окна, в которые устанавливаются горелки. От взаимных перемещений в осевом направлении наружная и внутренняя части фронтовой плиты фиксируются установленными в окна горелки и наворачивающимися на них гайками. Сущность изобретения поясняется примерами конструктивного выполнения, приведенными на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. На фиг. 1 приведен продольный разрез кольцевой жаровой трубы; на фиг. 2 - вид на жаровую трубу со стороны фронтовой плиты; на фиг. 3, 4, 5 - разрез по А-А; на фиг. 6 - разрез по Б-Б; на фиг. 7 - вид по Г. Кольцевая жаровая труба состоит из наружного 1 и внутреннего 2 газосборников, их передние части образуют наружную 3 и внутреннюю 4 половины фронтовой плиты. Во фронтовой плите 3, 4 выполнены окна 5, через перемычки между которыми проходит поверхность соприкосновения половин плиты. В окна 5 установлены топливовоздушные горелки 6, имеющие каждая со стороны выхода упорный бурт 7 с лыской 8, а со стороны входа резьбовую часть, на которую навернута гайка 9. Для предотвращения отворачивания гайки 9 в процессе работы под ней расположена контровка 10, а для ее заворачивания и отворачивания на ней выполнены шлицы 11 под ключ. Лыска 8 предотвращает проворачивание горелки 6 при заворачивании и отворачивании гайки 9. По оси горелки 6 размещена топливная форсунка 12. В каждой из половин плиты 3, 4 могут быть выполнены дополнительные окна для установки в них горелки. Для исключения радиальных перемещений газосборников 1, 2 относительно друг друга (из-за температурных расширений) линия раздела половин плиты может иметь Г-образную форму 13 (фиг. 4). При изготовлении фронтовой плиты из тонкого листового материала поверхность соприкосновения ее половин может быть расположена перпендикулярно оси горелок, при этом окна 5 под установку горелок 6 выполнены на обеих половинах плиты (фиг. 5). В процессе сборки жаровой трубы в одну из половин фронтовой плиты 3 (или 4) устанавливают горелки 6, а затем устанавливают другую половину 4 (или 3). На резьбовую часть горелки 6 устанавливают контровки 10 и гайки 9, заворачивают их. В результате этого образуется цельная конструкция жаровой трубы. При изготовлении предлагаемой жаровой трубы не требуется применение трудоемких операций, таких как клепка или сварка, что упрощает ее изготовление, повышает качество, надежность, ресурс. При ремонте жаровой трубы не требуется применение сложной операции по снятию заклепок или разрезки газосборников с последующей постановкой заклепок или сварки. На нашем предприятии выпущены чертежи (36.330.000, 36.331.000), изготовлены опытные образцы таких жаровых труб, испытаны на газотурбинных двигателях (наработка более 3000 ч) с положительными результатами и начато изготовление в серийном производстве. Таким образом, применение предлагаемой конструкции жаровой трубы кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя позволит увеличить надежность, ресурс, повысить технологичность изготовления и ремонта камеры сгорания.Формула изобретения
Жаровая труба кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая фронтовую плиту с окнами, наружный и внутренний газосборники с установленными в окнах топливовоздушными горелками, отличающаяся тем, что фронтовая плита выполнена с разъемом по окружности, проходящей по окнам.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7
Похожие патенты:
Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного назначения и энергетическим установкам
Газотурбинный двигатель // 2045672
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.
Трубчатая камера сгорания для конструкции трубчато-кольцевой камеры сгорания в газовой турбине // 2581265
Трубчатая камера сгорания для конструкции трубчато-кольцевой камеры сгорания в газовой турбине, по меньшей мере, содержит, по существу, цилиндрический кожух с расположенной в осевом направлении выше по потоку передней панелью и расположенным в осевом направлении ниже по потоку выпускным концом, несколько горелок с предварительным смешением, проходящих в направлении выше по потоку от упомянутой передней панели и имеющих выход горелки, поддерживаемый посредством этой передней панели, для подачи топливо-воздушной смеси в зону сгорания внутри кожуха. До четырех горелок с предварительным смешением прикреплены к передней панели, по существу, в кольцевом расположении. Каждая горелка имеет смесительную трубку для возбуждения вихревого потока упомянутой топливо-воздушной смеси. Центральная горелка не предоставлена. Каждая горелка имеет конический вихревой генератор. Выравнивание центральной продольной оси, по меньшей мере, одной горелки с предварительным смешением, прикрепленной к передней панели, отличается от выравнивания центральной продольной оси, по меньшей мере, одной другой горелки с предварительным смешением в радиальном направлении. Изобретение направлено на обеспечение трубчатой камеры сгорания с усовершенствованными работоспособностью, удобством технического обслуживания и экологическими характеристиками. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Тангенциальная и беспламенная кольцевая камера сгорания для использования в газотурбинных двигателях // 2618785
Способ впрыска вступающих в реакцию горения веществ в камеру сгорания газотурбинного двигателя осуществляют в камере сгорания, содержащей наружную оболочку, перфорированную переднюю стенку, кольцевое отверстие, первые и вторые форсунки, осуществляют в следующей последовательности. Впрыскивают предварительно смешанную топливовоздушную смесь в кольцевой объем камеры сгорания через первые, распределенные по окружности форсунки, находящиеся в первой плоскости, в направлении, образующем угол с касательной к наружной оболочке, формируя поле течения через кольцевой объем, вращающееся вокруг осевой линии камеры сгорания. Указанное поле течения проходит через кольцевой объем в направлении от перфорированной передней стенки к кольцевому отверстию. Впрыскивают только топливо в указанное поле течения через вторые распределенные по окружности форсунки, находящиеся во второй плоскости в направлении, образующем угол с касательной к наружной оболочке. Вводят выходящий из компрессора воздух через перфорированную переднюю стенку в указанное поле течения. Такое осуществление способа впрыска вступающих в реакцию горения веществ в камеру сгорания, обеспечивает создание ступенчатого топливовоздушного эффекта для улучшения горения и снижения выбросов NOx и СО, оптимальное смешивание топлива и воздуха, а также создает такие условия сгорания, которые сокращают количество выбросов загрязняющих веществ, тем самым уменьшая необходимость в дорогостоящих устройствах контроля выбросов, а также улучшает зажигание и повышает стабильность пламени, сокращает проблемы управления и уменьшает вибрацию. 7 ил.
Способ смешивания вступающих в реакцию горения веществ для камеры сгорания газотурбинного двигателя // 2619673
Способ смешивания вступающих в реакцию горения веществ для камеры сгорания газотурбинного двигателя осуществляется в трубчато-кольцевой камере сгорания, которая содержит множество распределенных по окружности труб замкнутых между двумя цилиндрическими кожухами. Указанные трубы ограничивают отдельные зоны сгорания. Каждая труба выполнена в виде трубчатого кожуха, имеющего верхний конец, расположенный выше по потоку и содержащий переднюю стенку, и имеющего нижний конец, расположенный ниже по потоку. Зона сгорания представляет собой трубчатый объем трубчатого кожуха, при этом трубчатый объем проходит в продольном направлении от передней стенки верхнего конца трубчатого кожуха до нижнего конца трубчатого кожуха. В передней стенке выполнено множество отверстий для воздуха. В трубчатом кожухе выполнены первые форсунки и вторые форсунки. Первые форсунки отстоят друг от друга и распределены по окружности вокруг зоны сгорания между передней стенкой и нижним концом трубчатого кожуха. Вторые форсунки отстоят друг от друга и распределены по окружности вокруг зоны сгорания между передней стенкой и первыми форсунками, которые расположены ниже по потоку от вторых форсунок в направлении нижнего конца трубчатого кожуха и лежат в первой плоскости, перпендикулярной продольному направлению трубчатого объема. Вторые форсунки расположены выше по потоку от первых форсунок в направлении верхнего конца трубчатого кожуха и лежат во второй плоскости, перпендикулярной продольному направлению трубчатого объема. Способ осуществляют следующим образом. Впрыскивают предварительно смешанную топливовоздушную смесь в трубчатый объем через первые форсунки, каждая из которых подает предварительно смешанную топливовоздушную смесь в трубчатый объем в направлении, образующем угол с касательной к трубчатому кожуху. Затем впрыскивают предварительно смешанную топливовоздушную смесь в трубчатый объем через вторые форсунки, каждая из которых подает предварительно смешанную топливовоздушную смесь в трубчатый объем в направлении, образующем угол с касательной к трубчатому кожуху. Предварительно смешанная топливовоздушная смесь, впрыскиваемая через первые форсунки, имеет первое соотношение топливо/воздух, а предварительно смешанная топливовоздушная смесь, впрыскиваемая через вторые форсунки, имеет второе соотношение топливо/воздух Второе соотношение топливо/воздух больше первого соотношения топливо/воздух. Впрыскивают выходящий из компрессора воздух через множество отверстий для воздуха через переднюю стенку в трубчатый объем в продольном направлении трубчатого объема. Впрыскивания предварительно смешанной топливовоздушной смеси в трубчатый объем через первые форсунки, впрыскивания предварительно смешанной топливовоздушной смеси в трубчатый объем через вторые форсунки и впрыскивания выходящего из компрессора воздуха через множество отверстий для воздуха через переднюю стенку в трубчатый объем обеспечивают создание ступенчатого топливовоздушного эффекта для улучшения горения и снижения выбросов NOx и СО. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
