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

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к конструкции камер сгорания газотурбинного двигателя (ГТД).

Известна кольцевая камера сгорания ГТД, содержащая корпус, в котором расположены силовые стойки, и жаровую трубу, входной конец которой прикреплен к силовым стойкам посредством вилок с отверстиями, кронштейнов с проушинами, заведенных в вилки, и радиальных штифтов, установленных в отверстия вилок и проушин кронштейнов [1].

Недостатком конструкции крепления корпуса камеры сгорания и жаровой трубы является износ поверхности штифтов и поверхности отверстий на вилке силовых стоек корпуса камеры сгорания из-за несоосности штифтов и кронштейнов жаровой трубы, что снижает надежность и ресурс камеры сгорания.

Техническим результатом данного изобретения является оптимизация элемента конструкции крепления корпуса камеры сгорания и жаровой трубы при одновременном повышении надежности работы камеры сгорания.

Указанный технический результат достигается тем, что в кольцевой камере сгорания газотурбинного двигателя, содержащей корпус и жаровую трубу, передняя часть которой прикреплена к силовым стойкам посредством вилок с отверстиями, кронштейнов с проушинами, заведенных в вилки, и радиальных штифтов, установленных в отверстия вилок и проушин кронштейнов, корпус камеры включает в себя внутренний и наружный корпуса, связанные между собой силовыми стойками, установленными в образованном этими корпусами кольцевом диффузорном канале, не менее трети стоек снабжены вилками с отверстиями, обработанными по кондуктору, кронштейны приварены к головке жаровой трубы, при этом в корпус камеры введен топливный коллектор, на котором закреплены дополнительные кронштейны с проушинами, которые заведены под вилки силовых стоек, радиальные штифты введены в отверстия проушин дополнительных кронштейнов, жаровая труба выполнена секционной, а ее выходные секции снабжены опорными фланцами, выполненными с возможностью сопряжения с кольцами венца соплового аппарата, причем для радиальных штифтов выполняется соотношение: 4≤L/d≤7, где

L - длина части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов;

d - диаметр части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов.

Рабочие поверхности опорных фланцев должны быть азотированы, а наружные секции жаровой трубы должны быть соединены с головкой жаровой трубы с помощью заклепок.

Такое техническое решение позволяет оптимизировать работу камеры сгорания при одновременном увеличении длины радиальных штифтов и снабжении вилками с отверстиями не менее трети стоек, что повышает надежность камеры сгорания и исключает возможность выхода кронштейнов топливного коллектора из зацепления со штифтом.

Предложенное выполнение выходных опорных фланцев с возможностью сопряжения с кольцами венца соплового аппарата, обеспечивающее возможность радиального и осевого перемещения, предотвращает деформацию жаровой трубы.

Предложенная конструкция допускает радиальные и осевые перемещения жаровой трубы, что повышает ее надежность.

На фиг.1 показан общий вид кольцевой камеры сгорания ГТД;

на фиг.2 - продольный разрез узла крепления передней части жаровой трубы и топливного коллектора;

на фиг.3 - продольный разрез узла крепления выходных секций жаровой трубы.

Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя (ГТД) содержит корпус 1 и жаровую трубу 2. Корпус 1 камеры включает в себя внутренний 3 и наружный 4 корпуса, связанные между собой силовыми стойками 5. Стойки 5 установлены в образованном этими корпусами (3, 4) кольцевом диффузорном канале 6. При этом не менее трети стоек 5 снабжены вилками 7 с отверстиями (8, 9), обработанными по кондуктору. Передняя часть 10 жаровой трубы 2 прикреплена к силовым стойкам 5 посредством вилок 7 с отверстиями (8, 9), кронштейнов 11 с проушинами 12, которые заведены в вилки 7, и радиальных штифтов 13, установленных в отверстиях (8, 9) вилок 7 и проушин 12 кронштейнов 11. Кронштейны 11 приварены к головке жаровой трубы 2. Кронштейн 11 выполнен таким образом, что в продольном сечении имеет форму треугольника, основание которого прикреплено к передней части 10 жаровой трубы 2. Жаровая труба 2 выполнена из секций 14, 15, 16, 17, 18, 19. Секции 15, 16 жаровой трубы 2 образуют наружный смеситель. Секции 14, 17 и передняя часть 10 жаровой трубы 2 образуют головку. Выходные секции 16, 19 жаровой трубы 2 снабжены наружным и внутренним опорными фланцами (20, 21). Опорные фланцы (20, 21) выполнены с возможностью сопряжения с кольцами (22, 23) венца соплового аппарата 24.

В корпус 1 камеры введен топливный коллектор 25, на котором закреплены дополнительные кронштейны 26 с проушинами 27, которые заведены под вилки 7 силовых стоек 5. Радиальные штифты 13 введены в отверстия проушин 27 дополнительных кронштейнов 26. При этом для радиальных штифтов 13 выполняется соотношение: 4≤L/d≤7, где

L - длина части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов;

d - диаметр части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов.

Данный диапазон обусловлен тем, что при отношении 4>L/d в процессе работы повышается вероятность выхода кронштейна топливного коллектора из зацепления со штифтом, а при L/d>7 в процессе работы повышается вероятность касания штифтом кронштейна топливного коллектора.

Приведем примеры конкретного выполнения штифта.

Пример 1: Рассмотрим кольцевую камеру сгорания газотурбинного двигателя со штифтом, длина которого 64 мм, а диаметр 8 мм.

Длина части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов, равна 33 мм (L=33 мм).

Диаметр части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов, равен 8 мм (d=8 мм).

L/d=33/8=4,1 мм.

Данное значение входит в диапазон 4≤L/d≤7.

Пример 2: Рассмотрим кольцевую камеру сгорания газотурбинного двигателя со штифтом, длина которого 80 мм, а диаметр d=8 мм.

Длина части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов, равна 57 мм (L=57 мм).

Диаметр части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов, равен 8 мм (d=8 мм).

L/d=56/8=7 мм.

Данное значение входит в диапазон 4≤L/d≤7.

При этом рабочие поверхности опорных фланцев (20, 21) могут быть азотированы, а наружные секции 15, 16 жаровой трубы 2 могут быть соединены с головкой жаровой трубы 2 с помощью заклепок 28.

На радиальном штифте 13 выполнены фаска 29 и упорный бурт 30, а на хвостовике 31 радиального штифта 13 - резьба 32. На корпусе 1 камеры в бобышках 33 установлены заглушки 34, предохраняющие радиальные штифты 13 от выпадания.

В процессе сборки камеры сгорания жаровую трубу 2 устанавливают внутрь корпуса 1. При этом проушины 12 кронштейнов 11 жаровой трубы 2 заводятся в вилки 7 силовых стоек 5 с зазором в радиальном направлении. Проушины 12 кронштейнов 11 соединяются с вилками 7 с помощью радиальных штифтов 13, которые заводятся через отверстия в бобышках 33 на корпусе 1 камеры сгорания. Радиальные штифты 13 устанавливаются с помощью специального ключа, навернутого на резьбовой хвостовик 31. Заходная фаска 29 на штифтах 13 позволяет им свободно заходить в отверстия вилок 7, проушин 12 кронштейнов 11 и проушин 27 дополнительных кронштейнов 26. Штифты 13 устанавливаются до упора в бурт 30. От выпадания штифты 13 предохраняют заглушки 34, установленные на бобышках 33 корпуса 1 камеры сгорания.

Во время работы двигателя происходит температурное расширение жаровой трубы 2 с кронштейном 11, который перемещается в радиальном направлении. При этом происходит самоцентрирование радиальных штифтов в отверстиях. Опорные фланцы (20, 21) жаровой трубы 2 могут перемещаться как в осевом, так и в радиальном направлении, компенсируя термические расширения жаровой трубы 2.

Изобретение позволяет оптимизировать работу камеры сгорания при одновременном увеличении длины радиальных штифтов и снабжении вилками с отверстиями не менее трети стоек, что повышает надежность камеры сгорания и исключает возможность выхода кронштейнов топливного коллектора из зацепления со штифтом.

Источник информации

1. Патент RU №2212591 C1, F 23 R 3/60, опубл. 20.09.2003 г.

Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус и жаровую трубу, передняя часть которой прикреплена к силовым стойкам посредством вилок с отверстиями, кронштейнов с проушинами, заведенных в вилки, и радиальных штифтов, установленных в отверстия вилок и проушин кронштейнов. Корпус камеры включает в себя внутренний и наружный корпуса, связанные между собой силовыми стойками, установленными в образованном этими корпусами кольцевом диффузорном канале. Не менее трети стоек снабжены вилками с отверстиями, обработанными по кондуктору. Кронштейны приварены к головке жаровой трубы. В корпус камеры введен топливный коллектор, на котором закреплены дополнительные кронштейны с проушинами, которые заведены под вилки силовых стоек. Радиальные штифты введены в отверстия проушин дополнительных кронштейнов. Жаровая труба выполнена секционной, а ее выходные секции снабжены опорными фланцами, выполненными с возможностью сопряжения с кольцами венца соплового аппарата. Длина части радиальных штифтов выбирается согласно защищаемому соотношению. Изобретение повышает надежность работы камеры сгорания. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус и жаровую трубу, передняя часть которой прикреплена к силовым стойкам посредством вилок с отверстиями, кронштейнов с проушинами, заведенных в вилки, и радиальных штифтов, установленных в отверстия вилок и проушин кронштейнов, отличающаяся тем, что корпус камеры включает в себя внутренний и наружный корпуса, связанные между собой силовыми стойками, установленными в образованном этими корпусами кольцевом диффузорном канале, не менее трети стоек снабжены вилками с отверстиями, обработанными по кондуктору, кронштейны приварены к головке жаровой трубы, при этом в корпус камеры введен топливный коллектор, на котором закреплены дополнительные кронштейны с проушинами, которые заведены под вилки силовых стоек, радиальные штифты введены в отверстия проушин дополнительных кронштейнов, жаровая труба выполнена секционной, а ее выходные секции снабжены опорными фланцами, выполненными с возможностью сопряжения с кольцами венца соплового аппарата, причем для радиальных штифтов выполняется соотношение:

4≤L/d≤7,

где L - длина части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов;

d - диаметр части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов;