ЖАРОВАЯ ТРУБА КОЛЬЦЕВОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2004 года по МПК F23R3/04 

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности, к выполнению секции жаровой трубы камеры сгорания газотурбинного двигателя.

Известны конструкции жаровых труб кольцевых камер сгорания, в которых охлаждение организуется с помощью каналов, образуемых в пространстве между стенкой и внутренним экраном (см. патент США №3572031, МПК 7 F 02 C 7/18, 11.07.69; патент США №3706203, МПК 7 F 02 C 7/18, 30.10.70 г.).

Однако для подачи вторичного воздуха в стенках жаровых труб выполнен ряд основных отверстий, струя из которых разрушает систему охлаждения, и за отверстиями образуется застойная зона, что вызывает перегрев и растрескивание стенок жаровых труб.

Известны конструкции жаровых труб, в которых для охлаждения застойных зон за основными воздушными отверстиями ставятся специальные обходные втулки, с помощью которых воздух подается в эти зоны (см. патент США №4132066, МПК 7 F 02 C 7/18, 23.09.77)

Однако подобные конструкции сложны в изготовлении, малоэффективны для форсированных по температуре камер сгорания, т.к. воздух подается вдоль стенки и не разрушает локальных зон стабилизации горения за основными воздушными отверстиями, характерных для этих камер сгорания.

Задачей изобретения является повышение надежности жаровой трубы путем снижения перегрева в застойной зоне.

Указанный технический результат достигается за счет того, что жаровая труба кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит последовательно соединенные секции, каждая из которых имеет стенку с основными отверстиями для подачи вторичного воздуха, и ребристый экран, прикрепленный ребрами к внутренней стороне стенки при помощи пайки с образованием межреберных каналов и имеющий отверстия, соосные с основными отверстиями стенки, при этом в стенке выполнены секторные выборки, примыкающие к основным отверстиям для подачи вторичного воздуха в межреберные каналы, причем в экране в ближайшем к оси основного отверстия промежутке между ребрами со стороны выборок выполнена прорезь, имеющая длину, равную 5...6 высотам межреберного канала, и ширину, равную 0,2...0,3 ее длины. Кроме того, прорезь выполнена насквозь от задней по потоку воздуха кромки отверстия до заднего торца экрана.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена секция жаровой трубы, ее продольный разрез; на фиг.2 - вид А фиг.1; на фиг.3 - вид Б фиг.1; на фиг.4 - поперечное сечение стенки жаровой трубы по секторной выборке.

Жаровая труба кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит стенку 1 с основными отверстиями 2 для подачи вторичного воздуха, ребристый экран 3, прикрепленный ребрами 4 к внутренней стороне стенки 1 с образованием межреберных каналов 5 и имеющий отверстия 6, соосные с основными отверстиями 2 стенки 1. В стенке 1 выполнены секторные выборки 7, примыкающие к основным отверстиям 2 для подачи вторичного воздуха в межреберные каналы 5. В экране 3 в ближайшем к оси 8 основного отверстия 2 промежутке между ребрами 4 со стороны выборок 7 выполнена прорезь 9, имеющая длину, равную 5...6 высотам межреберного канала 5, и ширину, равную 0,2...0,3 ее длины. Кроме того, прорезь 9 выполнена насквозь от задней по потоку воздуха кромки отверстия 6 до заднего торца экрана 3.

При работе камеры сгорания часть воздуха, поступающего через отверстие 2, формируется с помощью прорези 9 в узкую, плоскую струю, которая поступает в застойную зону за отверстиями 6 и 2 и препятствует возникновению локальной зоны стабилизации горения топлива непосредственно у стенки 1 жаровой трубы.

Эффективная длина прорези 9 определяется длиной l=(5...6)h, где h - высота канала между ребрами. При длине выборки меньше пяти калибров высоты канала 5 уменьшается коэффициент расхода воздуха из-за частичного незаполнения канала, а при длине более шести калибров расход воздуха не возрастает, но увеличивается неохлаждаемая поверхность экрана 3 и нарушается прочность стенки 1.

Ширина b прорези 9 определяется соотношением b/l=0,2...0,3, что обеспечивает оптимальное поперечное сечение струи воздуха. При b/l<0,2 ширина струи уменьшается и эффект ликвидации застойной зоны пропадает, а при b/l>0,3 ширина струи становится чрезвычайно большой и в следе за ней образуется самостоятельная застойная зона.

Для повышения технологичности и упрощения изготовления жаровой трубы прорезь 9 выполнена насквозь от задней по потоку воздуха кромки отверстия 2 до заднего торца экрана 3.

Такое выполнение жаровой трубы камеры сгорания предотвращает ее прогар в застойных зонах.

Жаровая труба кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит последовательно соединенные секции. Каждая из секций имеет стенку с основными отверстиями для подачи вторичного воздуха и ребристый экран. Экран прикреплен ребрами к внутренней стороне стенки с образованием межреберных каналов и имеет отверстия, соосные с основными отверстиями стенки. В стенке выполнены секторные выборки, примыкающие к основным отверстиям для подачи вторичного воздуха в межреберные каналы. В экране, в ближайшем к оси основного отверстия промежутке между ребрами со стороны выборок выполнена прорезь, имеющая длину, равную 5…6 высотам межреберного канала, и ширину, равную 0,2…0,3 ее длины. Прорезь выполнена насквозь от задней по потоку воздуха кромки отверстия до заднего торца экрана. Изобретение позволяет повысить надежность жаровой трубы путем снижения перегрева в застойной зоне. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Жаровая труба кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая последовательно соединенные секции, каждая из которых имеет стенку с основными отверстиями для подачи вторичного воздуха, и ребристый экран, прикрепленный ребрами к внутренней стороне стенки с образованием межреберных каналов и имеющий отверстия, соосные с основными отверстиями стенки, при этом в стенке выполнены секторные выборки, примыкающие к основным отверстиям для подачи вторичного воздуха в межреберные каналы, причем в экране в ближайшем к оси основного отверстия промежутке между ребрами со стороны выборок выполнена прорезь, имеющая длину, равную 5…6 высотам межреберного канала, и ширину, равную 0,2…0,3 ее длины.2. Жаровая труба по п.1, отличающаяся тем, что прорезь выполнена насквозь от задней по потоку воздуха кромки отверстия до заднего торца экрана.