Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя

 

Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус и установленный в нем топливный коллектор с форсунками, выполненный в виде двух кожухов, образующих каналы первого и второго каскадов. Каждый из каналов сообщен с каналом двухкаскадной форсунки. Кожухи установлены коаксиально. Внутренний кожух выполнен в виде двух соединенных между собой боковых стенок и основания, составляющего одно целое с корпусом форсунки. Наружный кожух выполнен в виде крышки, соединенной с основанием. Такое выполнение устройства предотвращает образование кокса в канале первого каскада топливного коллектора и топливных элементах форсунок первого каскада, что позволяет повысить ресурс камеры сгорания. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к конструкции топливного коллектора камеры сгорания ГТД.

Известна кольцевая камера сгорания ГТД, содержащая корпус и установленный в нем топливный коллектор с форсунками [1].

Из известных устройств наиболее близкой к предложенному является кольцевая камера сгорания ГТД, содержащая корпус и установленный в нем топливный коллектор с форсунками, выполненный в виде двух кожухов, образующих каналы первого и второго каскадов, каждый из которых сообщен с соответствующим каналом двухкаскадной форсунки [2].

Недостатком известного устройства является образование кокса в канале первого каскада топливного коллектора и элементах форсунок. Это связано с большим нагревом углеводородного топлива и его термическим разложением при обдуве воздухом с высокой температурой на входе в камеру сгорания.

Коксование топлива приводит к увеличению гидравлического сопротивления коллектора, ухудшению запуска и других эксплуатационных характеристик камеры сгорания ГТД.

Задачей изобретения является предотвращение образования кокса в каналах первого каскада топливного коллектора и элементах форсунок первого каскада.

Указанная задача решается тем, что в кольцевой камере сгорания ГТД, содержащей корпус и установленный в нем топливный коллектор с форсунками, выполненный в виде двух кожухов, образующих каналы первого и второго каскадов, каждый из которых сообщен с соответствующим каналом двухкаскадной форсунки, кожухи установлены коаксиально, при этом внутренний кожух выполнен в виде двух соединенных между собой боковых стенок и основания, составляющего одно целое с корпусом форсунки, а наружный кожух - в виде крышки, соединенной с основанием.

Такое выполнение устройства предотвращает образование кокса в канале первого каскада топливного коллектора и топливных элементах форсунок первого каскада за счет охлаждения топливом канала второго каскада и отсутствия контакта с потоком горячего воздуха на входе в камеру сгорания.

На фиг.1 показан продольный разрез кольцевой камеры сгорания ГТД;

на фиг.2, 3, 4 - варианты выполнения топливного коллектора камеры сгорания.

Кольцевая камера сгорания содержит корпус 1 и установленный в нем топливный коллектор 2 с форсунками 3.

В корпусе 4 форсунки выполнены каналы 5 и 6 первого и второго каскадов. Топливный коллектор 2 выполнен в виде внутреннего и наружного кожухов 7 и 8, установленных коаксиально.

Внутренний кожух 7 выполнен в виде двух соединенных между собой сваркой боковых стенок 9 и основания 10, составляющего одно целое с корпусом 4 форсунки 3 и образующих канал 11 первого каскада, сообщенный с каналом 5 первого каскада форсунки. Наружный кожух 8 топливного коллектора 2 выполнен в виде крышки, соединенной сваркой с основанием 10 и образующей канал 12 второго каскада, сообщенный с каналом 6 второго каскада форсунки 3.

Внутренний кожух 7 может быть выполнен в виде криволинейной обечайки 13 (фиг.2) или прямоугольной обечайки 14 (фиг.3), прикрепленной сваркой к основанию 10.

Топливный коллектор 2 может быть снабжен экраном 15 (фиг.3), охватывающим наружный кожух 8, образующим с ним воздушную полость 16 и служащим для уменьшения нагрева топлива в канале 11 первого каскада и канале 12 второго каскада от горячего потока воздуха на входе в камеру сгорания.

Полость 16 может быть заполнена теплоизоляционным материалом для дополнительного уменьшения подогрева топлива в каналах 11, 12 первого и второго каскадов топливного коллектора 2 (фиг.4).

При запуске двигателя топливо поступает в канал 11 первого каскада топливного коллектора 2, а затем - в канал 5 первого каскада форсунки, соединенный с соплом 17, через которое топливо впрыскивается в зону горения. Затем топливо поступает в канал 12 второго каскада топливного коллектора 2, проходит в канал 6 второго каскада форсунки, соединенный с соплом 18, через которое топливо впрыскивается в зону горения.

Предложенное устройство обеспечивает охлаждение топливом канала второго каскада и предотвращает контакт элементов конструкции на входе в камеру сгорания с потоком горячего воздуха, что препятствует образованию кокса в канале первого каскада топливного коллектора и в топливных элементах форсунок первого каскада.

Предложенная конструкция позволяет изготавливать каналы первого и второго каскадов топливного коллектора камеры сгорания точением с последующим шлифованием поверхностей с высокой чистотой, что дополнительно снижает образование кокса. Кроме того, сокращается количество стыков, что повышает надежность коллектора.

Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики и повысить ресурс камеры сгорания и двигателя в целом.

Источники информации

1. Патент Франции, №1538394, кл. F 02 C опубл. 29.07.68.

2. “Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей” под общей редакцией д-ра техн. наук Д.В. Хронина, М., "Машиностроение", 1989 г., стр. 420.

Формула изобретения

1. Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус и установленный в нем топливный коллектор с форсунками, выполненный в виде двух кожухов, образующих каналы первого и второго каскадов, каждый из которых сообщен с соответствующим каналом двухкаскадной форсунки, отличающаяся тем, что кожухи установлены коаксиально, при этом внутренний кожух выполнен в виде двух соединенных между собой боковых стенок и основания, составляющего одно целое с корпусом форсунки, а наружный кожух в виде крышки, соединенной с основанием.

2. Кольцевая камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что внутренний кожух выполнен в виде криволинейной обечайки, прикрепленной к основанию топливного коллектора.

3. Кольцевая камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что внутренний кожух выполнен в виде прямоугольной обечайки, прикрепленной к основанию топливного коллектора.

4. Кольцевая камера сгорания по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что топливный коллектор снабжен теплозащитным экраном, охватывающим наружный кожух и образующим с ним воздушную полость.

5. Кольцевая камера сгорания по п.4, отличающаяся тем, что полость между наружным кожухом и теплозащитным экраном заполнена теплоизоляционным материалом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4