КОЛЬЦЕВАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ ДЛЯ ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2016 года по МПК F23R3/50 F23R3/60 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к области камер сгорания турбомашины, а более точно, к области кольцевых камер сгорания для турбомашины и, в частности, но не исключительно, для турбовальных двигателей вертолетов.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Обычная кольцевая камера сгорания для турбомашины представляет осевое направление, радиальное направление и азимутальное направление, и она содержит первую кольцевую стенку и вторую кольцевую стенку, причем каждая кольцевая стенка определяет, по меньшей мере, часть корпуса камеры сгорания.

Первая и вторая кольцевые стенки могут быть собраны вместе посредством сварки, посредством осевого зацепления или посредством соединения болтами. Сборка посредством сварки делает невозможным демонтаж первой и второй стенок, например, для обслуживания или замены одной из этих стенок. При сборке посредством осевого зацепления присутствует недостаток существования негерметичности, что делает возможным утечку продуктов горения через зоны совмещения первой и второй кольцевых стенок. При сборке посредством соединения болтами присутствует недостаток, способствующий появлению трещин в непосредственной близости от отверстий для получения болтов, тем самым ослабляющий камеру сгорания.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков, по меньшей мере, до некоторой степени.

Изобретение достигает своей цели посредством кольцевой камеры сгорания для турбомашины, представляющей осевое направление, радиальное направление и азимутальное направление, камеры сгорания, содержащей первую кольцевую стенку и вторую кольцевую стенку, причем каждая кольцевая стенка определяет, по меньшей мере, часть корпуса камеры сгорания, где первая кольцевая стенка и вторая кольцевая стенка представляют дополнительные средства сборки, которые взаимодействуют посредством зацепления по азимуту.

Это может быть понято, что первая кольцевая стенка имеет первые дополнительные средства сборки, а вторая кольцевая стенка имеет вторые дополнительные средства сборки, первые и вторые дополнительные средства сборки соответственно дополняют друг друга таким образом, чтобы иметь возможность взаимодействовать посредством взаимного зацепления.

Первые дополнительные средства взаимодействуют посредством зацепления по азимуту со вторыми дополнительными средствами. Другими словами, первые и вторые дополнительные средства взаимно зацепляются, совершая их поворот, относительно друг друга вокруг осевого направления камеры сгорания.

Взаимодействие между дополнительными средствами сборки посредством зацепления по азимуту делает возможным уменьшить утечку продуктов горения в сравнении с осевым зацеплением. Более точно, поскольку радиальное тепловое расширение меньше, чем осевое тепловое расширение, сборка, организованная посредством зацепления по азимуту, позволяет поддерживать постоянный контакт между первой и второй кольцевыми стенками, тем самым обеспечивая незначительную или отсутствующую утечку газа, независимо от условий использования камеры сгорания. Кроме того, такое зацепление по азимуту позволяет использовать зазоры, которые меньше, чем с осевым зацеплением, или даже использовать нулевой зазор. Кроме того, взаимное зацепление первой и второй кольцевых стенок делает возможным их демонтаж. Таким образом, по сравнению с предшествующим уровнем техники сборки первой и второй кольцевых стенок, сборка посредством зацепления по азимуту по изобретению представляет преимущество сочетанием аспекта быть разъемной с аспектом уменьшения утечки продуктов горения, и даже наличия утечки, которая незначительна или равна нулю. Кроме того, такую сборку посредством зацепления по азимуту проще выполнить, чем сборку по предшествующему уровню техники. В частности, азимутальное направление зацепления позволяет достичь выравнивания и центрировки вокруг осевого направления более легко, чем в существующем уровне техники. Кроме того, поскольку сборка по изобретению не использует какие-либо болты, предотвращается образование трещин. В частности, так как сборка выполняется посредством зацепления по азимуту, радиальное и осевое тепловые расширения легко компенсируются первым и вторым дополнительными средствами сборки, которые могут скользить в то же время, продолжая быть взаимно зацепленными. Таким образом, такое скольжение позволяет, во-первых, компенсировать тепловые расширения, в то же время, сохраняя удовлетворительную форму для сборки, и позволяет, во-вторых, избежать заклинивания, которое будет способствовать возникновению трещин во время теплового расширения.

Предпочтительно, первая кольцевая стенка и вторая кольцевая стенка представляют дополнительные средства сборки, которые взаимодействуют посредством зацепления по азимуту, при этом дополнительные средства сборки содержат множество первых язычков, проходящих от первой кольцевой стенки по азимуту в первом направлении, и множество вторых язычков, проходящих от второй кольцевой стенки по азимуту во втором направлении, противоположном первому направлению, первые и вторые язычки взаимодействуют посредством зацепления по азимуту.

Это может быть понято, что из числа взаимодействующих первых и вторых язычков, каждому первому язычку соответствует второй язычок, с которым первый язычок взаимодействует посредством зацепления. Таким образом, некоторое количество язычков из числа первых язычков взаимодействуют с таким же количеством вторых язычков. Например, если дополнительные средства сборки содержат десять первых язычков и двенадцать вторых язычков, только три первых язычка могут взаимодействовать посредством зацепления по азимуту с тремя вторыми язычками. В качестве варианта, десять первых язычков взаимодействуют с десятью вторыми язычками. Таким образом, при зацеплении друг с другом, язычки используют силу трения друг с другом и/или и упруго опорную силу друг на друга, с тем, чтобы удерживать первую и вторую кольцевые стенки собранными вместе. Это может, таким образом, быть понято, что первые и вторые язычки упруго деформируются во время зацепления по азимуту. Первые и вторые язычки являются, таким образом, упругими язычками. В частности, это позволяет собрать первую и вторую стенки с заранее заданным прижимным крутящим моментом.

Предпочтительно, вторая кольцевая стенка имеет столько вторых язычков, сколько первая кольцевая стенка имеет первых язычков, каждый первый язычок взаимодействует со вторым язычком посредством зацепления по азимуту. Это позволяет повысить механическую прочность сборки и уменьшить утечку продуктов горения.

Предпочтительно, первая кольцевая стенка имеет первый кольцевой фланец, проходящий радиально, тогда как вторая кольцевая стенка имеет второй кольцевой фланец, проходящий радиально, первый и второй фланцы взаимодействуют, опираясь в осевом направлении, друг против друга.

Это может естественно быть понято, что первый и второй фланцы взаимодействуют, опираясь друг против друга, когда дополнительные средства сборки взаимно зацеплены. Опорное взаимодействие между первым и вторым фланцами позволяет первой стенке быть блокированной относительно второй стенки в направлении вдоль оси. Кроме того, первый и второй кольцевые фланцы предпочтительно образуют обоюдно взаимодействующие уплотнительные поверхности, которые опираются друг против друга с тем, чтобы дополнительно уменьшить любую утечку продуктов горения.

Предпочтительно, первые язычки образовываются в первом кольцевом фланце, тогда как вторые лепестки образовываются во втором кольцевом фланце.

Таким образом, первый и второй кольцевые фланцы взаимодействуют, опираясь друг против друга, в первом направлении вдоль оси, тогда как первые и вторые язычки, когда они зацеплены по азимуту, взаимодействуют, опираясь друг против друга, вдоль оси во втором направлении, противоположном первому направлению. Дополнительные формы фланцев и язычков позволяют, во-первых, гарантировать, что сборка является надежной и механически прочной, а во-вторых, уменьшить любую утечку продуктов горения.

К тому же, будучи расположенными на кольцевых фланцах, язычки компенсируют любое дифференциальное тепловое расширение, в частности радиальное расширение, посредством скольжения относительно друг друга. Таким образом, сборка является относительно нечувствительной к тепловому расширению, и зацепление остается надежным независимо от тепловых условий, при которых используется камера сгорания. В вышеупомянутом варианте осуществления первый и второй язычки обрабатываются посредством лазерной резки (первая и вторая кольцевые стенки изготавливаются из металла). Это позволяет сформировать язычки во время механической обработки первой или второй кольцевой стенки в единичной операции. Это служит для повышения точности резки и, таким образом, качества сборки (увеличения механической прочности, снижения негерметичности).

Предпочтительно, первые язычки образуют предварительно сформированный угол в первом направлении вдоль оси относительно первого фланца, тогда как вторые язычки образуют предварительно сформированный угол относительно второго фланца во втором направлении вдоль оси и противоположном первому направлению.

Язычки, когда предварительно сформированы таким образом, то есть образующими заранее заданный угол с фланцем, на котором они были сформированы до зацепления, легче зацепляются друг с другом. Предпочтительно, каждый из первых и вторых язычков образует предварительно сформованный угол, лежащий в диапазоне от 1° до 5° (градусов угла) соответственно с первым фланцем и со вторым фланцем. Более предпочтительно, каждый из первых и вторых язычков образует предварительно сформованный угол приблизительно 2° (градуса угла) соответственно с первым фланцем и со вторым фланцем. Термин "приблизительно" означает значение угла плюс или минус полградуса угла (т.е. в этом примере 2°±0,5°). Это значение 2° позволяет образовывать упругие язычки в осевом направлении, которые представляют удовлетворительную жесткость для обеспечения предопределенного прижимного крутящего момента для зацепления по азимуту, вместе с конфигурацией, которая является компактной.

Предпочтительно, камера сгорания имеет блокирующие средства для блокировки поворота второй кольцевой стенки относительно первой кольцевой стенки (или наоборот).

Блокирующие средства служат для блокировки относительных перемещений первой и второй кольцевых стенок в азимутальном направлении. Таким образом, когда дополнительные средства сборки зацеплены по азимуту, блокирующие средства фиксируют зацепление и предотвращает дополнительные средства сборки от расцепления. Это позволяет обеспечить большую надежность для соединения первой и второй кольцевых стенок.

Предпочтительно, первая кольцевая стенка имеет, по меньшей мере, одно первое блокирующее средство, тогда как вторая кольцевая стенка представляет, по меньшей мере, одно второе блокирующее средство, по меньшей мере, одно первое блокирующее средство, взаимодействующее с, по меньшей мере, одним вторым блокирующим средством, для блокировки первой кольцевой стенки от поворота относительно второй кольцевой стенки.

Предпочтительно, первая стенка имеет множество первых блокирующих средств, тогда как вторая стенка имеет множество вторых блокирующих средств, первые или вторые блокирующие средства распределяются равномерно по азимуту, тогда как другие блокирующие средства, из числа первых и вторых блокирующих средств, не распределены равномерно по азимуту.

В первом варианте, блокирующие средства содержат, по меньшей мере, один винт для крепления первой кольцевой стенки ко второй кольцевой стенке.

Предпочтительно, винт проходит через первый и второй кольцевые фланцы и удерживает их вместе.

Это может быть понято, что крепежный винт либо завинчивается непосредственно в толщину стенок (т.е. взаимодействует непосредственно с первым и вторым кольцевыми фланцами завинчиванием в них), либо удерживается на месте с помощью гайки, гайка и болт сжимают вместе первый и второй кольцевые фланцы. Следует отметить, что такой винт не создает трещин поблизости от его зацепляющих отверстий через фланцы, так как он не блокирует тепловое расширение и не создает локальные напряжения, способные привести к образованию трещин.

В этом первом варианте первая стенка (или первый фланец) может иметь только одно первое отверстие для прохождения винта, или иначе множество из них, первое отверстие(я), образовывающее одно или несколько первых блокирующих средств, тогда как вторая стенка (или второй фланец) может иметь только одно второе отверстие для прохождения винта, или иначе множество из них, второе отверстие(я), образовывающее одно или несколько вторых блокирующих средств. Первое блокирующее средство (или первое отверстие) взаимодействует посредством винтового соединения со вторым блокирующим средством (или вторым отверстием), для блокировки первой кольцевой стенки от поворота относительно второй кольцевой стенки.

Во втором варианте, блокирующие средства содержат, по меньшей мере, первый выступ, прикрепленный к первой кольцевой стенке и, по меньшей мере, второй выступ, прикрепленный ко второй кольцевой стенке, дополнительные средства сборки, взаимодействующие по азимуту посредством зацепления в первом направлении, и где первый выступ и второй выступ взаимодействуют по азимуту посредством упругого зацепления в первом направлении, тогда как они взаимодействуют по азимуту в упор во втором направлении, которое противоположно первому направлению.

Когда дополнительные средства сборки зацеплены по азимуту, первый выступ зацепляется со вторым выступом. Во время движения зацепления, один выступ или оба выступа становятся упругодеформированными таким образом, чтобы позволить одному из выступов пройти за другой выступ. Когда зацепление завершено, например, путем установки второй кольцевой стенки по азимуту в заданное положение относительно первой кольцевой стенки, первый выступ и второй выступ освобождаются друг от друга и возвращаются к их первоначальной форме. Таким образом, зацепление первой и второй кольцевых стенок блокируется по азимуту одновременно, в первом направлении дополнительными средствами сборки, которые имеются в конце его хода или блокировки (например, это будет необходимо для передачи прижимного крутящего момента больше, чем сила, порождаемая вибрацией или дифференциальным термическим расширением в камере сгорания, для того чтобы разблокировать ее в этом первом направлении), и также во втором направлении, противоположном первому, посредством двух выступов, которые взаимодействуют в упор. Это может быть понято, что когда блокирующие средства содержат множество первых выступов и множество вторых выступов, по меньшей мере, один первый выступ взаимодействует с, по меньшей мере, одним вторым выступом, причем также возможно для одного или нескольких других первых выступов взаимодействовать соответственно с одним или несколькими другими вторыми выступами.

Предпочтительно, первый выступ продолжается по существу радиально из первого фланца, а второй выступ продолжается по существу радиально из второго фланца.

В этом втором варианте один или каждый первый выступ образует первые блокирующие средства, тогда как один или каждый второй выступ образует вторые блокирующие средства.

В третьем варианте, блокирующие средства содержат, по меньшей мере, одну сгибаемую пластинку, образованную на одном из фланцев, выбранных из первого и второго кольцевых фланцев, которая зацепляется в паз, образованный в другом, одном из фланцев, выбранных из первого и второго кольцевых фланцев.

Это может быть понято, что первый или второй фланец представляет сгибаемую пластинку, тогда как другой фланец из числа первого и второго фланцев, представляет паз (т.е. окно или вырез), в который сгибаемая пластинка зацепляется, изгибаясь, когда дополнительные средства сборки зацепляются по азимуту. Например, паз открыт у свободного края фланца и имеет U-образную форму. Таким образом, для того, чтобы зацепить пластинку в паз, достаточно загнуть пластинку посредством загибания ее внутрь нижней части паза U-образной формы. Вертикальные края U-образной формы ограничивают и/или блокируют относительное перемещение в азимутальном направлении между первой и второй кольцевыми стенками взаимодействием в упор с краями сгибаемой пластинки.

В этом третьем варианте, одна или каждая сгибаемая пластинка образовывает первые соединительные средства, тогда как один или каждый паз образовывает вторые соединительные средства (или наоборот).

Изобретение также обеспечивает турбомашину, включающую в себя камеру сгорания согласно изобретению.

Изобретение также предусматривает способ сборки для сборки кольцевой камеры сгорания согласно изобретению, способ, содержащий этапы, на которых:

- предоставляют дополнительные средства сборки первой и второй кольцевых стенках друг против друга; и

- зацепляют дополнительные средства сборки по азимуту посредством поворота второй кольцевой стенки относительно первой кольцевой стенки.

Это может быть естественно понято, что поворот для зацепления по азимуту выполняется вокруг осевого направления.

Предпочтительно, кольцевая камера сгорания включает в себя блокирующие средства для блокировки поворота второй кольцевой стенки относительно первой кольцевой стенкой, а упомянутый способ дополнительно содержит этап блокировки второй кольцевой стенки от поворота (в азимутальном направлении) относительно первой кольцевой стенки.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение и его преимущества могут быть лучше поняты при рассмотрении нижеследующего подробного описания различных вариантов осуществления изобретения, приведенных в качестве неограничивающих примеров. Описание содержит ссылки на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 показывает первый вариант осуществления изобретения в покомпонентном виде в перспективе;

Фиг. 1А показывает вид первого варианта осуществления, если смотреть по стрелке А на фиг. 1;

Фиг. 1B показывает детализацию B первого варианта осуществления по фиг. 1;

Фиг. 2 показывает промежуточный этап во время сборки первой и второй кольцевых стенок из первого варианта осуществления посредством азимутального зацепления;

Фиг. 3 показывает первый вариант осуществления по фиг. 1, когда смонтирован;

Фиг. 4A и 4B показывают угловое расположение отверстий в первом варианте осуществления для монтажа винта для блокировки первой кольцевой стенки от поворота относительно второй кольцевой стенки;

Фиг. 5 показывает второй вариант осуществления изобретения, если смотреть в осевом направлении;

Фиг. 5А, 5В, 5С и 5D показывают четыре последовательных относительных положения проекций во время зацепления по азимуту дополнительных средств сборки;

Фиг. 6 показывает третий вариант осуществления изобретения, если смотреть в осевом направлении;

Фиг. 6А и 6B показывает два последовательных относительных положения пластинки и паза во время зацепления по азимуту дополнительных средств сборки; и

Фиг.7 показывает турбомашину, оснащенную камерой сгорания по фиг. 1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Фиг. 1, 1А, IB, 2, 3, 4А и 4В показывают первый вариант осуществления камеры сгорания согласно изобретению, соответствующий первому вышеупомянутому варианту. Камера 10 сгорания имеет первую кольцевую стенку 12 и вторую кольцевую стенку 14. Камера 10 сгорания представляет осевое направление Х (вдоль оси Х), радиальное направление R и азимутальное направление Y. Камера 10 сгорания представляет симметрию вращения вокруг оси X. В этом примере, первая стенка 12 является внешней оболочкой жаровой трубы 50, при этом труба также имеет внутреннюю оболочку 16 и торцевую стенку 18 камеры. Жаровая труба 50 вмещает топливные форсунки 52, и она определяет корпус, в котором сжигается топливо, т.е. там, где происходит горение. Вторая стенка 14 образует внешний изгиб и служит в качестве дефлектора для направления потока газа, поступающего из жаровой трубы 50. Следует отметить, что эта камера 10 сгорания представляет собой камеру противоточного кольцевого типа, однако изобретение не ограничено этой конкретной разновидностью камеры сгорания. Аналогично, первая и вторая кольцевые стенки могут быть иными стенками, чем внешняя стенка оболочки и внешняя изогнутая стенка.

Первая кольцевая стенка 12 представляет первый кольцевой фланец 12а, который продолжается радиально наружу из камеры 10 сгорания, тогда как вторая кольцевая стенка 14 аналогично представляет второй кольцевой фланец 14а, который продолжается радиально наружу из камеры 10 сгорания. Первый фланец 12a представляет N первых язычков 12b, ориентированных в первом азимутальном направлении, тогда как второй фланец представляет N вторых язычков 14b, ориентированных во втором азимутальном направлении, противоположном первому азимутальному направлению. В этом примере имеются восемнадцать первых и вторых язычков, т.е. N=18. Ориентация язычка определяется направлением, в котором продолжается от его ближнего конца к его дальнему или свободному концу. Как показано на фиг. 1А, когда первая и вторая кольцевые стенки 12 и 14 находятся друг против друга для того, чтобы быть собранными вместе, первые язычки 12b образуют предварительно образованный угол α, в данном примере α=2° в осевом направлении ко второму фланцу 14а, тогда как вторые язычки 14b образуют предварительно образованный угол α', в данном примере α'=2° в осевом направлении к первому фланцу 12а. Первые и вторые язычки 12b и 14b имеют аналогичную азимутальную длину, и все они равномерно распределены под углом соответственно на первом и втором фланцах 12а и 14а. Другими словами, угловое расстояние между двумя соседними язычками одинаково для всех язычков.

Радиальная протяженность каждого фланца и каждого язычка идентична. Язычки продолжаются радиально только над радиальной частью каждого фланца (т.е. они не продолжаются по всей радиальной ширине фланцев) для того, чтобы обеспечить сборку первой и второй стенок 12 и 14 с хорошей герметизацией от продуктов горения. В примере на фиг. 1, каждый первый и второй фланцы 12а и 14а представляют радиально внутреннюю часть и радиально внешнюю часть, в которых формируются язычки. В этом примере радиально внутренняя часть продолжается радиально выше 4 мм (четырех миллиметров).

Каждый первый и второй кольцевые фланцы 12а и 14а соответственно представляют M первых сквозных отверстий 12с и М вторых сквозных отверстий 14с для того, чтобы зацепить винты 22 в них (см. фиг. 3). Собранные вместе первые и вторые отверстия 12с и 14с вместе с винтами 22, образуют блокирующие средства для блокировки вращения. В этом примере имеются восемнадцать первых и вторых отверстий, т.е. М=18.

Для сборки первой и второй кольцевых стенок 12 и 14 вместе, вторая кольцевая стенка 14 представляется против первой кольцевой стенки 12, как показано на фиг. 1, эти две стенки 12 и 14 перемещаются в осевом направлении друг к другу таким образом, чтобы дальние концы первых язычков 12b располагались в осевом направлении между дальними концами вторых язычков 14b и вторым фланцем 14а (или наоборот, см. фиг. 2). Другими словами, дополнительными средствами сборки является сталкивание друг с другом первых и вторых язычков 12b и 14b, зацепляющихся по азимуту, заставляя вторую кольцевую стенку 14 поворачиваться вокруг оси Х камеры 10 сгорания в направлении жирной стрелки на фиг. 3. Во время зацепления, наклон оси первых и вторых язычков (или угол, образованный каждым язычком) и их жесткость заставляет первый и второй фланцы 12а и 14а плотно прилегать друг к другу, как показано на фиг. 3.

Чтобы сделать более легким поворот второй стенки 14 вокруг осевого направления Х во время азимутального зацепления первых язычков 12b со вторыми язычками 14b, транспортный штырь 14d выступает из периферии второго фланца 14а (см. фиг. 1 и 1B).

Когда первая и вторая кольцевые стенки 12 и 14 зацеплены по азимуту, они предотвращаются от поворота относительно друг друга вокруг оси Х посредством включения винта 22 в два отверстия 12с и 14с друг против друга. В этом примере винт 22 удерживается гайкой 22а и стопорной шайбой 22b. Как показано на фиг. 1B и 4В, отверстия 14c имеют продолговатую форму и радиальную ориентацию с тем, чтобы облегчить вставку винта 22 через два отверстия 12с и 14с. В частности, эта продолговатая форма делает возможным компенсировать любое несовпадение между осями первой и второй кольцевых стенок 12 и 14, или от любого дефекта в обработке отверстий.

Для того чтобы гарантировать что, по меньшей мере, первое отверстие 12с соосно по азимуту со вторым отверстием 14c, когда первая и вторая кольцевые стенки 12 и 14 собраны вместе, с этим применением вне зависимости от зажимного крутящего момента или конечного положения зацепления, первые и вторые отверстия распределены по азимуту следующим образом. Первые отверстия 12c равномерно распределены по азимуту (см. фиг. 4А). Каждое первое отверстие находится на расстоянии от двух соседних первых отверстий на угол Y=360°/M. В этом примере, поскольку существует восемнадцать первых отверстий (М=18), расстояние Y=20°. Большинство вторых отверстий 14c разнесено по азимуту на угол Y', который больше угла Y на разницу ΔY, т.е. Y'=Y+ΔY. Тем не менее, не все эти вторые отверстия 14с расположены с равными интервалами по азимуту. В частности, это большинство интервалов Y' дает увеличение смещения в азимутальном распределении вторых отверстий таким образом, что два соседних вторых отверстия разнесены на угол Y", который меньше, чем Y и Y', где Y" рассчитывается по следующей зависимости: Y"=Y-(M-l)Δy, где M - это количество вторых отверстий. В этом примере Δy=0,1°, M=18, Y=20°, так что Y'=20,1° и Y"=18,3° (см. фиг. 4В). Естественно, как вариант, распределение первых и вторых отверстий по азимуту может быть перевернуто. Первые отверстия образуют первые блокирующие средства, а вторые отверстия образуют вторые блокирующие средства, и они могут, естественно, быть предусмотрены в различных количествах.

Фиг. 5, 5А, 5В, 5С, и 5D показывают второй вариант осуществления камеры сгорания согласно изобретению, соответствующий вышеописанному второму варианту. Только блокирующие средства отличаются от первого варианта осуществления, поэтому позиции, которые являются общими для первого и второго вариантов, не описаны снова, и они сохраняют те же ссылочные символы. В частности, первые и вторые язычки 12b и 14b зацепляются по азимуту таким же образом, как в первом варианте осуществления.

Блокирующие средства камеры 110 сгорания во втором варианте осуществления изобретения соответствуют, во-первых, количеству Р первых выступов 112, прикрепленных к первой стенке 12, и, во-вторых, тому же количеству Р вторых выступов 114, прикрепленных ко второй стенке 14. В этом примере имеются восемнадцать первых и вторых выступов, т.е. Р=18. Более точно, первые выступы 112 продолжаются радиально из первого кольцевого фланца 12а, тогда как вторые выступы 114 продолжаются радиально из второго кольцевого фланца 14а. Каждый первый и второй выступ 112 и 114 образует зацеп, имеющий L-образный профиль, верхняя часть вертикальной планки L-образного профиля соединяется с соответствующим кольцевым фланцем, тогда как горизонтальная планка L-образного профиля продолжается в осевом направлении. Пластина 112а и 114а, образованная горизонтальной планкой L-образного зацепа каждого выступа 112 и 114, наклонена под соответствующим углом β и β' относительно азимутального направления (см. фиг. 5А), пластины 112а и 114а первого и второго выступа 112 и 114 наклонены в том же направлении. Таким образом, возможно зацепить на вторые выступы 114 "ниже" первые выступы 112 в первом азимутальном направлении, с пластинами 112а и 114а, взаимодействующими, упираясь друг против друга. В этом примере каждый из выступов 112а и 114а имеет тот же угол наклона, т.е. β=β'. Более того, в этом примере, угол наклона выступов 112а и 114а равен четырем градусам, то есть β=β'=4°.

На фиг. с 5А по 5D показаны четыре относительных положения первого выступа 112 относительно второго выступа 114 тогда, когда первый и второй язычки зацепляются по азимуту. Когда первый и второй язычки 12b, 14b не зацеплены (положение, показанное на фиг. 2), или в начале азимутального зацепления, первый и второй выступы 112 и 114 не взаимодействуют, как показано на фиг. 5А. Когда азимутальное зацепление первого и второго язычка 12b и 14b прогрессирует, первый и второй выступы зацепляются друг с другом посредством прохождения последовательно от положения по фиг. 5А к положению по фиг. 5В, и с положения по фиг. 5В к положению по фиг. 5C, с поворотным перемещением второй кольцевой стенки 12 в направлении стрелки, показанной на фиг. 5А, 5В и 5С. Во время этого перемещения, пластины 112а и 114a взаимодействуют, плотно прилегая радиально, друг против друга, и они упруго деформируются для того, чтобы второй выступ 114 прошел из положения слева от первого выступа 112 (см. фиг. 5А) в положение справа от первого выступа 112 (см. фиг. 5D). Как только зацепление первого и второго язычков 12b и 14b является достаточно продвинутым, второй выступ 114 выходит из зацепления с первым выступом 112, с возвратом каждой пластины 112а и 114а в исходное, не упругодеформированное положение (см. фиг. 5d). Начиная с этого момента, из-за азимутального наклона пластин 112а и 114а, образуется радиальный уступ между выступами 112 и 114, блокирующий любое азимутальное разъединительное перемещение первого и второго язычков 12b и 14b (в направлении, противоположном стрелке на фиг. 5B и 5C). Первый выступ 112 и второй выступ 114 взаимодействуют посредством упругого зацепления в первом азимутальном направлении по фиг. 5В и 5С (в направлении, указанном стрелкой), тогда как во втором азимутальном направлении, противоположном первому азимутальному направлению, они взаимодействуют в упор, фиг. 5D.

Чтобы гарантировать, что для заданного зажимного крутящего момента или зацепляющего положения первой и второй стенок 12 и 14, по меньшей мере, один первый выступ 112 взаимодействует в упор во втором направлении со вторым выступом 114, первые и вторые выступы распределены по азимуту таким же образом, как первые и вторые отверстия в первом варианте осуществления. Таким образом, первые выступы 112 равномерно распределены по азимуту, тогда как вторые выступы 114 не распределены равномерно по азимуту. Следовательно, все первые выступы разнесены друг от друга на угол Y=360°/P, а вторые выступы отстоят друг от друга на угол Y', больший, чем угол Y на разницу Δy, т.е. Y'=Y+Δy, за исключением для двух смежных вторых выступов, которые разнесены на угол Y"=Y-(P-l)Δy. Таким образом, в этом примере с P=18 и Δy=0,1°, имеем Y=20°, Y'=20,1° и Y"=18,3°.

Естественно, как вариант, распределение первых и вторых выступов по азимуту может быть перевернутым. Это может быть понято, что первые выступы образуют первые блокирующие средства, тогда как вторые выступы образуют вторые блокирующие средства, и они могут естественно быть представлены в различных количествах.

Фиг. 5 показывает фиксированную конфигурацию, в которой первые и вторые выступы взаимодействуют в упор и в упругом зацеплении (см. I), тогда как в P/2-1 парах первых и вторых выступов упругое зацепление не завершено (вправо по азимуту от пары I выступов, см. II и III), и тогда как первые и вторые выступы в P/2 других парах первых и вторых выступов зацепляются упруго частично, но разнесены по азимуту таким образом, что они не взаимодействуют в упор (влево по азимуту от пары выступов I, см. IV и V).

Фиг. 6, 6A и 6B показывают третий вариант осуществления камеры сгорания согласно изобретению, соответствующий вышеописанному второму варианту. Только блокирующие средства отличаются от первого и второго вариантов осуществления, поэтому позиции, которые являются общими для второго и третьего вариантов осуществления, не описаны снова, и они сохраняют те же ссылочные символы. В частности, первые и вторые язычки 12b и 14b зацепляются по азимуту таким же образом, как в первом и втором вариантах осуществления.

Блокирующие средства камеры 210 сгорания в третьем варианте осуществления изобретения содержат, во-первых, количество Q сгибаемых пластинок 212, образованных в первом фланце 12а, и, во-вторых такое же количество Q пазов 214, образованных во втором фланце 14а. В этом примере имеются восемнадцать пластинок и пазов, то есть Q=18. Пазы 214 имеют U-образную форму, открывающуюся на внешней периферии фланца 14а. Естественно, как вариант, пазы могут быть предусмотрены в первом фланце, тогда как сгибаемые пластинки могут быть образованы во втором фланце. Сгибаемые пластинки образуют первые блокирующие средства, тогда как пазы образуют вторые блокирующие средства, и они могут, естественно, быть представлены в различных количествах.

Фиг. 6А и 6В показывают два относительных положения сгибаемых пластинок 212 относительно пазов 214, тогда как первые и вторые язычки, зацепляются по азимуту. Когда вторая стенка 14 осуществляет поворот вокруг оси Х для зацепления первых и вторых язычков 12b и 14b в направлении, указанном стрелкой на фиг. 6А, пазы 214 стремятся быть приведенными в совмещение с пластинками 212. Таким же образом, как выше приведено, сгибаемые пластинки 212 равномерно распределяются по азимуту, и все они разнесены по азимуту на угол y=360°/Q. Пазы не распределены равномерно по азимуту, а они разнесены друг от друга под углом Y', большим, чем угол Y на разницу Δy, т.е. Y'=Y+Δy, за исключением двух соседних пазов, которые разнесены на Y"=Y-(Q-1) Δy. Таким образом, в этом примере с Q=18 и Δy=0,1°, мы имеем Y=20°, Y'=20,1° и Y"=18,3°. Естественно, это угловая установка может быть перевернута. Таким образом, гарантируется, что для заданного зажимного крутящего момента или зацепляющего положения первой и второй стенок 12 и 14, существует паз 214 в совмещении со сгибаемой пластинкой 212 таким образом, чтобы сделать возможным зацепление пластинки 212 в паз 214, посредством сгибания ее (см. фиг. 6В).

Фиг. 6 показывает фиксированную конфигурацию, в которой сгибаемая пластинка 212 зацеплена в пазу 214 (см. I), тогда как Q/2-1 пластинок 212 смещенные влево по азимуту от Q/2-1 встречаются пазами 214 (справа по азимуту от пары I выступов, см. II и III) и тогда как Q/2 пластинок 212 смещенных вправо по азимуту (на фиг. 6) от Q/2, встречаются пазами (слева по азимуту от пары I выступов, см. IV и V), так, что они не могут быть зацеплены во встречающиеся пазы. Таким образом, с пластинкой 212, зацепленной в паз 214, пластинка 212 и паз 214 взаимодействуют по азимуту в обоих направлениях в упор, и они блокируют относительный поворот вокруг оси X между первой и второй стенками 12 и 14.

В общем виде, когда камера сгорания включает одинаковое количество K первых и вторых блокирующих средств, угловое расстояние по азимуту смежных первых блокирующих средств будет Y=360°/K, тогда как угловое расстояние по азимуту смежных вторых блокирующих средств будет Y', которое больше, чем угол Y на разность Δy, т.е. Y'=Y+Δy, за исключением для двух смежных вторых средств, которые разнесены на Y"=Y-(K-1)Δy. Как вариант, угловое распределение первых и вторых блокирующих средств может быть перевернутым.

Фиг. 7 показывает вертолетный турбовальный газотурбинный двигатель 300, имеющий кольцевую камеру 10 сгорания. Естественно, как вариант, двигатель 300 снабжается камерой 110 или 210 сгорания.

Кольцевая камера сгорания для турбомашины, представляющая осевое направление (X), радиальное направление (R) и азимутальное направление (Y), камера сгорания, содержащая первую кольцевую стенку и вторую кольцевую стенку. Каждая кольцевая стенка определяет, по меньшей мере, часть корпуса камеры сгорания, камера сгорания. Первая кольцевая стенка и вторая кольцевая стенка представляют дополнительные средства сборки, которые взаимодействуют посредством зацепления по азимуту. Дополнительные средства сборки содержат множество первых язычков, проходящих от первой кольцевой стенки по азимуту в первом направлении, и множество вторых язычков, проходящих от второй кольцевой стенки по азимуту во втором направлении, противоположном первому направлению. Первые и вторые язычки взаимодействуют посредством зацепления по азимуту. Изобретение направлено на уменьшение утечки продуктов сгорания и облегчает сборку и демонтаж камеры сгорания. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Кольцевая камера (10, 110, 210) сгорания для турбомашины, представляющая осевое направление (X), радиальное направление (R) и азимутальное направление (Y), камера сгорания, содержащая первую кольцевую стенку (12) и вторую кольцевую стенку (14), причем каждая кольцевая стенка определяет, по меньшей мере, часть корпуса камеры (10, 110, 210) сгорания, камера сгорания, отличающаяся тем, что первая кольцевая стенка (12) и вторая кольцевая стенка (14) представляют дополнительные средства (12b, 14b) сборки, которые взаимодействуют посредством зацепления по азимуту, и тем, что дополнительные средства сборки содержат множество первых язычков (12b), проходящих от первой кольцевой стенки (12) по азимуту в первом направлении, и множество вторых язычков (14b), проходящих от второй кольцевой стенки (14) по азимуту во втором направлении, противоположном первому направлению, причем первые и вторые язычки (12b, 14b) взаимодействуют посредством зацепления по азимуту.

2. Кольцевая камера (10, 110, 210) сгорания по п.1, в которой первая кольцевая стенка (12) имеет первый кольцевой фланец (12а), проходящий радиально, тогда как вторая кольцевая стенка (14) имеет второй кольцевой фланец (14а), проходящий радиально, причем первый и второй фланцы (12а, 14а) взаимодействуют, плотно прилегая в осевом направлении друг к другу.

3. Кольцевая камера (10, 110, 210) сгорания по п.2, в которой первые язычки (12b) образованы на первом кольцевом фланце (12а), тогда как вторые язычки (14b) образованы на втором кольцевом фланце (14а).

4. Кольцевая камера (10, 110, 210) сгорания по п.1, содержащая блокирующие средства (12c, 14c, 22, 112, 114; 212, 214) для блокировки поворота второй кольцевой стенки (14) относительно первой кольцевой стенки (12).

5. Кольцевая камера (110) сгорания по п.4, в которой блокирующие средства содержат, по меньшей мере, первый выступ (112), прикрепленный к первой кольцевой стенке (12) и, по меньшей мере, второй выступ (114), прикрепленный ко второй кольцевой стенке (14), дополнительные средства сборки, взаимодействующие по азимуту посредством зацепления в первом направлении, и где первый выступ (112) и второй выступ (114) взаимодействуют по азимуту посредством упругого зацепления в первом направлении, тогда как они взаимодействуют по азимуту в упор во втором направлении, которое является противоположным первому направлению.

6. Кольцевая камера (210) сгорания по п.4, в которой первая кольцевая стенка (12) имеет первой кольцевой фланец (12а), проходящий радиально, тогда как вторая кольцевая стенка (14) имеет второй кольцевой фланец (14а), проходящий радиально, причем первый и второй фланцы (12а, 14а) взаимодействуют, плотно прилегая в осевом направлении друг к другу, и в которой блокирующие средства содержат, по меньшей мере, одну сгибаемую пластинку (212), образованную на одном из фланцев, выбранных из первого и второго кольцевых фланцев (12а, 14а), которая зацепляется в паз (214), образованный в другом одном из фланцев, выбранных из первого и второго кольцевых фланцев (12а, 14а).

7. Турбомашина (300), включающая в себя кольцевую камеру (10, 110, 210) сгорания по любому из пп. с 1 по 6.

8. Способ сборки для сборки кольцевой камеры (10, 110, 210) сгорания по любому из пп. с 1 по 6, отличающийся этапами, на которых:
- предоставляют дополнительные средства (12b, 14b) сборки первой и второй кольцевых стенок друг против друга; и
- зацепляют дополнительные средства (12b, 14b) сборки по азимуту посредством поворота второй кольцевой стенки (14) относительно первой кольцевой стенки (12).

9. Способ сборки по п.8 для сборки кольцевой камеры (10, 110, 210) сгорания, содержащий блокирующие средства (12c, 14c, 22, 112, 114; 212, 214) для блокировки поворота второй кольцевой стенки (14) относительно первой кольцевой стенки (12), причем упомянутый способ дополнительно содержит этап, на котором блокируют вторую кольцевую стенку (14) от поворота относительно первой кольцевой стенки (12).