ФРОНТОВОЕ УСТРОЙСТВО КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ГТД Российский патент 2000 года по МПК F23R3/26 

Изобретение относится к турбостроению, в частности к фронтовым устройствам камер сгорания газотурбинных двигателей.

Известен ряд фронтовых устройств жаровых труб камер сгорания газотурбинных двигателей, образующих в передней части жаровой трубы требуемую газодинамическую структуру потока в виде центральной рециркуляционной зоны возвратных токов (ЦРЗВТ). А. Лефевр. Процессы в камерах сгорания ГТД. Москва, Мир, 1986, с. 224.

Недостатком данных фронтовых устройств является невозможность регулирования расхода первичного воздуха ввиду их фиксированной геометрии.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является фронтовое устройство камеры сгорания для высокотемпературного газотурбинного двигателя с подводом топлива в топливные коллекторы через неподвижные разделители потока (Шнеэ Я. И. , Хайновский Я.С. Газовые турбины, часть вторая, Киев. Головное издательство объединения "Вища школа", 1977, с. 118-119, фиг. 88a).

Недостатком фронтового устройства данной камеры сгорания является невысокий предел горения по бедному срыву пламени в виду того, что интенсивность рециркуляционных зон за коллекторами-стабилизаторами пламени будет невысока, а размеры создаваемой центральной рециркуляционной зоны возвратных токов будут недостаточны для обеспечения надежной стабилизации пламени. Кроме того, очевидно, что способ подачи топлива через коллекторы-стабилизаторы пламени в виде пленки на плохообтекаемом теле также не будет способствовать расширению предела горения в камере сгорания по бедному срыву пламени.

Задачей настоящего изобретения является расширение диапазона устойчивого горения для регулируемых камер сгорания высокотемпературных ГТД.

Указанная задача решается за счет того, что фронтовое устройство камеры сгорания для высокотемпературного газотурбинного двигателя с подводом топлива в топливные коллекторы через неподвижные разделители потока выполнено в виде ряда профилированных пластин, устанавливаемых на входе в первичные каналы с возможностью перемещения друг относительно друга в окружном направлении при изменении площадей проходных сечений первичных каналов, при этом каждая из пластин состоит из неподвижной и подвижной частей, телескопически соединенных между собой, причем неподвижные части телескопических пластин жестко закреплены на неподвижных разделителях потока, а ответные подвижные части пластин - на подвижных разделителях потока. Топливные коллекторы с одного конца с помощью внутренних шаровых шарниров закрепляются к неподвижным разделителям потока, а с другого - шарнирно закрепляются с поворотными тягами, вторые концы которых шарнирно крепятся к подвижным разделителям потока.

На фиг. 1 представлена камера сгорания высокотемпературного ГТД с фронтовым устройством, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема расположения первичных, вторичных каналов и форсунок, соответствующая максимальному режиму; на фиг. 4 - то же, но соответствующее минимальному режиму; на фиг. 5 - телескопическое соединение пластин; на фиг. 6 - вид сверху топливного коллектора.

Фронтовое устройство 1 камеры сгорания высокотемпературного ГТД 2 содержит ряд профилированных пластин 3, каждая из которых состоит из неподвижной 4 и подвижной 5 частей, телескопически соединенных между собой. Неподвижные части 4 телескопических пластин жестко закреплены на неподвижных 6 разделителях потока реакторной зоны высокотемпературной камеры сгорания 2, а ответные подвижные части 5 пластин - на подвижных 7 разделителях потока. Подвод топлива к форсункам 8 осуществляется посредством коллекторов 9 с одного конца с помощью внутренних шаровых шарниров 10, закрепленных к неподвижным 6 разделителям потоков, а с другого - шарнирно закрепляемых с поворотными тягами 11, вторые концы которых шарнирно крепятся к подвижным 7 разделителям потоков. Подача топлива к коллекторам 9 производится через неподвижные 6 разделители потоков, которые снабжены топливными каналами 12.

При работе высокотемпературной камеры сгорания 2 на режиме максимальной мощности первичные каналы имеют максимальную пропускную способность, обеспечивая при этом максимально требуемый расход первичного воздуха. Фронтовые устройства 1 первичных каналов в этом случае также имеют максимальную площадь, а форсунки 8 располагаются в центральной части первичных каналов (фиг. 3).

При переходе камеры сгорания на пониженные режимы работы (фиг. 4) пропускная способность первичных каналов, а следовательно, и площадь фронтовых устройств 1 плавно уменьшается, и соответственно увеличивается пропускная способность вторичных каналов. При этом, учитывая возрастание интенсивности ЦРЗВТ вследствие роста интенсивности струй вторичного воздуха и уменьшения поперечных размеров первичных каналов, форсунки 8 располагаются на некотором удалении от центральной части первичных каналов, обеспечивая более полное их "накрытие".

Такое выполнение фронтового устройства позволяет расширить диапазон устойчивой работы высокотемпературных камер сгораний ГТД по бедному срыву пламени путем создания крупномасштабной центральной рециркуляционной зоны возвратных токов в каждом первичном канале и возможностью управления местом подвода топлива.

Фронтовое устройство камеры сгорания для высокотемпературного газотурбинного двигателя с подводом топлива в топливные коллекторы через неподвижные разделители потока содержит фронтовое устройство, выполненное в виде ряда профилированных пластин. Профилированные пластины установлены на входе в первичные каналы с возможностью перемещения друг относительно друга в окружном направлении при изменении площадей проходных сечений первичных каналов. Каждая из профилированных пластин состоит из неподвижной и подвижной частей, телескопически соединенных между собой. Неподвижные части телескопических пластин жестко закреплены на неподвижных разделителях потока. Ответные подвижные части пластин закреплены на подвижных разделителях потока. Топливные коллекторы с одного конца с помощью внутренних шаровых шарниров закреплены на неподвижных разделителях потока, а с другого конца шарнирно закреплены к поворотным тягам, вторые концы которых шарнирно крепятся к подвижным разделителям потока. Такое выполнение фронтового устройства расширяет диапазон устойчивого горения. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Фронтовое устройство камеры сгорания для высокотемпературного газотурбинного двигателя с подводом топлива в топливные коллекторы через неподвижные разделители потока, отличающееся тем, что фронтовое устройство выполнено в виде ряда профилированных пластин, устанавливаемых на входе в первичные каналы с возможностью перемещения друг относительно друга в окружном направлении при изменении площадей проходных сечений первичных каналов, при этом каждая из пластин состоит из неподвижной и подвижной частей, телескопически соединенных между собой, причем неподвижные части телескопических пластин жестко закреплены на неподвижных разделителях потока, а ответные подвижные части пластин - на подвижных разделителях потока. 2. Фронтовое устройство по п.1, отличающееся тем, что топливные коллекторы с одного конца с помощью внутренних шаровых шарниров закрепляются к неподвижным разделителям потока, а с другого шарнирно закрепляются с поворотными тягами, вторые концы которых шарнирно крепятся к подвижным разделителям потока.