КАМЕРА СГОРАНИЯ ГТД АДАПТИВНОГО ТИПА Российский патент 2000 года по МПК F23R3/16 

Изобретение относится к турбостроению, а именно к кольцевым камерам сгорания ГТД.

Известна кольцевая камера сгорания ГТД, выбранная как прототип, содержащая корпус и размещенную в нем жаровую трубу, имеющую внутреннюю обечайку, состоящую из передней и задней частей, и имеющую отверстия для подвода вторичного воздуха, при этом передняя часть состоит из одинакового числа отдельных продольных сегментов, шарнирно соединенных с фронтовым устройством, и проставок, размещенных между сегментами и соединенных с последними направляющими с возможностью взаимного перемещения в окружном направлении, кинематическое соединение сегментов с приводом выполнено в виде соединенных с последним синхронизирующим колец с проушинами, жестко закрепленных на сегментах, кронштейнов с профилированными направляющими и роликов, размещенных в направляющих кронштейнов и закрепленных в проушинах [1].

Недостатком этой камеры сгорания является отсутствие возможности перемещения сегментов и проставок задней части, наличие которого позволяет улучшить газодинамические параметры на выходе из камеры сгорания.

Технической задачей изобретения является улучшение рабочих параметров камеры сгорания ГТД.

Решение технической задачи состоит в том, что в камеру сгорания, содержащую корпус и размещенную в нем жаровую трубу, имеющую внутреннюю обечайку, состоящую из передней и задней частей, имеющую отверстия для подвода вторичного воздуха, в которой передняя часть состоит из одинакового числа отдельных продольных сегментов, шарнирно соединенных с фронтовым устройством, и проставок, размещенных между сегментами и соединенных с последними направляющими с возможностью взаимного перемещения в окружном направлении, кинематическое соединение сегментов с приводом выполнено в виде соединенных с последним синхронизирующих колец с проушинами, жестко закрепленных на сегментах, кронштейнов с профилированными направляющими и роликов, размещенных в направляющих кронштейнов и закрепленных в проушинах, а сегменты и проставки задней части подвижно закреплены на изоградиентных штырях, приваренных к неподвижному газосборнику, и обеспечивают продольные перемещения жаровой трубы, для чего на концах сегментов и проставок задней части выполнены направляющие, при этом сегменты и проставки передней и задней части шарнирно закреплены между собой.

Техническим результатом изобретения является возможность регулирования всего объема жаровой трубы на различных режимах работы двигателя, что позволяет улучшить полноту сгорания топлива, повысить давление газа перед турбиной, увеличить мощность (работу) газовой турбины за счет изменения выходного сечения жаровой трубы, вследствие чего повышается удельная тяга двигателя и уменьшается удельный расход топлива.

Сравнение с прототипом предлагаемой камеры сгорания позволяет сделать вывод о наличии существенных отличительных признаков, влияющих на технический результат изобретения:
- сегментов и проставок задней части,
- направляющих на конце сегментов и проставок задней части,
- штырей изоградиентного профиля,
- профилированных пазов, выполненных на сегментах задней части жаровой трубы,
- шарнирного соединения сегментов и проставок передней и задней частей между собой.

Предлагаемое изобретение обладает критерием охраноспособности "новизна". В известных технических решениях указанные отличительные признаки не выявлены, что соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена камера сгорания при ее работе на максимальном режиме, продольный разрез; на фиг. 2 - то же при работе на сниженных по расходу топлива режимах; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - сечение Б-Б, выноска на фиг. 2.

Камера сгорания содержит корпус 1 и размещенную в нем телескопическую шаровую трубу, состоящую из передней 2 и задней 3 частей, соединенных соответственно с неподвижным диффузором 4 и опирающихся на неподвижный газосборник 5. Камера сгорания содержит также осевой провод 6. В фронтовом устройстве установлены топливные форсунки 7 и завихрители 8. Каждая из частей жаровой трубы выполнена из одинакового числа отдельных продольных сегментов: сегменты передней части 9 шарнирно соединены с неподвижным диффузором 4, сегменты задней части 10 опираются на профилированные штыри 11, и проставок 12 и 20, размещенных соответственно между сегментами 9 и 10 и соединенных с последними с возможностью взаимного перемещения в окружном направлении.

Сегменты передней части 9 с наружной стороны кинематически соединены с приводом 6 и снабжены профилированными пазами 13, которые связаны между собой синхронизирующим кольцом 14. Проставки 12 и 20 крепятся к сегментам 9 и 10 при помощи пальцев 15, которые имеют свободу перемещения по проточкам 16, выполненным в проставках 12 и 20, пальцы 15 к сегментам 9 и 10 крепятся жестко.

На задней части сегментов 10 и проставок 20 задней части выполнены направляющие 17, свободно опирающиеся своими пазами на профилированные штыри 11 неподвижного газосборника 5, что позволяет свободно перемещаться сегментам 10 и проставкам 20 задней части в продольном направлении, изменяя выходное сечение жаровой трубы.

При запуске двигателя и при его работе на максимальном режиме передняя 2 и задняя 3 части жаровой трубы занимают положение, при котором она имеет максимальный объем, отверстия 18 для подвода вторичного воздуха - максимальное проходное сечение, площадь проходного сечения газосборника 19 максимальная. При этом первичный воздух поступает в жаровую трубу через завихрителя 8, образуя за ними зону оборотных токов, в которой происходит сгорание топлива, подаваемого в эту зону форсунками 7. Образовавшиеся продукты сгорания смешиваются со вторичным воздухом, поступающим в жаровую трубу через отверстия 18, и в виде однородной газовой смеси вытекают из камеры сгорания. Максимальное проходное сечение газосборника 19 позволяет повысить давление за камерой сгорания, что благотворно сказывается на работе газовой турбины.

При изменении режима работы камеры сгорания вследствие уменьшения расходов топлива и воздуха уменьшают объем жаровой трубы и площадь ее выходного сечения. Для этого с помощью привода 6 перемещают синхронизирующие кольца 14 в направлении выхода камеры сгорания, которые через профилированные пазы 13 воздействуют на сегменты 9 первого ряда жаровой трубы, поворачивая сегменты 9 и проставки 12 передней части и соединенные с ними сегменты 10 и проставки 20 задней части в сторону уменьшения площади поперечного сечения жаровой трубы и ее выходного сечения, а также увеличения длины жаровой трубы. Происходящее при этом увеличение взаимного перекрытия сегментов 9 и 10 и проставок 12 и 20 приводит к частичному перекрытию отверстий 18 и, в совокупности, с уменьшением объема жаровой трубы приводит к перераспределению по длине жаровой трубы расхода поступающего в нее воздуха, которое обеспечивает оптимальные для заданного режима работы двигателя условия для сгорания топлива в камере сгорания.

Источник информации
1. Патент РФ 2112181, кл. F 23 R 3/16, опубл. 27.05.98.

Камера сгорания ГТД адаптивного типа состоит из корпуса и размещенной в нем жаровой трубы, состоящей из передней и задней частей и отверстия для подвода вторичного воздуха. Передняя часть имеет одинаковое число отдельных продольных сегментов, шарнирно соединенных с фронтовым устройством, и проставок, размещенных между сегментами и соединенных с последними направляющими с возможностью взаимного перемещения в окружном направлении. Климатическое соединение сегментов с приводом выполнено в виде соединенных с последним синхронизирующих колец с проушинами, жестко соединенных на сегментах кронштейнов с профилированными направляющими и роликов, размещенных в направляющих кронштейнов и закрепленных в проушинах. Сегменты и проставки задней части подвижно закреплены на изоградиентных штырях, приваренных к неподвижному газосборнику, и обеспечивают продольное перемещение жаровой трубы, для чего на конце сегментов и проставок задней части выполнены направляющие сегменты и проставки передней и задней части шарнирно соединены между собой. Изобретение позволяет улучшить полноту сгорания топлива, уменьшить его удельный расход и увеличить тягу двигателя. 6 ил.

Камера сгорания ГТД адаптивного типа, состоящая из корпуса и размещенной в нем жаровой трубы, состоящей из передней и задней частей и отверстия для подвода вторичного воздуха, при этом передняя часть имеет одинаковое число отдельных продольных сегментов, шарнирно соединенных с фронтовым устройством, и проставок, размещенных между сегментами и соединенных с последними направляющими с возможностью взаимного перемещения в окружном направлении, причем кинематическое соединение сегментов с приводом выполнено в виде соединенных с последним синхронизирующих колец с проушинами, жестко соединенных на сегментах, кронштейнов с профилированными направляющими и роликов, размещенных в направляющих кронштейнов и закрепленных в проушинах, отличающаяся тем, что имеет сегменты и приставки в задней части, которые подвижно закреплены на изоградиентных штырях, приваренных к неподвижному газосборнику и обеспечивают продольное перемещение жаровой трубы, для чего на конце сегментов и проставок задней части выполнены направляющие, при этом сегменты и проставки передней и задней частей жаровой трубы шарнирно соединены между собой.