КОЛЬЦЕВАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F23R3/50 

Изобретение относится к устройствам подогрева воздуха, подаваемого на вход авиационного газотурбинного двигателя, установленного на испытательном стенде для имитации условий работы двигателя в полете.

Известна кольцевая камера сгорания, содержащая наружный корпус, соединенную с ним жаровую трубу с топливным коллектором и форсунками и центральное тело вращения, установленное с зазором относительно жаровой трубы [1]. Известна кольцевая камера сгорания, содержащая наружный корпус, соединенную с ним радиальными штифтами жаровую трубу с топливным коллектором и форсунками и центральное тело вращения, выполненное в виде внутреннего корпуса, установленное с зазором относительно жаровой трубы [2, 3]. Такие кольцевые камеры сгорания находят широкое применение в газотурбинных двигателях и применяются в подогревателях смесительного типа для подогрева воздуха на входе в авиационный газотурбинный двигатель, установленный на испытательном стенде [4].

Однако при их использовании в подогревателях они требуют установки в линии подачи воздуха теплообменников - рекуператоров, что усложняет конструкцию линии подогрева воздуха. Следует иметь в виду, что такая линия подогрева воздуха может быть использована для испытаний газотурбинных двигателей примерно одной размерности и для различных классов двигателей надо делать свои линии, а каждая такая линия получается очень громоздкой и дорогостоящей.

Отсюда задача изобретения - сделать камеру сгорания для подогревателя смесительного типа пригодной для испытаний широкого диапазона газотурбинных двигателей и при этом сделать так, чтобы она обеспечивала на входе в испытуемый двигатель необходимое поле температур.

Указанная задача достигается тем, что для подогревателя воздуха смесительного типа стенда для испытания газотурбинного двигателя, выполненного в виде кольцевой камеры сгорания, содержащей наружный корпус, соединенную с ним радиальными штифтами жаровую трубу с топливным коллектором и форсунками и центральное тело вращения, установленное с зазором относительно жаровой трубы, это центральное тело в районе входа и выхода из жаровой трубы снабжено глухими конусообразными участками, вершины конуса которых повернуты к входу и выходу из камеры сгорания соответственно, при этом центральное тело выполнено заменяемым и установлено на радиальных штифтах.

Если такая камера снабжена дополнительными съемной жаровой трубой и топливным коллектором с форсунками, при этом дополнительная жаровая труба установлена между основной жаровой трубой и центральным телом и соединена с последней радиальными штифтами, указанная задача достигается в более широком диапазоне и температур, и размерностей двигателей.

Новым здесь является то, что центральное тело в районе входа и выхода из жаровой трубы снабжено глухими конусообразными участками, вершины конуса которых повернуты ко входу и выходу из камеры сгорания соответственно, при этом центральное тело выполнено заменяемым и установлено на радиальных штифтах.

Камера может быть снабжена дополнительными съемной жаровой трубой и топливным коллектором с форсунками, при этом дополнительная жаровая труба установлена между основной жаровой трубой и центральным телом и соединена с последней радиальными штифтами.

Кроме того, камера на выходе может быть снабжена дополнительным выравнивающим участком.

Снабдив центральное тело в районе входа в жаровую трубу глухим конусообразным участком, вершина конуса которого повернута ко входу камеры сгорания, мы получаем вход в камеру подогрева с необходимым полем скорости воздуха на входе в форсунки.

Снабдив центральное тело в районе выхода из жаровой трубы глухим конусообразным участком, вершина конуса которого повернута к выходу из камеры сгорания, мы имеем на выходе поток подогретого воздуха, требующий для выравнивания поля температуры на входе в двигатель относительно небольшой дополнительный участок трубы.

Выполнив центральное тело заменяемым, мы имеем возможность за счет смены центрального тела менять расход воздуха через камеру подогрева, что в свою очередь позволяет использовать такую камеру и на другие классы газотурбинных двигателей.

Установив центральное тело на радиальных штифтах, можно легко добиться его центровки по оси камеры и иметь хороший температурный компенсатор радиальных перемещений центрального тела относительно жаровой трубы, связанных с различным их нагревом во время работы.

Снабдив камеру подогрева дополнительными съемной жаровой трубой и топливным коллектором с форсунками, установленными между основной жаровой трубой и центральным телом мы можем менять и расход воздуха и расширить степень подогрева. Это делает такую камеру подогрева универсальной, пригодной для большого класса двигателей. Для испытаний большинства двигателей с подогревом на входе с использованием данного изобретения надо иметь на стенде громоздкий корпус с набором камер подогрева и центральных тел и при подготовке испытаний набирать их в нужном сочетании.

Соединив дополнительную жаровую трубу с основной радиальными штифтами, можно легко добиться ее центровки по оси основной камеры и иметь хороший температурный компенсатор радиальных перемещений жаровых труб друг от друга, связанных с различным их нагревом во время работы.

Снабдив камеру на выходе дополнительным выравнивающим участком, мы расширяем возможности камеры по выравниванию поля температур на ее выходе.

На фиг.1 показан продольный разрез кольцевой камеры сгорания для подогрева воздуха, поступающего на вход испытуемого двигателя на испытательном стенде; на фиг.2 показан поперечный разрез кольцевой камеры сгорания.

Кольцевая камера сгорания содержит наружный корпус 1, основную 2 и дополнительную жаровые трубы 3 с топливными коллекторами 4 и 5 и форсунками 6 и 7 соответственно, центральное тело вращения 8, установленное с зазором относительно жаровой трубы 3. Центральное тело 8 в районе входа 9 и выхода 10 из дополнительной жаровой трубы 3 снабжено глухими конусообразными участками 11 и 12, вершины 13 и 14 конуса которых повернуты ко входу и выходу из камеры сгорания соответственно. Жаровые трубы 2 и 3 и центральное тело 8 выполнены заменяемыми, для чего они установлены на радиальных штифтах 15, 16 и 17. На выходе имеется дополнительный выравнивающий участок 18.

Перед монтажом камеры сгорания на испытательном стенде производят ее сборку в зависимости от размерности двигателя и требуемого подогрева воздуха на входе в него во время последующих испытаний. Для этого могут использоваться основная жаровая труба 2 и центральное тело 8 или еще и дополнительная жаровая труба 3 с соответствующими коллекторами 4 и 5 и форсунками 6 и 7. Соединение жаровых труб 2 и 3 между собой, а также с наружным корпусом 1 и центральным телом 8 производятся радиальными штифтами 15, 16 и 17. При этом следует иметь в виду, что дополнительная жаровая труба с дополнительным коллектором и форсунками делают такую камеру пригодной для использования в качестве подогревателя для широкого диапазона двигателей. Далее кольцевую камеру сгорания монтируют на стенде перед входом в двигатель.

Во время работы кольцевая камера сгорания создает на входе в испытуемый газотурбинный двигатель поле температур, имитирующее поле температур во время полета самолета с этим двигателем.

Источники информации

1. Скубачевский Г.С. “Авиационные газотурбинные двигатели”. - М.: Машиностроение, 1969 г., рис.9.20, стр.410.

2. Патент РФ №2103611, МКИ F 23 R 3/46, опубл. 27.01.98 г. Бюл. №3.

3. Патент РФ №2107230, МКИ F 23 R 3/46, опубл. 20.03.98 г. Бюл. №8.

4. Павлов Ю.И. и др. “Проектирование испытательных стендов для авиационных двигателей”. - М.: Машиностроение, 1979 г., стр.45.

Кольцевая камера сгорания относится к подогревателям смесительного типа для подогрева воздуха, подаваемого на вход газотурбинного двигателя, установленного на испытательном стенде для имитации условий работы двигателя в полете. Кольцевая камера сгорания содержит наружный корпус, основную и дополнительную жаровые трубы с топливными коллекторами и форсунками, соответственно, центральное тело вращения, установленное с зазором относительно жаровой трубы. Центральное тело в районе входа и выхода из дополнительной жаровой трубы снабжено глухими конусообразными участками, вершины конуса которых повернуты ко входу и выходу из камеры сгорания, соответственно. Жаровые трубы и центральное тело выполнены заменяемыми, для чего они установлены на радиальных штифтах. Изобретение позволяет сделать камеру сгорания для подогревателя смесительного типа пригодную для испытаний широкого диапазона газотурбинных двигателей и при этом обеспечивать на входе в испытуемый двигатель необходимое поле температур. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Кольцевая камера сгорания, содержащая наружный корпус, соединенную с ним радиальными штифтами жаровую трубу с топливным коллектором и форсунками и центральное тело вращения, установленное с зазором относительно жаровой трубы, отличающаяся тем, что для подогревателя воздуха смесительного типа стенда для испытания газотурбинного двигателя, центральное тело в районе входа и выхода из жаровой трубы снабжено глухими конусообразными участками, вершины конуса которых повернуты к входу и выходу из камеры сгорания, соответственно, при этом центральное тело выполнено заменяемым и установлено на радиальных штифтах.2. Кольцевая камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными съемной жаровой трубой и топливным коллектором с форсунками, при этом дополнительная жаровая труба установлена между основной жаровой трубой и центральным телом и соединена с последней радиальными штифтами.3. Кольцевая камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что на выходе она снабжена дополнительным выравнивающим участком.