Способ изготовления камеры сгорания

Авторы патента:

ЛОКАТЕЛЛИ Давид (FR)

ОДЭН Патрик (FR)

ЭРНАНДЕС Дидье (FR)

F23R3/42 - отличающиеся расположением или формой жаровых труб или камер сгорания

Владельцы патента RU 2426032:

СНЕКМА (FR)

Способ изготовления камеры сгорания «с изгибом потока», сформированной из обечаек, заключается в соединении их между собой при помощи сварки. Раздельно реализуют две подсистемы (20, 30) таких обечаек посредством соединения встык этих обечаек при помощи сварки. При этом к одному концу первой из упомянутых подсистем (20) приваривают промежуточное соединительное кольцо (14), содержащее монтажную опорную поверхность. Размещают конец второй из упомянутых подсистем (30) на этой опорной поверхности и присоединяют ее при помощи сварки к упомянутому промежуточному кольцу. Изобретение позволяет уменьшить термомеханические характеристики камеры сгорания и снизить стоимость ее изготовления. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Предлагаемое изобретение относится к способу изготовления камеры сгорания посредством соединения между собой предварительно отформованных обечаек. Более конкретно, изобретение относится к зарезервированному типу соединения, исключающему всякую роликовую сварку. Предлагаемое изобретение предпочтительно применять для изготовления так называемых камер сгорания "с изгибом потока".

Предлагаемое изобретение относится также к прямоточной камере сгорания, получаемой при осуществлении предлагаемого способа, а также к турбореактивному двигателю, оборудованному такой камерой сгорания.

Так называемая камера сгорания с изгибом потока обычно изготавливается из листового металла, изогнутого таким образом, чтобы сформировать обечайки. Эти обечайки затем соединяются между собой. Для обеспечения их соединения эти обечайки часто содержат кольцевые язычки, присоединенные к ним плашмя при помощи роликовой сварки.

Эти язычки, присоединенные к обечайкам при помощи сварки, выступают наружу по отношению к поверхности камеры сгорания, что создает потери напора в потоке воздуха, обтекающем камеру сгорания. Кроме того, возникает ослабление механической прочности на уровне расположения этих язычков, особенно для камеры сгорания с изгибом потока, в процессе воздействий изгибающего характера на наружный коленчатый изгиб такой камеры сгорания.

Кроме того, соединения такого типа порождают термомеханические напряжения и ставят проблемы доступа к ним в случае применения лазерной перфорации этой камеры.

В недавнем прошлом была сделана попытка уменьшить количество этих кольцевых язычков за счет реализации соединений встык. Однако рассматривавшиеся до настоящего времени технические решения не позволяли полностью устранить всякую роликовую сварку.

Предлагаемое изобретение позволяет решить эту техническую проблему.

Предлагаемое изобретение относится к способу изготовления камеры сгорания, сформированной главным образом из обечаек, соединенных между собой при помощи сварки, отличающемуся тем, что этот способ состоит в раздельной реализации двух подсистем таких обечаек путем соединения этих обечаек встык при помощи сварки, приваривая к одному концу первой подсистемы промежуточное соединительное кольцо, содержащее монтажную опорную поверхность, в размещении конца второй подсистемы на этой опорной поверхности и в ее присоединении при помощи сварки к упомянутому промежуточному кольцу.

Для изготовления так называемой камеры сгорания с изгибом потока упомянутая первая подсистема образована в основном наружными обечайками, и упомянутая вторая подсистема образована в основном внутренними обечайками. Обечайки каждой подсистемы соединяются между собой встык при помощи сварки. Обечайка с плоской донной частью образует донную часть камеры сгорания, в которой устанавливаются топливные форсунки, и эта донная часть камеры сгорания представляет собой часть одной из упомянутых подсистем перед окончательной сваркой.

Так, например, одна из этих подсистем включает упомянутую донную часть камеры сгорания, и один из концов этой донной части камеры сгорания образует конец упомянутой второй подсистемы, предназначенной для приваривания к упомянутому промежуточному кольцу.

Известным образом всякое сварное соединение встык выполняется при осуществлении регулируемого сближения двух соединяемых между собой деталей с использованием инструментов, обеспечивающих радиальное расширение, которые обеспечивают возможность соответствующего позиционирования соединяемых встык деталей с целью их сваривания.

Упомянутое промежуточное соединительное кольцо представляет собой деталь, по меньшей мере частично обработанную механически на своих подлежащих подгонке сторонах. Таким образом, имеется возможность обеспечить реализацию функции центрирования в момент окончательного соединения двух упомянутых подсистем при помощи орбитальной сварки. Это соединение может осуществляться при помощи лазерной сварки или сварки типа "TIG".

Кроме того, упомянутое промежуточное соединительное кольцо содержит или само образует присадочный металл или припой, необходимый для обеспечения сварного соединения с упомянутой второй подсистемой.

Таким образом, камера сгорания в соответствии с предлагаемым изобретением отличается тем, что она образована множеством предварительно отформованных обечаек, в частности донной частью камеры сгорания, соединенных между собой встык при помощи сварки, за исключением соединения между двумя подсистемами таких обечаек, причем упомянутое соединение осуществляется при помощи размещения упомянутого промежуточного соединительного кольца.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже и используемого лишь в качестве иллюстративного примера описания способа изготовления камеры сгорания "с изгибом потока" в соответствии с принципом этого изобретения, в котором приведены ссылки на чертежи, в числе которых:

Фиг.1А-1С схематически иллюстрируют различные операции осуществления сварных соединений для формирования некоторой первой подсистемы;

Фиг.2А-2С схематически иллюстрируют различные операции осуществления сварных соединений для формирования некоторой второй подсистемы;

Фиг.3 схематически иллюстрирует операцию осуществления орбитального сварного соединения, объединяющего обе упомянутые выше подсистемы, для образования камеры сгорания с изгибом потока.

Кратко описанные выше чертежи представляют собой схематические виды в половинном разрезе, демонстрирующие кольцевые обечайки или другие кольцевые детали, соответствующим образом соединенные между собой для того, чтобы образовать камеру сгорания с изгибом потока. За исключением проиллюстрированного на фиг.3 сварного соединения, которое представляет собой специфический для предлагаемого изобретения орбитальный сварной шов, позволяющий соединить две подсистемы обечаек, уже соединенных между собой встык при помощи сварки, другие операции, описанные в дальнейшем со ссылками на фиг.1А-1С и на фиг.2А-2С, могут быть выполнены в различном порядке. Зато операция, схематически представленная на фиг.3, представляет собой последнюю операцию соединения при помощи сварки.

Сварные соединения, выполненные встык и упоминающиеся со ссылками на фиг.1А-1С и на фиг.2А-2С, показаны на этих чертежах стрелками.

В соответствии с фиг.1А осуществляют соединение встык при помощи сварки в атмосфере нейтрального газа гнутого металлического листа, имеющего форму обечайки 11, образующей наружное колено камеры сгорания, с механически обработанным, в случае необходимости, соединительным кольцом 12. Затем это соединительное кольцо будет использовано для соединения между выходной частью этой камеры сгорания и турбиной высокого давления.

В соответствии с фиг.1В далее осуществляют соединение встык при помощи сварки в атмосфере нейтрального газа другого конца этого наружного колена с концом цилиндрической обечайки 13, образующей наружную стенку камеры сгорания.

В соответствии с фиг.1С осуществляют соединение встык при помощи сварки другого круглого конца цилиндрической обечайки 13 с промежуточным соединительным кольцом 14, которое будет использоваться в процессе осуществления окончательного сварного соединения. Это сварное соединение также осуществляется в атмосфере нейтрального газа. Как об этом уже было сказано выше, промежуточное соединительное кольцо 14 содержит цилиндрическую монтажную опорную поверхность 15, имеющую несколько меньший диаметр. Размерные параметры этой монтажной опорной поверхности формируются при помощи механической обработки. Эта монтажная опорная поверхность может содержать, например, скошенную кромку, располагающуюся в непосредственной близости от выступа, определяющего опорную поверхность, имеющую уменьшенный диаметр. Эта скошенная кромка будет обеспечивать подвод присадочного металла или припоя в процессе осуществления окончательного сварного соединения.

На заключительном этапе осуществления операции, схематически проиллюстрированной на фиг.1С, обеспечивают реализацию первой подсистемы 20, образующей всю наружную часть так называемой камеры сгорания "с изгибом потока".

В соответствии с операцией, проиллюстрированной на фиг.2А, осуществляют соединение встык при помощи сварки обечайки 21 в виде гнутого металлического листа, предназначенной для формирования внутреннего колена камеры сгорания, с соединительным кольцом 22 того же функционального назначения, что и соединительное кольцо, показанное на фиг.1А, и также предназначенным для последующего соединения с упомянутой турбиной.

В соответствии с фиг.2В затем осуществляют соединение встык при помощи сварки в атмосфере нейтрального газа другого конца внутреннего колена камеры сгорания с цилиндрической обечайкой 23, предназначенной для формирования внутренней стенки этой камеры сгорания.

В соответствии с фиг.2С затем осуществляют соединение встык при помощи сварки в атмосфере нейтрального газа другого конца цилиндрической обечайки 23 с внутренней кромкой обечайки 24, предназначенной для образования донной части камеры сгорания, на которой будут установлены топливные форсунки.

На заключительном этапе осуществления операции, схематически проиллюстрированной на фиг.2С, обеспечивают реализацию второй подсистемы 30, образующей всю внутреннюю часть будущей камеры сгорания, дополненной донной частью этой камеры сгорания.

В соответствии с фиг.3 обе упомянутые выше подсистемы 20, 30 подводятся одна к другой, причем промежуточное соединительное кольцо 14 подгоняется к донной части камеры сгорания 24 и присоединяется к ней при помощи орбитального сварного шва, например, с использованием лазера, в атмосфере нейтрального газа. Как об этом уже было сказано выше, необходимый присадочный металл или припой подается при помощи этого промежуточного соединительного кольца.

Следует отметить, что при данной конструкции промежуточного соединительного кольца последнее сварное соединение не будет нарушать нормального течения потока воздуха вокруг камеры сгорания.

Кроме того, изготовленная таким образом камера сгорания с "гладкой" наружной стенкой облегчает позиционирование лазерного оборудования, используемого для реализации отверстий мультиперфорации в стенке этой камеры сгорания.

Используемый в данном случае тип сварного соединения обеспечивает наилучшие термомеханические характеристики данной камеры сгорания. При этом достигается снижение стоимости изготовления такой камеры сгорания.

1. Способ изготовления камеры сгорания, сформированной из обечаек, соединенных между собой при помощи сварки, отличающийся тем, что раздельно реализуют две подсистемы (20, 30) таких обечаек посредством соединения встык этих обечаек при помощи сварки, при этом к одному концу первой из упомянутых подсистем (20) приваривают промежуточное соединительное кольцо (14), содержащее монтажную опорную поверхность, размещают конец второй из упомянутых подсистем (30) на этой опорной поверхности и присоединяют ее при помощи сварки к упомянутому промежуточному кольцу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутое соединение встык при помощи сварки выполняют с использованием регулирования сближения двух соответствующих обечаек при помощи инструментов радиального расширения.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что упомянутое промежуточное соединительное кольцо (14) реализуют, по меньшей мере частично, при помощи механической обработки.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что промежуточное соединительное кольцо (14) содержит присадочный металл или припой, необходимый для осуществления его соединения при помощи сварки с упомянутой второй подсистемой.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют соединение встык при помощи сварки других соединительных колец (12, 22) соответственно с другими концами двух упомянутых подсистем.

6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что для изготовления камеры сгорания "с изгибом потока" формируют некоторую первую наружную подсистему (20) и некоторую вторую внутреннюю подсистему (30) путем соединения встык при помощи сварки предварительно отформованных обечаек, причем одна из этих подсистем имеет в своем составе донную часть камеры сгорания (24), конец которой образует конец упомянутой второй подсистемы, предназначенной для присоединения при помощи сварки к промежуточному кольцу (14).

7. Камера сгорания, отличающаяся тем, что она образована множеством предварительно отформованных обечаек (11, 13, 23) и ее донной частью (24), соединенными между собой встык при помощи сварки, за исключением соединения между двумя подсистемами (20, 30) таких обечаек, причем это соединение осуществляется с введением промежуточного соединительного кольца (14).

8. Камера сгорания по п.7, отличающаяся тем, что промежуточное соединительное кольцо (14) содержит монтажную опорную поверхность (15), причем промежуточное соединительное кольцо (14) присоединено встык при помощи сварки к первой подсистеме (20) обечаек, а также присоединено с использованием сварки ко второй подсистеме (30) обечаек путем приваривания к упомянутой монтажной опорной поверхности.

9. Турбореактивный двигатель, содержащий камеру сгорания, полученную в результате осуществления способа в соответствии с одним из пп.1-6.

10. Турбореактивный двигатель, содержащий камеру сгорания в соответствии с одним из пп.7 или 8.

Способ сжигания топлива // 2277204

Изобретение относится к области сжигания топлива и может найти применение в воздушно-реактивных двигателях, газотурбинных, топочных и теплоэнергетических установках, в установках по переработке и утилизации бытовых и промышленных отходов.

Камера сгорания газотурбинного двигателя // 2260748

Изобретение относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения и позволяет повысить надежность и технологичность конструкции.

Способ изготовления жаровой трубы камеры сгорания авиационного газотурбинного двигателя // 2258869

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано при изготовлении охлаждаемых жаровых труб различных топочных устройств. .

Камера сгорания газотурбинного двигателя // 2247282

Изобретение относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. .

Трубчато-кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя // 2211409

Изобретение относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей для авиации и наземных энергоустановок. .

Способ сжигания топлива и устройство для его реализации // 2193139

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для воспламенения и поддержания горения в камерах сгорания различных энергетических систем газотурбинных установок (ГТУ), газотурбинных двигателей (ГТД), печах, котлах и др.

Камера сгорания турбомашины // 2176052

Изобретение относится к камерам сгорания турбомашин, преимущественно наземных энергоустановок, работающих на природном газе с низкой токсичностью выхлопных газов.

Устройство для сжигания углеводородного топлива // 2171433

Изобретение относится к машиностроению, в частности к сжиганию углеводородных топлив и устройствам для осуществления этих процессов. .

Камера сгорания газотурбинной установки // 2162988

Изобретение относится к камерам сгорания газотурбинных установок, работающих преимущественно на сжатом природном газе с низкой токсичностью выхлопных газов, в основном NOx и CO.

Способ зажигания потока горючей смеси и устройство для его осуществления (варианты) // 2447368

Изобретение относится к способам и устройствам для воспламенения топлива и может быть использовано для зажигания скоростных потоков горючих смесей в различных технологических устройствах и энергетических установках, в частности в импульсно-детонационных двигателях летательных аппаратов

Камера сгорания предварительного смешения газотурбинной установки // 2451881

Изобретение относится к области энергетического, транспортного, химического машиностроения и может быть использовано в газотурбинных установках (ГТУ)

Камера сгорания турбомашины со спиральной циркуляцией воздуха // 2484377

Наномолекулярный твердотельный электродинамический движитель // 2535593

Изобретение относится к способам и устройствам, которые вызывают движение текучей среды. Устройство, выполненное с возможностью приводить в движение газ, содержащее: по меньшей мере, первый слой и второй слой, скомпонованные в стопку, и средство для нагрева и/или охлаждения первого и второго слоев для образования горячего слоя и холодного слоя, в котором холодный слой имеет более низкую температуру, чем горячий слой; и по меньшей мере, одно сквозное отверстие в стопке, в котором: поверхность каждого горячего слоя открыта внутрь сквозного отверстия; и поверхность каждого холодного слоя открыта внутрь сквозного отверстия; и в котором: общая длина сквозного отверстия составляет до 10-ти средних длин свободного пробега газа, в которое погружено устройство, и/или не больше, чем 1500 нм. Техническим результатом изобретения является энергетически эффективное создание разности давления газа с регулируемой скоростью потока. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 21 ил., 1 табл.

Корпус камеры сгорания и оборудованная им газовая турбина // 2544400

Изобретение относится к энергетике. Корпус камеры сгорания газовой турбины, содержащий жаровую трубу и обсадную трубу, которая охватывает жаровую трубу и которая в своей стенке имеет множество сквозных отверстий, через которые натекающий снаружи на обсадную трубу воздух может проникать радиально в образованное между обсадной трубой и жаровой трубой промежуточное пространство. При этом предусмотрено множество расположенных в промежуточном пространстве распределенных по окружности обеих труб направляющих ребер, которые простираются соответственно радиально между обсадной трубой и жаровой трубой, а также параллельно продольному направлению труб, так что промежуточное пространство разделено направляющими ребрами на несколько продольных каналов. Также представлена газовая турбина с корпусом согласно изобретению. Изобретение позволяет обеспечить более равномерное распределение втекающего воздуха вокруг жаровой трубы. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Камера сгорания газовой турбины с монтажным приспособлением для резонаторов гельмгольца // 2561361

Жаровая труба камеры сгорания содержит кольцевую внутреннюю жаровую трубу, кольцевую наружную жаровую трубу, по меньшей мере, один резонатор, горловину и уплотнительное кольцо. Кольцевая наружная жаровая труба имеет множество расположенных на ней отверстий для воздуха и расположена по окружности вокруг внутренней жаровой трубы с образованием кольцевого охлаждающего пространства между внутренней жаровой трубой и наружной жаровой трубой. Резонатор присоединен к наружной жаровой трубе так, что основание резонатора отделено от наружной жаровой трубы с образованием зазора относительно внешней поверхности наружной жаровой трубы. Горловина проходит от основания резонатора сквозь внутреннюю и наружную жаровые трубы. Уплотнительное кольцо обеспечивает возможность относительного теплового расширения между внутренней и наружной жаровыми трубами вблизи горловины. Изобретение направлено на повышение надежности камеры сгорания. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ смешивания разбавляющего воздуха в системе последовательного сгорания газовой турбины // 2562132

Изобретение относится к энергетике. Способ смешивания разбавляющего воздуха с горячим основным потоком в системе последовательного сгорания газовой турбины, при этом газовая турбина содержит компрессор, первую камеру сгорания, соединенную ниже по потоку с компрессором. Горячие газы из первой камеры сгорания впускают в одну промежуточную турбину или непосредственно во вторую камеру сгорания, при этом горячие газы из второй камеры сгорания впускают в дополнительную турбину или непосредственно в систему регенерации энергии. Способ включает в себя этап, на котором осуществляют соосное введение охлаждающего воздуха жаровой трубы первой камеры сгорания с охлаждающим воздухом жаровой трубы второй камеры сгорания. Также представлены смеситель разбавляющего воздуха, а также варианты камеры сгорания для осуществления способа согласно изобретению. Изобретение позволяет увеличить эффективность работы газовой турбины. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

Последовательное сгорание со смесителем разбавляющего газа // 2627759

Изобретение относится к энергетике. Последовательное сжигающее устройство (104), содержащее первую горелку (112), первую камеру (101) сгорания, смеситель для примешивания разбавляющего газа к горячим газам, выходящим из первой камеры (101) сгорания при работе, вторую горелку (113) и вторую камеру (102) сгорания, расположенную последовательно в соединении по потоку текучей среды. Смеситель содержит множество инжекционных трубок (115), направленных внутрь от боковых стенок смесителя для примешивания разбавляющего газа для охлаждения горячих топочных газов, выходящих из первой камеры (101) сгорания с низким перепадом давления. Изобретение дополнительно относится к способу работы газотурбинной установки (100) с таким сжигающим устройством (104). Изобретение позволяет обеспечить надлежащие условия потока на впуске для второй горелки. 2 н. и 13 з. п. ф-лы, 12 ил.

Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя // 2633982

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения. Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит фронтовое устройство. На фронтовой плите устройства расположены горелочные модули с продольной осью, коллинеарной оси жаровой трубы, с лопаточными радиальными завихрителями и смесительными каналами. Соотношение суммы площадей выходных отверстий горелочных модулей к общей площади фронтовой плиты находится в соотношении от 18 до 30. Лопатки радиального завихрителя расположены на входе в смесительный канал горелочного модуля и установлены под углом в диапазоне от 48 до 53°. В смесительном канале горелочного модуля соосно расположена центральная втулка с канальным завихрителем, имеющим каналы подачи воздуха и топлива в перегородке, выполненные под углом в диапазоне от 90…30° к поверхности лопатки. Длина внутренней стенки смесительного канала составляет 80…90% от длины его наружной стенки. Отношение наружного диаметра внутренней стенки смесительного канала к внутреннему диаметру его наружной стенки находится в пределах 0,55…0,65. Расстояние от выходной плоскости внутренней стенки смесительного канала до канального завихрителя находится в пределах 0,35…0,55 от внутреннего диаметра стенки смесительного канала. В одном из горелочных модулей отсутствуют каналы подвода и подачи топлива в центральную втулку. В канальном завихрителе выполнены каналы только для подачи воздуха. Изобретение обеспечивает надежную и устойчивую работу камеры сгорания на «низких» режимах работы двигателя путем беспульсационного горения топливовоздушной смеси в объеме жаровой трубы камеры сгорания. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Камера сгорания безгенераторного жрд // 2638420

Изобретение относится к жидкостным ракетным двигателям, работающим по безгенераторной схеме. Камера сгорания ЖРД, работающего по безгенераторной схеме, содержащая магистрали подвода горючего и окислителя, блок камеры со сверхзвуковым соплом, при этом камера сгорания выполнена кольцевой формы, параллельно блоку камеры жестко соединена наружным выпуклым и внутренним изогнутым корпусами поворотного устройства с блоком камеры и сверхзвуковым соплом, и тракт охлаждения кольцевой камеры сгорания соединяется трактом охлаждения в изогнутом внутреннем корпусе поворотного устройства с трактом охлаждения блока камеры со сверхзвуковым соплом, а трактом охлаждения в наружном выпуклом днище и магистралью тракт охлаждения кольцевой камеры соединяется с магистралью на выходе из сверхзвукового сопла. Изобретение обеспечивает уменьшение линейного размера двигателя, получение дополнительного набора тепла для повышения энергетических характеристик двигателя и снижает в охлаждающем тракте двигателя гидравлическое сопротивление. 3 ил.