ГАЗОГЕНЕРАТОР Российский патент 2018 года по МПК F02K9/64 

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), а именно к газогенераторам, генерирующих газ для привода турбонасосного агрегата.

Одной из проблем, стоящих в настоящее время в данной области техники, является обеспечение устойчивости рабочего процесса в газогенераторе и достаточно высокой равномерности температурного поля по сечению потока на выходе из него.

Известен газогенератор, содержащий охлаждаемую камеру сгорания, форсуночную головку, состоящую из переднего, среднего и огневого днищ, форсунок окислителя и горючего, установленный по оси газогенератора распределитель избыточного компонента. Распределитель избыточного компонента выполнен в виде полого цилиндра, закрытого продольным днищем. Распределитель снабжен смесительными элементами подачи избыточного компонента в зону смешения, которые выполнены в виде полых перфорированных цилиндров, закрытых перфорированными шатровыми головками, и расположенных по боковой поверхности распределителя в шахматном порядке с уменьшающейся их высотой по потоку газа. На распределителе между огневым днищем и смесительными элементами расположены радиальные профилированные пластины с каналами подачи компонента из полости распределителя в полость камеры газогенератора, выполненными на всю высоту пластины. Днище распределителя выполнено в виде усеченного конуса, обращенного вершиной в сторону огневого днища. В месте перехода цилиндра в днище и в вершине конуса выполнены отверстия (Патент РФ №2179256, МПК: F02K 9/64 - прототип).

Указанный газогенератор работает следующим образом.

Горючее поступает в полость форсуночной головки, откуда через форсунки поступает в камеру сгорания. Окислитель поступает в полость форсуночной головки, откуда по форсункам подается в камеру сгорания и частично по каналам тракта охлаждения камеры сгорания поступает на охлаждение внутренней оболочки. Большая часть окислителя поступает в полость распределителя, и далее через отверстия, выполненные в смесительных элементах и пластинах, подается в поток горючих газов, идущих со стороны форсуночной головки. Этим обеспечивается равномерная раздача окислителя по всему сечению камеры сгорания и равномерное его перемешивание с потоком горячих газов на коротком по длине участке. Коническое днище обеспечивает плавный поворот потока окислителя в полости от осевого направления в радиальное. Оставшаяся часть окислителя, поступающая через отверстия в зону за днищем, сдувает зону завихрений за днищем. Перегородки делят полость камеры сгорания в районе форсуночной головки на ряд полостей и препятствуют распространению вибрационного горения из одной из этих полостей в другую.

В известном газогенераторе сложно обеспечить высококачественное смесеобразование и устойчивый процесс горения при больших величинах соотношения расходов компонентов топлива в условиях малых габаритов.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, и повышение однородности температурного поля генераторного газа на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет повышения качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора.

Решение указанной задачи достигается тем, что предложенный газогенератор, содержит камеру и смесительную головку, включающую в себя корпус с коллектором, пояса подачи избыточного компонента топлива, установленные в смесительной головке коаксиально и состоящие из двух концентрически соединенных между собой втулок, на наружной поверхности одной из которых выполнены пазы, при этом пояса соединенные между собой и корпусом с помощью кольцевых смесительных элементов в которых выполнены отверстия подачи компонентов топлива оси которых пересекаются, образуют кольцевые каналы, причем полость коллектора соединена с полостями поясов с помощью каналов, выполненных в кольцевых смесительных элементах, днище, закрепленное на торце корпуса.

Предлагаемая конструкция газогенератора, за счет своих отличительных признаков, обеспечивает решение поставленной технической задачи - снижение габаритов, массы устройства, а также повышение однородности температурного поля генераторного газа на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет повышения качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан продольный разрез газогенератора, на фиг. 2 - разрез А-А - поперечный разрез газогенератора; на фиг. 3 - разрез Б-Б - поперечный разрез смесительной головки газогенератора; на фиг. 4 - выносной элемент В - поперечный разрез кольцевого смесительного элемента.

Газогенератор содержит камеру 1 и смесительную головку 2.

Смесительная головка 2 состоит из корпуса 3 с коллектором 4, поясов подачи избыточного компонента топлива 5, установленных в смесительной головке коаксиально и состоящих из двух концентрически соединенных между собой втулок 6, на наружной поверхности одной из которых выполнены пазы 7. Пояса подачи избыточного компонента топлива 5 соединены между собой и корпусом 3 с помощью кольцевых смесительных элементов 8 в которых выполнены отверстия подачи компонентов топлива 9 и 10, оси которых пересекаются. Пояса подачи избыточного компонента топлива 5 образуют кольцевые каналы 11. При этом полость коллектора 4 соединена с полостями поясов подачи избыточного компонента топлива 5 с помощью каналов 12, выполненных в кольцевых смесительных элементах 8. На торце корпуса 3 закреплено днище 13.

Предложенный газогенератор работает следующим образом.

Горючее поступает в полость, образованную корпусом 3, кольцевыми смесительными элементами 8 и днищем 13, и далее через отверстия 10 в кольцевые каналы 11.

Окислитель (избыточный компонент топлива) поступает в коллектор 4, из которого его основная часть, направляется через каналы 12 и пазы 7 в камеру 1, а оставшаяся часть - в кольцевые каналы 11 через отверстия 9.

В кольцевых каналах 11 горючее смешивается с окислителем и сгорает. Высокотемпературные продукты сгорания компонентов топлива, поступающие из кольцевых каналов 11, охлаждаются и перемешиваются в камере 1 с окислителем, поступающим из пазов 7.

Использование предложенного технического решения позволит снизить габариты и массу газогенератора, а также повысить однородности температурного поля генераторного газа на выходе в широком диапазоне температур и давлений за счет повышения качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора.

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), а именно к газогенераторам, генерирующим газ для привода турбонасосного агрегата. Газогенератор содержит камеру и смесительную головку, включающую в себя корпус с коллектором, пояса подачи избыточного компонента топлива, установленные в смесительной головке коаксиально и состоящие из двух концентрически соединенных между собой втулок, на наружной поверхности одной из которых выполнены пазы, при этом пояса, соединенные между собой и корпусом с помощью кольцевых смесительных элементов, в которых выполнены отверстия подачи компонентов топлива, оси которых пересекаются, образуют кольцевые каналы, причем полость коллектора соединена с полостями поясов с помощью каналов, выполненных в кольцевых смесительных элементах, днище, закрепленное на торце корпуса. Изобретение обеспечивает повышение однородности температурного поля генераторного газа на выходе и давлений за счет повышения качества смесеобразования и оптимизации конструкции газогенератора. 4 ил.

Газогенератор содержит камеру и смесительную головку, включающую в себя корпус с коллектором, пояса подачи избыточного компонента топлива, установленные в смесительной головке коаксиально и состоящие из двух концентрически соединенных между собой втулок, на наружной поверхности одной из которых выполнены пазы, при этом пояса, соединенные между собой и корпусом с помощью кольцевых смесительных элементов, в которых выполнены отверстия подачи компонентов топлива, оси которых пересекаются, образуют кольцевые каналы, причем полость коллектора соединена с полостями поясов с помощью каналов, выполненных в кольцевых смесительных элементах, днище, закрепленное на торце корпуса.