КАМЕРА СГОРАНИЯ И ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 2011 года по МПК F23R3/60 

Изобретение касается области газотурбинных двигателей. Более конкретно, оно относится к кольцевой камере сгорания, а именно - к такой камере, называемой моноблоком, составные части которой преимущественно сварены встык. Изобретение касается, в частности, усовершенствования, улучшающего доступ к внутренним зонам камеры, подлежащим ремонту.

Для камер сгорания, собранных на болтах, присутствие болтов снаружи камеры может вести к повреждениям и заметным потерям напора потока воздуха, который обтекает вышеупомянутую камеру. Кроме того, сборка на болтах на цилиндрических сторонах ставит задачи стыковки и является причиной деформаций. В результате появляются значительные утечки в дне камеры. К достоинствам таких камер сгорания можно отнести возможность их демонтажа.

В случае моноблочной камеры, внешняя и внутренняя стенки, так же как основа камеры являются сварными и преимущественно сварены встык. Этот тип монтажа устраняет почти все упомянутые выше проблемы. Однако при этом встает задача обеспечения доступности при обслуживании.

Изобретение позволяет решить данную задачу.

Ближайшим аналогом для заявленного изобретения является US 2004/0124282, раскрывающий топливный инжектор для газовой турбины.

Изобретение касается кольцевой камеры, содержащей внутренние и внешние стенки и дно камеры, связывающее внутренние и внешние стенки, отличающейся тем, что дно камеры включает в себя окна, распределенные по окружности и вновь закрываемые съемными стенками, причем каждая съемная стенка представляет собой опору для множества систем инжекции.

Таким образом, внешние и внутренние стенки, так же как и дно камеры могут быть сварены встык. Изобретение облегчает операцию пайки (сварки) дна камеры; распределение по секторам позволяет уменьшить габаритные размеры детали, для операций снятия пайки (сварки) и установки в печь.

Съемные перегородки предпочтительно приварены ко дну камеры так, чтобы окна были полностью закрыты. Между тем, сварка (пайка) выполнена таким образом, чтобы она могла быть легко удаленной шлифованием, что облегчает демонтаж такой съемной стенки, несущей несколько систем инжекции. Например, три системы инжекции объединены на одной и той же съемной стенке.

При обслуживании демонтаж одной или нескольких съемных стенок позволяет достигнуть зон, подлежащих ремонту, в верхней части потока, используя преимущества технологии моноблочной камеры.

Таким образом удается устранить течи на уровне дна камеры и потери напора потока воздуха, текущего по контуру.

Кроме того, имеется возможность проведения локального ремонта, демонтируя только одну или несколько вышеупомянутых съемных стенок.

В дальнейшем, изобретение поясняется описанием типовой камеры сгорания типа моноблока, приводимым в качестве примера со ссылками на чертежи, в числе которых:

Фиг.1 изображает частичный вид сзади в изометрии смонтированной камеры сгорания;

Фиг.2 - вид в изометрии съемной пластины дна камеры;

Фиг.3 - сечение по плоскости III-III (см. Фиг.2); и

Фиг.4-6 изображают частичные виды в изометрии, иллюстрирующие демонтаж съемной стенки, во время операции обслуживания.

На фигурах частично представлена камера сгорания 11, содержащая внешнюю стенку 12, кольцевую, внутреннюю стенку 13, кольцевое дно камеры 14, соединяющее вышеупомянутые внутренние и внешние стенки.

Вышеупомянутые внутренняя и внешняя стенки сварены с внутренним и внешним краями дна камеры соответственно.

Согласно существенной характеристике изобретения, дно камеры включает в себя окна 18, распределенные по окружности и закрытые повторно съемными стенками 20. Каждая съемная стенка в виде кольцевого сектора формирует опору для некоторых систем инжекции 22. Например, каждая съемная стенка может нести три системы инжекции.

Каждая съемная стенка 20 приварена ко дну камеры, однако материал сварного шва позволяет легко устранить шов шлифованием.

Для этого каждая съемная стенка включает периферический уступ, определяющий внешний поддерживающий бордюр 24, находящийся в контакте с внутренней стороной дна камеры. При монтаже съемная стенка может быть легко введенной в окно 18, затем при помощи вращения быть приложенной к внутренней поверхности дна камеры.

Съемная стенка дополнительно включает в себя желобки 28 на, по меньшей мере, двух ее краевых сторонах, причем желобки 28 параллельны поддерживающему бордюру. Согласно одному из примеров такие желобки практически проходят вдоль кривых краев съемной стенки. Расстояние, которое отделяет край такого желобка от вышеупомянутого примыкающего поддерживающего бордюра, равно толщине дна камеры 14.

Фиксирующие элементы 30 введены в желобки 28 для создания внешних поддерживающих поверхностей, находящихся в контакте с внешней стороной дна камеры. В представленном примере такой фиксирующий элемент 30 имеет в сечении L-образный профиль. Одна, «радиальная», отбортовка этого кольца вложена таким образом в желобок 28, а другая, «аксиальная», отбортовка приварена к периферии съемной стенки. Более конкретно, как следует из примера выполнения, периферия съемной стенки представляет собой выступ 32 и аксиальную отбортовку кольца 30 L-образной формы, сопряженную параллельно с этим выступом 32 и размещенную поверх него. Края вышеупомянутых отбортовок каждого кольца скреплены кромками выступов сварочным (паяным) швом 34.

Такая же планировка фиксирующего сварочного кольца должна бы быть предусмотрена вдоль радиальных краев каждой съемной стенки.

Съемная стенка, соответствующая предшествующему описанию, может быть легко демонтирована в ходе операции обслуживания, в соответствии с операциями, проиллюстрированными на Фиг.4-6. Вначале снимают шлифовкой оба шва припоя (сварки) 34, что позволяет отделить съемную стенку (несущую три системы инжекции) от дна камеры, углубляя ее в камеру сгорания (Фиг.4). Затем вращают съемную стенку в камере (Фиг.5) и, наконец, извлекают одним из ее концов, освобождая из окна. Окно является достаточно широким в радиальном направлении, чтобы обеспечить извлечение съемной стенки, снабженной системами инжекции 22, без необходимости демонтажа этих систем.

Кольцевая камера сгорания содержит внешнюю стенку, внутреннюю стенку и дно камеры, соединяющее вышеупомянутые внутренние и внешние стенки. Дно камеры включает в себя окна, распределенные по окружности, закрытые съемными стенками. Каждая съемная стенка формирует опору для нескольких систем инжекции. Каждая съемная стенка включает в себя периферийный уступ, формирующий поддерживающий внутренний бордюр, находящийся в контакте с внутренней стороной дна камеры. Съемная стенка содержит на своих краевых сторонах желобки, параллельные вышеупомянутому поддерживающему бордюру. Фиксирующие элементы внедрены в указанные желобки с возможностью формирования внешних поддерживающих поверхностей, которые находятся в контакте с внешней стороной дна камеры. Изобретение облегчает операции пайки (сварки) дна камеры, уменьшает габаритные размеры детали, для операции снятия пайки (сварки) для установки в печь, а также устраняет течи на уровне дна камеры и потери напора воздуха, текущего по контуру. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Кольцевая камера сгорания, содержащая внешнюю стенку, внутреннюю стенку и дно камеры, соединяющее вышеупомянутые внутренние и внешние стенки, причем дно камеры включает в себя окна, распределенные по окружности, закрытые съемными стенками, при этом каждая съемная стенка формирует опору для нескольких систем инжекции, причем каждая съемная стенка включает в себя периферийный уступ, формирующий поддерживающий внутренний бордюр, находящийся в контакте с внутренней стороной дна камеры, причем съемная стенка содержит на своих краевых сторонах желобки, параллельные вышеупомянутому поддерживающему бордюру, причем фиксирующие элементы внедрены в указанные желобки с возможностью формирования внешних поддерживающих поверхностей, которые находятся в контакте с внешней стороной дна камеры.

2. Камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что внешние и внутренние стенки и дно камеры приварены друг к другу.

3. Камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что каждая съемная стенка (20) несет три системы инжекции (22).

4. Камера сгорания по п.1, отличающаяся тем, что фиксирующий элемент (30) имеет L-образную форму, одна отбортовка фиксирующего элемента (30) входит в желобок (28), а край другой отбортовки приварен по периферии съемной стенки.

5. Камера сгорания по п.4, отличающаяся тем, что периферия вышеупомянутой съемной стенки имеет выступы (32), причем вышеупомянутый край другой отбортовки каждого элемента приварен (припаян) к вершинам выступов.

6. Газотурбинный двигатель, включающий в себя камеру сгорания по любому из пп.1-5.