КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2006 года по МПК F23R3/60 

Область техники

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению, а именно к конструкциям камер сгорания газотурбинных двигателей.

Уровень техники

Известна конструкция трубчато-кольцевой камеры сгорания авиационного газотурбинного двигателя для самолета-штурмовика ["Проектирование авиационных газотурбинных двигателей" Учебное пособие для ВУЗОВ под ред. проф. А.М.Ахметзянова, стр.394], включающая в себя наружный и внутренний корпуса; жаровые трубы, размещенные между наружным и внутренним корпусами; форсунки, каждая из которых закреплена своим фланцем на соответствующей бобышке наружного корпуса и своей цилиндрической частью входит в осевое отверстие завихрителя головки жаровой трубы, обеспечивая ее фиксацию в радиальном и окружном направлениях, причем жаровые трубы, состоящие из головки с завихрителем и нескольких секций, имеют индивидуальные газосборные патрубки. Для такой конструкции характерны повышенные износы цилиндрической части форсунок в связи с большими относительными тепловыми перемещениями по осевому отверстию завихрителя головки жаровой трубы.

Известна также конструкция камеры сгорания комбинированного типа авиационного газотурбинного двигателя ПС-90А для пассажирского самолета ТУ-204 ["Двигатель ПС-90: Руководство по технической эксплуатации" АО Авиадвигатель, Пермь, 1992 г., Рис.4.1.,Рис.4.2. и Рис.4.3., Стр.44...51], принятая в качестве прототипа.

Данная камера сгорания имеет наружный и внутренний корпуса, жаровые трубы, состоящие из головки с завихрителем и нескольких секций, последняя из которых соединена с задним рамочным фланцем, кольцевой газосборник, размещенные между наружным и внутренним корпусами, форсунки, каждая из которых закреплена своим фланцем на соответствующей бобышке наружного корпуса и своей цилиндрической частью входит в осевое отверстие завихрителя головки жаровой трубы, обеспечивая ее фиксацию в радиальном и окружном направлениях, пальцы подвески жаровых труб, каждый из которых своим фланцем закреплен на соответствующей бобышке наружного корпуса и входит своим цилиндрическим концом в отверстие шарнира, расположенного в гнезде втулки, размещенной на головке жаровой трубы, обеспечивая ее фиксацию в осевом направлении.

Газосборник имеет два кольцевых фланца, в которые входят соответствующие задние рамочные фланцы жаровых труб, соединенные с их последними секциями.

Раскрытие изобретения

При конвертировании авиационных газотурбинных двигателей с трубчато-кольцевыми камерами сгорания в наземные энергетические установки, работающие на газовом топливе, возникает необходимость обеспечения продолжительного ресурса работы камеры сгорания при максимальном использовании материальной части камеры сгорания базового двигателя.

При создании данного изобретения решается задача расширения арсенала технических средств обеспечения продолжительного ресурса камер сгорания наземных энергетических установок, конвертированных из авиационных газотурбинных двигателей с трубчато-кольцевыми камерами сгорания с максимальным использованием материальной части базового двигателя; технический результат заключается в реализации этого назначения.

Существенные признаки, характеризующие изобретение: наружный и внутренний корпуса; жаровая труба, состоящая из головок и секций; последняя секция жаровой трубы имеет кольцевой фланец; головка имеет шарнир с отверстием, установленный в гнезде втулки, размещенной на головке; завихритель с осевым отверстием; форсунка с фланцем и цилиндрической частью; палец подвески с цилиндрическим концом; газосборник; профильный фланец рамочного типа; индивидуальный газосборный патрубок; кольцевой фланец; листовой корпус, приварная вставка; плавающее кольцо с кольцевым пазом; выступ на нижней части профильного фланца рамочного типа; паз на верхней части профильного фланца рамочного типа; приварной кольцевой переходник с выступом; пазы на наружной поверхности кольцевого фланца последней секции жаровой трубы; кольцевой переходник выполнен из двух частей, соединенных между собой заклепочным соединением с радиальным расположением осей заклепок.

Существенные отличительные признаки, обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны: газосборник выполнен сборным из индивидуальных газосборных патрубков, состоящих из листового корпуса, кольцевого фланца и профильного фланца рамочного типа; газосборные патрубки соединены между собой приварными вставками в области своих кольцевых фланцев; плавающее кольцо с входящими в его кольцевой паз выступами, расположенными на нижней части профильного фланца рамочного типа; кольцевой приварной переходник, входящий своим выступом в пазы на верхней части профильных фланцев рамочного типа.

Существенные отличительные признаки, характеризующие изобретение в частных случаях: на наружной поверхности кольцевого фланца последней секции жаровой трубы, входящей в соответствующий кольцевой фланец газосборника, выполнены пазы; кольцевой приварной переходник с выступом выполнен из двух частей, соединенных между собой заклепочным соединением с радиальным расположением осей заклепок.

Краткое описание чертежей

На чертежах показаны:

Фиг.1 - Конструктивная схема камеры сгорания (продольный разрез).

Фиг.2 - Поперечное сечение камеры сгорания по месту сопряжения кольцевых фланцев жаровых труб и индивидуальных газосборных патрубков газосборника.

Фиг.3 - Конструктивная схема сопряжения форсунки и завихрителя.

Фиг.4 - Конструктивная схема сопряжения пальца подвески с шарниром, расположенным во втулке на головке жаровой трубы.

Фиг.5 - Конструктивная схема приварного кольцевого переходника.

Фиг.6 - Разрез по месту сопряжения кольцевых фланцев жаровой трубы и индивидуального газосборного патрубка газосборника.

Фиг.7 - Конструктивная схема сопряжения плавающего кольца с выступами, расположенными на нижней части профильных фланцев рамочного типа.

Осуществление изобретения

Камера сгорания имеет наружный 1 и внутренний 2 корпуса, жаровые трубы 3, имеющие головки 4 с завихрителями 5 и несколько секций 6. Последняя секция 7 жаровой трубы имеет кольцевой фланец 8. В осевое отверстие завихрителя 5 каждой головки 4 своей цилиндрической частью 9 входит форсунка 10, закрепленная фланцем на соответствующей бобышке наружного корпуса 1. На наружном корпусе своим фланцем на соответствующей бобышке наружного корпуса 1 закреплены пальцы подвески 11, каждый из которых своим цилиндрическим концом входит в отверстие шарнира 12, расположенного в гнезде втулки 13, размещенной на головке 4 жаровой трубы 3.

Газосборник 14 выполнен сборным из индивидуальных газосборных патрубков, состоящих из листового корпуса, соединенного в своей передней части с кольцевым фланцем 15, а в задней части - с профильным фланцем рамочного типа 16. Индивидуальные газосборные патрубки соединены между собой приварными вставками 17 в области своих кольцевых фланцев 15. Профильный фланец рамочного типа 16 имеет в своей нижней части выступы 18, входящие в кольцевой паз плавающего кольца 19, а в верхней части - пазы 20, в которые входят приваренные к ним выступы 21 кольцевого переходника 22.

Кольцевой приварной переходник 22 с выступом 21 выполнен из двух частей, соединенных между собой заклепочным соединением с радиальным расположением осей заклепок.

На наружной поверхности кольцевого фланца 8 последней секции 7 жаровой трубы 3, входящей в соответствующий кольцевой фланец 15 газосборника, выполнены пазы для прохода охлаждающего воздуха.

Фиксация жаровой трубы 3 в осевом направлении осуществляется в зоне ее головки 4 пальцами подвески 11 в непосредственной близости от форсунок 10, осуществляющих фиксацию жаровой трубы 3 в радиальном и окружном направлениях. Тепловые расширения жаровой трубы 3 осуществляются в направлении газосборника 14, имеющего свои тепловые расширения навстречу жаровой трубе. Контакт жаровой трубы 3 и газосборника 14 осуществляется по соответствующим поверхностям кольцевых фланцев последней секции жаровой трубы и газосборника. Эти поверхности дополнительно охлаждаются воздухом, проходящим по пазам, выполненным на наружной поверхности кольцевого фланца 8.

Проведенные испытания подтвердили повышение ресурса данной конструкции камеры сгорания относительно трубчато-кольцевой камеры сгорания базового двигателя.

Камера сгорания газотурбинного двигателя включает в себя наружный и внутренний корпуса, жаровые трубы, форсунки, пальцы подвески жаровых труб и газосборник с кольцевыми фланцами, в которые входят соответствующие кольцевые фланцы жаровых труб, расположенных на их последних секциях. Газосборник выполнен сборным из индивидуальных газосборных патрубков, состоящих из листового корпуса, кольцевого фланца и профильного фланца рамочного типа, соединенных между собой приварными вставками в области своих кольцевых фланцев, а также плавающим кольцом с входящими в его кольцевой паз выступами, расположенными на нижней части профильного фланца рамочного типа и приварным кольцевым переходником, входящим своим выступом в пазы на верхней части профильных фланцев рамочного типа. Жаровые трубы состоят из головки с завихрителем и нескольких секций, последняя из которых имеет кольцевой фланец. Каждая из форсунок закреплена своим фланцем на соответствующей бобышке наружного корпуса и входит своей цилиндрической частью в осевое отверстие завихрителя головки жаровой трубы, обеспечивая ее фиксацию в радиальном и окружном направлениях. Каждый из пальцев подвески жаровой трубы своим фланцем закреплен на соответствующей бобышке наружного корпуса и входит своим цилиндрическим концом в отверстие шарнира, расположенного в гнезде втулки, размещенной на головке жаровой трубы, обеспечивая ее фиксацию в осевом направлении. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Камера сгорания газотурбинного двигателя, включающая в себя наружный и внутренний корпуса; жаровые трубы, состоящие из головки с завихрителем и нескольких секций, последняя из которых имеет кольцевой фланец; форсунки, каждая из которых закреплена своим фланцем на соответствующей бобышке наружного корпуса и входит своей цилиндрической частью в осевое отверстие завихрителя головки жаровой трубы, обеспечивая ее фиксацию в радиальном и окружном направлениях; пальцы подвески жаровых труб, каждый из которых своим фланцем закреплен на соответствующей бобышке наружного корпуса и входит своим цилиндрическим концом в отверстие шарнира, расположенного в гнезде втулки, размещенной на головке жаровой трубы, обеспечивая ее фиксацию в осевом направлении; газосборник с кольцевыми фланцами, в которые входят соответствующие кольцевые фланцы жаровых труб, расположенных на их последних секциях, отличающаяся тем, что газосборник выполнен сборным из индивидуальных газосборных патрубков, состоящих из листового корпуса, кольцевого фланца и профильного фланца рамочного типа, соединенных между собой приварными вставками в области своих кольцевых фланцев, а также плавающим кольцом с входящими в его кольцевой паз выступами, расположенными на нижней части профильного фланца рамочного типа, и приварным кольцевым переходником, входящим своим выступом в пазы на верхней части профильных фланцев рамочного типа.2. Камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что на наружной поверхности кольцевого фланца последней секции жаровой трубы, входящей в соответствующий кольцевой фланец газосборника, выполнены пазы.3. Камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что кольцевой приварной переходник газосборника выполнен из двух частей, соединенных между собой заклепочным соединением с радиальным расположением осей заклепок.