ГАЗОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2010 года по МПК F02C3/14 

Изобретение относится к газотурбинным установкам для механического привода и для привода электрогенератора.

Известна газотурбинная установка с компрессором низкого давления и с размещенными ниже по потоку каналом наружного контура и компрессором высокого давления, на выходе из которого установлена трубчато-кольцевая камера сгорания (Патент РФ №2305789, F02K 3/02, 2007 г.).

Недостатком такой конструкции является низкая надежность и ремонтопригодность камеры сгорания, жаровую трубу которой невозможно отремонтировать или заменить без разборки всей газотурбинной установки.

Наиболее близкой к заявляемой является газотурбинная установка с трубчатой камерой сгорания, жаровые трубы которой размещены в цилиндрических корпусах, установленных своими внутренними фланцами на общем наружном корпусе камеры сгорания (Патент США №6928823, F23R 3/10, 2004 г.).

Недостатком конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенной температуры наружного корпуса камеры сгорания и цилиндрических корпусов жаровых труб, которые выполнены неохлаждаемыми с внешней стороны.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности газотурбинной установки путем компенсации температурных деформаций корпусов камер сгорания, жаровых труб и наружного контура.

Сущность изобретения заключается в том, что в газотурбинной установке с трубчатой камерой сгорания, цилиндрические корпусы жаровых труб которой установлены своими внутренними фланцами на наружном корпусе камеры сгорания, согласно изобретению дополнительно выполнен канал наружного контура, охватывающий с внешней стороны наружный корпус камеры сгорания и цилиндрические корпусы жаровых труб, причем цилиндрические корпусы установлены внешними фланцами на внутренней поверхности корпуса канала наружного контура и выполнены с компенсаторами температурных деформаций со стороны внешнего фланца.

Выполнение установки с каналом наружного контура, охватывающим с внешней стороны наружный корпус камеры сгорания и цилиндрические корпусы жаровых труб, позволяет за счет охлаждения низкотемпературным воздухом наружного контура понизить температуру наружного корпуса и цилиндрических корпусов, что повышает их надежность и надежность установки в целом.

Дополнительная установка цилиндрических корпусов жаровых труб внешними фланцами на внутренней поверхности корпуса кольца наружного контура позволяет повысить герметичность стыков внутреннего фланца цилиндрического корпуса с наружным корпусом камеры сгорания и внешнего фланца цилиндрического корпуса с внутренней поверхностью корпуса наружного контура за счет увеличенной температурной деформации наружного корпуса камеры сгорания на основных режимах работы газотурбинной установки, что повышает ее надежность.

Выполнение на цилиндрических корпусах жаровых труб компенсаторов температурных деформаций позволяет устранять за счет упругой деформации компенсаторов повышенную температурную деформацию более горячего наружного корпуса камеры сгорания по отношению к менее нагретому корпусу наружного контура, что также повышает надежность установки.

Выполнение указанных компенсаторов со стороны внешних фланцев позволяет разместить их на максимальном удалении от высокотемпературного наружного корпуса камеры сгорания, что позволяет снизить температуру компенсаторов, повысив их надежность.

Изобретение проиллюстрировано следующими фигурами.

На фиг.1 показан продольный разрез газотурбинной установки с трубчатой камерой сгорания заявляемой конструкции. На фиг.2 представлен элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.

Газотурбинная установка 1 состоит из компрессора низкого давления 2, а также из установленных ниже по потоку канала наружного контура 3 и компрессора высокого давления 4, на выходе из которого размещена трубчатая камера сгорания 5, на наружном корпусе 6 которой своими внутренними фланцами 7 установлено множество цилиндрических корпусов 8 жаровых труб 9, а канал наружного контура 3 охватывает с внешней стороны корпус 6 и корпусы 8.

На выходе из камеры сгорания 5 последовательно размещены турбина высокого давления 10, турбина низкого давления 11 и силовая свободная турбина 12.

Цилиндрические корпусы 8 своими внешними фланцами 13 дополнительно закреплены болтами 14 на внутренней поверхности 15 корпуса 16 канала наружного контура 3, что повышает на рабочих режимах герметичность стыка 17 внутреннего фланца 7 с наружным корпусом 6 камеры сгорания 5 и стыка 18 внешнего фланца 13 с корпусом 16 канала наружного контура.

Со стороны внешних фланцев 13 на цилиндрических корпусах 8 размещены компенсаторы 19 для уравновешивания взаимных температурных деформаций корпусов 6, 8, 16.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе газотурбинной установки 1 низкотемпературный воздух из-за компрессора низкого давления 2, протекая по каналу наружного контура 3, охлаждает наружный корпус 6 и цилиндрические корпусы 8 трубчатой камеры сгорания 5. С внутренней стороны наружный корпус 6 и цилиндрические корпусы 8 камеры сгорания 5 омываются горячим воздухом из-за компрессора высокого давления 4, и поэтому суммарная их температурная деформация на рабочих режимах существенно превышает температурную деформацию корпуса 16 канала наружного контура, омываемого воздухом из-за компрессора низкого давления 2, что могло бы привести к поломке камеры сгорания 5. Однако этого не происходит благодаря упругой деформации компенсаторов 19 на корпусах 8, которые устраняют разницу температурных деформаций корпусов 6, 8 и 16.

Газотурбинная установка с трубчатой камерой сгорания содержит цилиндрические корпусы жаровых труб, установленные своими внутренними фланцами на наружном корпусе камеры сгорания. В газотурбинной установке дополнительно выполнен канал наружного контура, охватывающий с внешней стороны наружный корпус камеры сгорания и цилиндрические корпусы жаровых труб. Цилиндрические корпусы установлены внешними фланцами на внутренней поверхности корпуса канала наружного контура и выполнены с компенсаторами температурных деформаций со стороны внешнего фланца. Изобретение направлено на повышение надежности и к.п.д. газотурбинной установки путем компенсации температурных деформаций корпусов камер сгорания, жаровых труб и наружного контура. 2 ил.

Газотурбинная установка с трубчатой камерой сгорания, цилиндрические корпусы жаровых труб которой установлены своими внутренними фланцами на наружном корпусе камеры сгорания, отличающаяся тем, что дополнительно выполнен канал наружного контура, охватывающий с внешней стороны наружный корпус камеры сгорания и цилиндрические корпусы жаровых труб, причем цилиндрические корпусы установлены внешними фланцами на внутренней поверхности корпуса канала наружного контура и выполнены с компенсаторами температурных деформаций со стороны внешнего фланца.