Трубчатая камера сгорания газотурбинного двигателя
Изобретение относится к машиностроению, в частности к камерам сгорания. Трубчатая камера сгорания газотурбинного двигателя содержит полость, образованную кожухом, жаровую трубу с зоной горения и зоной смешения, воспламенительное устройство и систему подачи топлива. Полость, образованная кожухом, и передняя часть жаровой трубы выполнены герметичными. Система подачи топлива выполнена с возможностью подачи охлаждающей воды в полость кожуха и с возможностью подачи смеси электролита и топлива, через форсунку с кавитатором в зону горения вольтовой дуги. Воспламенительное устройство выполнено в виде электродов вольтовой дуги, электроды которой с возможностью подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенения и превращения в плазму проходящих через зону горения вольтовой дуги паров смеси, установлены в жаровой трубе. При этом один из электродов выполнен подвижным при зажигании вольтовой дуги, другой выполнен конической формы и с конусным каналом. Изобретение позволяет повысить экономическую и экологическую эффективность. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, в частности к камерам сгорания, и может быть использовано в газотурбинных двигателях различного назначения.
Известна камера сгорания воздушно-реактивного двигателя, содержащая корпус, в полости которого установлена жаровая труба с зоной горения, зоной смешения и форсункой подачи топлива /А.с. СССР, № 705211, F23R 3/14, 10.01.1980 г./ [1].
Недостатком известной камеры сгорания является ее работа на дорогом нефтяном топливе и токсичный выхлоп.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является трубчатая камера сгорания, которая содержит полость, образованную кожухом, жаровую трубу с зоной горения и зоной смешения, воспламенительное устройство и систему подачи топлива, /Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. - 5-е изд. - М.: Машиностроение, 1981 г., стр.397-400, рис.9.19/ [2].
Недостатком камеры сгорания аналога является низкая экономическая и экологическая эффективность в работе.
Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении экономической и экологической эффективности камеры сгорания газотурбинного двигателя.
Поставленная задача решается тем, что в трубчатой камере сгорания газотурбинного двигателя, содержащей полость, образованную кожухом, жаровую трубу с зоной горения и зоной смешения, воспламенительное устройство и систему подачи топлива, полость, образованная кожухом, и передняя часть жаровой трубы выполнены герметичными. Система подачи топлива выполнена с возможностью подачи и распыления чистой воды в полость кожуха и с возможностью подачи и распыления смеси электролита /водного раствора электролита/ и топлива через форсунку, выполненную с кавитатором, например, в виде местного сужения ее канала в зону горения вольтовой дуги. Воспламенительное устройство выполнено в виде электродов вольтовой /электрической/ дуги, электроды которой с возможностью подачи на них постоянного тока, например от бортовой электросети, зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенения и превращения в плазму проходящих через зону горения вольтовой дуги паров смеси, установлены в жаровой трубе. При этом один из электродов вольтовой дуги может быть выполнен подвижным, например перемещаемым электромагнитным клапаном при зажигании вольтовой дуги, другой может быть выполнен конической формы и с конусным каналом.
Сущность изобретения схематично показана на чертеже.
Пример выполнения предлагаемого решения
Трубчатая камера сгорания газотурбинного двигателя содержит герметичную полость 1 образованную кожухом 2, жаровую трубу 3 с герметичной передней частью 4 и зоной смешения 5, форсунку 6 подачи и распыления чистой воды в герметичную полость, форсунку 7 с кавитатором в виде, например, местного сужения ее канала /не показано/ подачи и распыления в зону горения 8 вольтовой /электрической/ дуги смеси электролита /водного раствора электролита/ и топлива, например метилового спирта. Воспламенительное устройство выполнено в виде электродов 9 и 10 вольтовой дуги. При этом один из электродов, например 9, выполнен перемещаемым, например, электромагнитным клапаном 11, при зажигании вольтовой дуги. Другой электрод при этом выполнен конической формы и с конусным каналом 12. Установлены электроды в передней герметичной части жаровой трубы, через электроизолирующие втулки и прокладку 13. Жаровая труба закреплена стаканами 14, ее тепловые удлинения проходят в сторону турбины 15.
Трубчатая камера сгорания газотурбинного двигателя работает следующим образом.
Перед пуском в работу на электроды 9 и 10, электроизолированных от корпуса втулками и прокладкой 13, вольтовой дуги подают регулируемый, например блоком управления, постоянный ток от бортовой электросети, например, силой 3-4 А. Включают электромагнитный клапан 11 и кратковременным контактом концом подвижного электрода, например 9 с электродом конической формы 10, в его конусном канале 12 зажигают вольтовую дугу. Затем через форсунку 7 с кавитатором в переднюю герметичную часть 4 жаровой трубы 3 под давлением, например 5-20 атм, и под управлением блока управления подают смесь электролита, например, водного раствора едкого кали и топлива, например, 5% метилового спирта. За счет кавитации в кавитаторе форсунки 7 часть подаваемой воды диссоциирует, ионизируется и вся смесь тончайше распыляется, превращается в водяной пар за счет охлаждения элементов передней части 4 жаровой трубы 3 и по конусному каналу 12 поступает в зону горения 8 вольтовой дуги. Под воздействием горящей вольтовой дуги и за счет протекания постоянного тока через электролит смесь диссоциирует, ионизируется, воспламеняется, превращается в плазму и под давлением 5-20 атм и с температурой плазмы из зоны горения 8 вольтовой дуги в конусном канале 12 электрода 10 поступает в зону смешения 5 жаровой трубы 3. В герметичную полость 1, образованную кожухом 2, через форсунку 6 так же под давлением 5-20 атм и под управлением блока управления подают и распыляют, например, химочищенную воду, которая охлаждает жаровую трубу 3, превращается в водяной пар и затем поступает в зону смешения 5. В зоне смешения 5 продукты горения - плазма и водяной пар, поступающий из полости 1, смешиваются, температура плазмы нормализуется до приемлемого значения и затем поступает на турбину 15. При этом жаровая труба 3 в кожухе 2 крепится стаканами 14, ее тепловые удлинения проходят в сторону турбины. Электроды 9 и 10 охлаждаются проходящим через них и обтекающим их водяным паром. Для тушения вольтовой дуги отключают подачу постоянного тока на электроды 9 и 10 и прекращают подачу воды и смеси электролита и топлива в камеру сгорания.
Предлагаемая трубчатая камера сгорания газотурбинного двигателя в эксплуатации безопасна, высоко экономична и экологически безвредна. Найдет применение для газотурбинных двигателей различного назначения.
1. Трубчатая камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая полость, образованную кожухом, жаровую трубу с зоной горения и зоной смешения, воспламенительное устройство и систему подачи топлива, отличающаяся тем, что полость, образованная кожухом, и передняя часть жаровой трубы выполнены герметичными, система подачи топлива выполнена с возможностью подачи и распыления воды в полость кожуха и с возможностью подачи и распыления смеси электролита /водного раствора электролита/ и топлива через форсунку, выполненную с кавитатором, в зону горения вольтовой дуги, воспламенительное устройство выполнено в виде электродов вольтовой /электрической/ дуги, электроды которой с возможностью подачи на них постоянного тока, зажигания и тушения вольтовой дуги и с возможностью диссоциации, ионизации, воспламенения и превращения в плазму проходящих через зону горения вольтовой дуги паров смеси установлены в жаровой трубе.
2. Камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что один из электродов вольтовой дуги выполнен подвижным при зажигании вольтовой дуги, другой выполнен конической формы и с конусным каналом.
