КОЛЬЦЕВАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ Российский патент 2005 года по МПК F23R3/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение применимо в энергетике и авиации, преимущественно в области газотурбостроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно техническое решение с использованием так называемого многоканального предкамерного диффузора [В.А.Палкин "Программы США по созданию новых технологий авиадвигателестроения", стр.29, "Конверсия в машиностроении", №2(57) март-апрель 2003 г., Москва, "Информконверсия"], уменьшающего уровень потерь давления. Короткий предкамерный диффузор с большим коэффициентом диффузорности выполнен разделенным на несколько кольцевых каналов, в каждом из которых реализуется невысокое значение коэффициента диффузорности. Такое решение уменьшает потери давления от вторичных течений, возникающих вследствие градиента давления в пограничном слое, однако при этом возрастают потери трения вследствие увеличения площади поверхности, контактирующей с потоком воздуха.

Известно также техническое решение [Патент №2373319, Великобритания МПК7 F 23 R 3/00, 3/06, заявка №0105931.0, заявл. 12.03.2001 г., опублик. 18.09.2002 г.], направленное на уменьшение расхода воздуха на охлаждение жаровой трубы камеры сгорания за счет применения термостойких плиток для формирования жаровой трубы, выбранное в качестве прототипа. Камера сгорания имеет внутренний и наружный корпуса камеры сгорания, включающие в себя передний и задний отсеки. Передние отсеки корпусов образуют предкамерный диффузор, а их задние отсеки, облицованные термостойкими плитками (элементами), образуют собственно жаровую трубу, на входе в которую размещено фронтовое устройство с множеством смесительных устройств. Между термостойкими плитками и задними отсеками корпусов камеры сгорания образованы полости для прохода вторичного воздуха, идущего на охлаждение жаровой трубы.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В связи с непрерывным ростом температуры и скорости воздуха на входе в камеру сгорания, с ростом температуры газов на выходе из нее организация сгорания топлива при околостехиометрическом значении коэффициента избытка воздуха предъявляет очень жесткие требования к разработке новых камер сгорания, что требует новых подходов к их проектированию. Особое значение приобретает оптимизация элементов камеры сгорания, определяющих ее эффективность.

При создании данного изобретения решается задача расширения арсенала технических средств, направленных на повышение эффективности работы камеры сгорания при околостехиометрических значениях коэффициента избытка воздуха; технический результат заключается в реализации этого назначения.

Существенные признаки, характеризующие изобретение:

Фронтовое устройство; множество смесительных устройств; внутренний и наружный корпуса камеры сгорания; предкамерный диффузор; передние и задние отсеки корпусов камеры сгорания; термостойкие плитки; жаровая труба.

Существенные отличительные признаки:

Ступенчатые стенки предкамерного диффузора с уступами, ориентированными навстречу потоку воздуха; уступы с отверстиями, сообщающими предкамерный диффузор с полостью между термостойкими плитками и задними отсеками наружного и внутреннего корпусов камеры сгорания; фронтовое устройство в виде перфорированного экрана с отверстиями для смесительных устройств и подвода дополнительного воздуха; экран, закрепленный в стыке между передним и задним отсеками одного из корпусов камеры сгорания с помощью болтового соединения и с обеспечением свободы радиального термического расширения в стыке переднего и заднего отсеков другого корпуса камеры сгорания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертеже представлен продольный разрез кольцевой камеры сгорания.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Кольцевая камера сгорания состоит из переднего 1 и заднего 2 отсеков наружного корпуса, переднего 3 и заднего 4 отсеков внутреннего корпуса, фронтового устройства 5 и множества смесительных устройств 6. Передние отсеки наружного и внутреннего корпусов, 1 и 3 соответственно, образуют предкамерный диффузор 7, причем его стенки выполнены ступенчатыми с уступами 8, ориентированными навстречу потоку воздуха, и в этих уступах выполнены отверстия 9.

Задние отсеки наружного и внутреннего корпусов, 2 и 4 соответственно, облицованы термостойкими плитками 10 и 11 (с наклонными отверстиями для охлаждающего воздуха), образующими жаровую трубу 12 камеры сгорания.

В стыках между передними и задними отсеками наружного и внутреннего корпусов камеры сгорания закреплено фронтовое устройство 5 в виде перфорированного экрана с отверстиями для смесительных устройств и отверстиями 13 для подвода дополнительного воздуха. Крепление фронтового устройства в одном стыке осуществляется с помощью болтового соединения, а в другом - с обеспечением свободы радиального термического расширения. Между термостойкими плитками 10, 11 и задними отсеками наружного и внутреннего корпусов камеры сгорания имеются полости 14 и 15 для прохода вторичного воздуха. Отверстия 9 в уступах предкамерного диффузора 7 сообщается с полостями для прохода вторичного воздуха.

При работе камеры сгорания воздух из предкамерного диффузора поступает в жаровую трубу 12:

- основной - через смесительные устройства, где смешивается с топливом;

- дополнительный - через отверстия во фронтовом устройстве;

- вторичный - через отверстия в уступах предкамерного диффузора и отверстия в термостойких плитках.

В горении топлива участвует основной и дополнительный воздух, а вторичный расходуется на охлаждение корпусов камеры сгорания и термостойких плиток жаровой трубы. Таким образом, снижаются потери давления в предкамерном диффузоре, в нем происходит формирование поля скоростей, необходимого для эффективной работы камеры сгорания.

Кольцевая камера сгорания включает в себя фронтовое устройство, множество смесительных устройств, внутренний и наружный корпуса камеры сгорания, состоящие из переднего и заднего отсеков. Передние отсеки внутреннего и наружного корпусов камеры сгорания образуют предкамерный диффузор, а их задние отсеки, облицованные термостойкими плитками, образуют жаровую трубу камеры сгорания. Стенки предкамерного диффузора выполнены ступенчатыми, с уступами, ориентированными навстречу потоку воздуха, и в этих уступах выполнены отверстия, сообщающие предкамерный диффузор с полостью между термостойкими плитками и задними отсеками наружного и внутреннего корпусов камеры сгорания. Фронтовое устройство выполнено в виде перфорированного экрана с отверстиями для смесительных устройств и подвода дополнительного воздуха. Экран закреплен в стыке между передним и задним отсеками одного из корпусов камеры сгорания с помощью болтового соединения с обеспечением свободы радиального термического расширения в стыке переднего и заднего отсеков другого корпуса камеры сгорания. Изобретение повышает эффективность работы камеры сгорания при околостехиометрических значениях коэффициента избытка воздуха. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Кольцевая камера сгорания, включающая в себя фронтовое устройство, множество смесительных устройств, внутренний и наружный корпуса камеры сгорания, состоящие из переднего и заднего отсеков, причем передние отсеки внутреннего и наружного корпусов камеры сгорания образуют предкамерный диффузор, а их задние отсеки, облицованные термостойкими плитками, образуют жаровую трубу камеры сгорания, отличающаяся тем, что стенки предкамерного диффузора выполнены ступенчатыми, с уступами, ориентированными навстречу потоку воздуха, и в этих уступах выполнены отверстия, сообщающие предкамерный диффузор с полостью между термостойкими плитками и задними отсеками наружного и внутреннего корпусов камеры сгорания.2. Кольцевая камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что фронтовое устройство выполнено в виде перфорированного экрана с отверстиями для смесительных устройств и подвода дополнительного воздуха, закрепленного в стыке между передним и задним отсеками одного из корпусов камеры сгорания с помощью болтового соединения и закрепленного с обеспечением свободы радиального термического расширения в стыке переднего и заднего отсеков другого корпуса камеры сгорания.