КОЛЬЦЕВАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2003 года по МПК F23R3/60 

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, в частности авиационного двигателестроения.

Известны кольцевые прямоточные камеры сгорания, содержащие корпус камеры, входной диффузор, воздушный завихритель, топливные форсунки и жаровую трубу (см. , например, "Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей". Под ред. Д. В.Хронина, Машиностроение, 1989 г., стр. 420-421).

Недостатком таких камер сгорания является наличие высокого уровня дымности выхлопных газов, которая ухудшает экологическую среду, а для военной авиации снижает боеспособность авиационной техники из-за ее заметности.

Известна также кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус, входной диффузор, жаровую трубу с цилиндрическими каналами предварительного смешения, на входе которых расположены воздушные лопаточные завихрители и топливные форсунки (см. патент Швейцарии 626436, МПК F 23 R 3/12, опубл. 1981 г.).

Недостатком известной кольцевой камеры сгорания также является наличие высокого уровня дымности выхлопных газов.

Задачей настоящего изобретения является уменьшение уровня дымности выхлопных газов, повышение экологичности и уменьшение заметности военной авиационной техники.

Поставленная задача достигается за счет того, что в кольцевой камере сгорания газотурбинного двигателя, содержащей корпус, входной диффузор, жаровую трубу с цилиндрическими каналами предварительного смешения, с расположенными на их входе воздушными завихрителями и топливными форсунками, согласно изобретению отношение расстояния между осями форсунок к диаметру цилиндрического канала предварительного смешения выбрано в интервале 1,5-2,0, а на выходной части сопла топливной форсунки выполнена коническая фаска.

Поставленная задача достигается также за счет того, что воздушные завихрители установлены с возможностью радиального перемещения.

Поставленная задача достигается также за счет того, что воздушные завихрители закреплены в кольцах, имеющих две прорези.

Поставленная задача достигается также за счет того, что воздушные завихрители выполнены лопаточного типа.

На фиг.1 изображена кольцевая камера сгорания;
На фиг.2 - то же, в увеличенном масштабе;
На фиг.3 изображена топливная форсунка;
На фиг.4 - узел В на фиг.3 (увеличено);
На фиг.5 - вид А на фиг.2.

Кольцевая камера сгорания содержит жаровую трубу 1 и топливный коллектор 2 с топливными форсунками 3 центробежного типа. Жаровая труба 1 включает в себя патрубки 4, закрепленные на плоской фронтальной стенке 5, к которой крепятся наружная 6 и внутренняя обечайки 7. На фланцах патрубков 4 установлены воздушные лопаточные завихрители 8, закрепленные с помощью колец 9. В кольцах 9 имеются две прорези, благодаря которым каждый завихритель 8 имеет возможность свободного перемещения в радиальном направлении. Наружная и внутренняя обечайки 6 и 7 соответственно состоят из семи, соответственно 10 и 11, секций каждая и манжеты 12 и 13, соединенных между собой роликовой и точечной сваркой. На соплах 14 топливных форсунок 3 в выходной части выполнена коническая фаска 15, благодаря чему увеличивается угол конуса распыла топлива альфа. Топливные форсунки 3 расположены на входе в цилиндрические каналы 16 предварительного смешения. Жаровая труба 1 заключена в корпус 17, содержащий входной диффузор 18.

Приведенное выше выполнение конструкции камеры сгорания позволяет существенно снизить дымление выхлопных газов вследствие улучшенного перемешивания топлива с воздухом в цилиндрических каналах 16 предварительного смешения благодаря специально выбранному соотношению размеров головки жаровой трубы.

Для дальнейшего улучшения смешения топлива с воздухом на входе в жаровую трубу 1 сопло 14 топливной форсунки 3 снабжено на выходе конической фаской 15, позволяющей увеличить угол топливного факела альфа и тем самым повысить качество распыления топлива на входе в жаровую трубу 1.

При работе газотурбинного двигателя поступающий в головку жаровой трубы 1 через воздушный завихритель 8 воздух смешивается с поступающим через топливные форсунки 3 топливного коллектора 2 топливом и образуют первичную зону горения, ответственную за стабилизацию пламени и формирование полноты сгорания топлива. При неудовлетворительной организации горения в первичной зоне происходит образование сажи, определяющееся физическими процессами распыления топлива и смешения его с воздухом, создающее дымление на выходе из газотурбинного двигателя. Оставшаяся часть поступающего в камеру сгорания воздуха формирует вторичную зону горения и обеспечивает охлаждение стенок жаровой трубы 1.

Поддержание выбранного отношения расстояния между осями форсунок 3 к диаметру цилиндрического канала 16 предварительного смешения в интервале 1,5÷2,0 позволяет обеспечить оптимальное смешение воздуха с топливом в первичной зоне горения. Выполнение на выходе сопла 14 топливной форсунки 3 фаски 15 позволяет увеличить угол топливного факела альфа и тем самым повысить качество распыления топлива на входе в жаровую трубу 1.

Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус, входной диффузор, жаровую трубу с цилиндрическими каналами предварительного смешения. На входе в цилиндрические каналы предварительного смешения расположены воздушные завихрители и топливные форсунки. Отношение расстояния между осями форсунок к диаметру цилиндрического канала выбрано в интервале 1,5÷2,0. В выходной части сопла топливной форсунки выполнена коническая фаска. Воздушные завихрители выполнены лопаточного типа, установлены с возможностью радиального перемещения и закреплены в кольцах, имеющих две прорези. Изобретение позволяет добиться снижения уровня дымности выхлопных газов газотурбинного двигателя путем улучшения перемешивания топлива с воздухом в камере предварительного смешения кольцевой камеры сгорания. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус, входной диффузор, жаровую трубу с цилиндрическими каналами предварительного смешения, на входе в которые расположены воздушные завихрители и топливные форсунки, отличающаяся тем, что отношение расстояния между осями форсунок к диаметру цилиндрического канала предварительного смешения выбрано в интервале 1,5÷2,0, а на выходной части сопла топливной форсунки выполнена коническая фаска. 2. Кольцевая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что воздушные завихрители установлены с возможностью радиального перемещения. 3. Кольцевая камера сгорания по п. 2, отличающаяся тем, что воздушные завихрители. закреплены в кольцах, имеющих две прорези. 4. Кольцевая камера сгорания по пп. 1-3, отличающаяся тем, что воздушные завихрители выполнены лопаточного типа.