Камера сгорания газотурбинного двигателя Российский патент 2022 года по МПК F23R3/12 

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и, в частности, к конструкциям камер сгорания газотурбинных двигателей служащих для привода электрогенератора или нагнетателя газоперекачивающего агрегата.

Известна камера сгорания газотурбинного двигателя по патенту на изобретение РФ №2334172 сущность заключается в том, что камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус, на бобышках которого закреплены фланцами топливные форсунки, концы форсунок установлены в отверстии корпусов завихрителей.

Недостатками известной камеры сгорания являются низкая надежность в работе, малый ресурс работы по причине износа форсунок.

Известна кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя по патенту на изобретение РФ №2670858 сущность заключается в том, что камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус, на бобышках которого закреплены фланцами топливные форсунки, концы форсунок установлены в отверстии корпусов завихрителей размещающихся в кольцевой головке.

Недостатками известной камеры сгорания являются перегрев кольцевой головки со стороны зоны горения.

Из исследованного уровня техники выявлено техническое решение, совпадающее с заявленным техническим решением по совокупности признаков и достигаемому техническому результату по патенту на изобретение РФ №2160416 сущность заключается в том, что камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус, на бобышках которого закреплены фланцами топливные форсунки состоящие из корпуса и пробки, концы форсунок установлены в отверстии корпусов завихрителей входящих в горелки закрепленные в кольцевой головке при помощи резьбовых гаек, между концами каждой форсунки и корпусом завихрителя установлен уплотнительный узел закрепленный в отверстии корпуса завихрителя развальцовкой бурта корпуса завихрителя.

Недостатками известной камеры сгорания являются:

Низкая надежность в работе, малый ресурс работы. Уплотнительный узел закреплен в отверстии корпуса завихрителя развальцовкой бурта корпуса завихрителя, что приводит к неравномерному прилеганию внутренних деталей уплотнительного узла вызывающий их перекос и заклинивание. Рабочие вибрации корпусных элементов газотурбинного двигателя приводят к циклическим взаимным перемещениям форсунок относительно элементов горелок, а вместе с ними и элементов уплотнительного узла, что приводит к ускоренным износам как элементов уплотнительного узла, так и форсунок в местах контакта, что снижает ресурс работы и может привести к поломкам элементов уплотнительного узла.

Отворачивание пробок из корпуса форсунки под действием рабочих нагрузок в виде вибрации, что вызывает их выпадение в тракт камеры сгорания и разрушение элементов конструкции камеры сгорания.

Локальный перегрев кольцевой головки в местах между горелками происходящий под воздействием рабочих температур, что приводит к прогару камеры сгорания.

Отворачивание резьбовых гаек соединяющих горелки в кольцевой головке при воздействии рабочих нагрузок в виде вибрации корпусных деталей двигателя.

Неравномерность температур в зоне горения в результате возникновения отрыва потока на кромках резьбовых гаек.

Не ремонтопригодность форсунок по причине неразборности ее элементов, которые выходят их из строя в результате перетирания концов форсунок элементами уплотнительного узла.

Кроме указанного, известное техническое решение, так же как и предыдущий аналог:

- не обеспечивает надежность в работе и высокий ресурс работы,

- не исключает отворачивание пробок из корпуса форсунки,

- не исключает локальный перегрев кольцевой головки,

- не исключает отворачивание резьбовых гаек соединяющих горелки в кольцевой головке,

- не обеспечивает равномерность температур в зоне горения,

- не обеспечивает ремонтопригодность форсунок,

Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков прототипа;

Поставленная задача в целом достигается тем, что:

Для обеспечения надежность в работе и высокий ресурс работы уплотнительный узел закреплен в отверстии корпуса завихрителя приваркой кольца к корпусу завихрителя.

Для исключения отворачивания пробок из корпуса форсунки в состав форсунки введена шлицевая гайка, которая стопорится завальцовкой корпуса форсунки.

Для исключения локального перегрева кольцевой головки на верхней части кольцевой головки расположен ряд охлаждающих отверстий.

Для исключения отворачивания резьбовых гаек соединяющих горелки в кольцевой головке, между головкой кольцевой и резьбовой гайкой установлено контровочное кольцо.

Для исключения неравномерности температур в зоне горения в результате возникновения отрыва потока на кромках резьбовых гаек кромка резьбовой гайки имеет плавный вход.

Для обеспечения ремонтопригодности форсунок они выполнены разборными в их состав входят: корпус, газораспределительная втулка, уплотнительные кольца, корончатая гайка.

Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из исследованного заявителем уровня техники, следовательно, оно соответствует условиям патентоспособности «новизны» и «изобретательский уровень».

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:

На фиг. 1 представлен общий вид камеры сгорания;

на фиг. 2 – вид А на фиг.1 на завихритель со стороны форсунки;

на фиг.3 - элемент Б на фиг.1, размещение форсунки в корпусе завихрителя;

на фиг.4 – элемент В на фиг.1, уплотнительный узел.

Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус 1, на бобышках 2 которого закреплены фланцами 3 форсунки 4, концы 5 каждой форсунки 4 установлены в отверстии корпуса завихрителя 6, закрепленного в горелке 7, размещеной в кольцевой головке 8 жаровой трубы 9 путем затягивания резьбовой гайки 11. В завихрителе 6 установлен корпус 10 завихрителя, в котором размещен уплотнительный узел 12, закрепленный в отверстии корпуса завихрителя 6 приваркой опорного кольца 13. Кольцевая головка 8 на верхней части имеет ряд охлаждающих отверстий 14. Форсунка 4 содержит корпус 15, газораспределительную втулку 16, уплотнительные кольца 17, шлицевую гайку 18, которая стопорится развальцовкой корпуса 15 форсунки. Между головкой кольцевой 8 и резьбовой гайкой 11 установлено контровочное кольцо 19 которое стопорится путем развальцовки. На кромках резьбовых гаек 11 выполнен плавный вход 20. Во время работы камеры сгорания в составе газотурбинного двигателя уплотнительный узел 12 обеспечивает уплотнение в зазоре между корпусом 10завихрителя и газораспределительными втулками 16 форсунок 4. Это исключает соударения форсунок 4 о корпус 10 завихрителя 6 под действием вибраций и пульсаций давления.

Воздух, проходящий через отверстия 14 охлаждает кольцевую головку 8 и горелку 7.

Заявленная камера сгорания газотурбинного двигателя характеризуется наличием существенных конструктивных изменений по сравнению с известными аналогами, обеспечивающими конструкции возможность реализовать поставленные цели, а именно, форсунка содержит корпус, газораспределительную втулку, уплотнительные кольца, шлицевую гайку, которая стопорится завальцовкой корпуса форсунки, резьбовая гайка имеет плавный вход, на кольцевой головке расположен ряд охлаждающих отверстий, между головкой кольцевой и резьбовой гайкой установлено контровочное кольцо, уплотнительный узел закреплен в отверстии корпуса завихрителя приваркой опорного кольца к корпусу завихрителя.

Основываясь на изложенном выше представляется возможным сделать выводы о достижении заявленных целей, а именно:

- надежность в работе и высокий ресурс работы достигнут за счет того что уплотнительный узел закреплен в отверстии корпуса завихрителя приваркой кольца к корпусу завихрителя.

- исключение отворачивания пробок из корпуса форсунки достигнут за счет введения в состав форсунки шлицевой гайки, которая стопорится завальцовкой корпуса форсунки.

- исключение локального перегрева кольцевой головки достигнут за счет расположения ряда охлаждающих отверстий на верхней части кольцевой головки.

- исключение отворачивания резьбовых гаек соединяющих горелки в кольцевой головке, достигнут за счет установки контровочного кольца между головкой кольцевой и резьбовой гайкой.

- исключение неравномерности температур в зоне горения в результате возникновения отрыва потока на кромках резьбовых гаек достигнут за счет ввода плавного входа на кромке резьбовой гайки.

- ремонтопригодность форсунок достигнута за счет выполнения форсунок разборными и ввод в их состав: корпуса, газораспределительной втулки, уплотнительных колец, корончатой гайки.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявленное техническое решение обеспечивает в целом более эффективное использование по назначению, то есть заявленное техническое решение обеспечивает за счет внесения конструктивных изменений в конструкцию камеры сгорания газотурбинного двигателя их более эффективное использование в качестве привода нагнетателя газоперекачивающего агрегата или электрогенератора, а именно: надежное и технологичное более дешевое, так как повышает надежность камеры сгорания, а значит и ресурс двигателя в который она входит, упрощает сборку и ремонт.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна» предъявляемому к изобретениям.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень» предъявляемому к изобретениям, т.к. не является очевидным для специалиста.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость» предъявляемому к изобретениям, т.к. на КМПО изготовлен опытный образец, испытан на стендовом оборудовании и результаты испытаний показали реализацию поставленных целей.

Для исключения неравномерности температур в зоне горения в результате возникновения отрыва потока на кромках резьбовых гаек кромка резьбовой гайки имеет плавный вход.

Для обеспечения ремонтопригодности форсунок они выполнены разборными в их состав входят: корпус, газораспределительная втулка, уплотнительные кольца, корончатая гайка.

Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из исследованного заявителем уровня техники, следовательно, оно соответствует условиям патентоспособности «новизны» и «изобретательский уровень».

Заявляемое техническое решение поясняется чертежами: На фиг. 1 общий вид камеры сгорания; на фиг. 2 вид на завихритель со стороны форсунки; на фиг. 3 размещение форсунки в корпусе завихрителя; на фиг. 4 уплотнительный узел.

Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус 1, на бобышках 2 которого закреплены фланцами 3 форсунки 4, концы каждой форсунки 5 установлены в отверстии корпуса завихрителя 10, закрепленного в горелке 7 размещеной в кольцевой головке 8 жаровой трубы 9 путем затягивания резьбовой гайки 11. В завихрителе 6 установлен корпус завихрителя 10 в котором размещен уплотнительный узел 12, закрепленный в отверстии корпуса завихрителя 10 приваркой опорного кольца 13. Кольцевая головка 8 на верхней части имеет ряд охлаждающих отверстий 14. Форсунка 4 содержит корпус 15, газораспределительную втулку 16, уплотнительные кольца 17, шлицевую гайку 18, которая стопорится завальцовкой корпуса 15. Между головкой кольцевой 8 и резьбовой гайкой 11 установлено контровочное кольцо 19 которое стопорится путем завальцовки. На кромках резьбовых гаек 11 выполнен плавный вход 20. Во время работы камеры сгорания в составе газотурбинного двигателя уплотнительный узел 12 обеспечивает уплотнение в зазоре между корпусом завихрителя 10 и газораспределительной втулкой 16 форсунки 4. Это исключает соударения форсунки 4 о корпус завихрителя 10 под действием вибраций и пульсаций давления. Воздух, проходящий через отверстия 14 охлаждает кольцевую головку 8 и горелку 7.

Заявленная камера сгорания газотурбинного двигателя характеризуется наличием существенных конструктивных изменений по сравнению с известными аналогами, обеспечивающими конструкции возможность реализовать поставленные цели, а именно, форсунка содержит корпус, газораспределительную втулку, уплотнительные кольца, шлицевую гайку, которая стопорится завальцовкой корпуса форсунки, резьбовая гайка имеет плавный вход, на кольцевой головке расположен ряд охлаждающих отверстий, между головкой кольцевой и резьбовой гайкой установлено контровочное кольцо, уплотнительный узел закреплен в отверстии корпуса завихрителя приваркой опорного кольца к корпусу завихрителя.

Основываясь на изложенном выше представляется возможным сделать выводы о достижении заявленных целей, а именно:

- надежность в работе и высокий ресурс работы достигнут за счет того что уплотнительный узел закреплен в отверстии корпуса завихрителя приваркой кольца к корпусу завихрителя.

- исключение отворачивания пробок из корпуса форсунки достигнут за счет введения в состав форсунки шлицевой гайки, которая стопорится завальцовкой корпуса форсунки.

- исключение локального перегрева кольцевой головки достигнут за счет расположения ряда охлаждающих отверстий на верхней части кольцевой головки.

- исключение отворачивания резьбовых гаек соединяющих горелки в кольцевой головке, достигнут за счет установки контровочного кольца между головкой кольцевой и резьбовой гайкой.

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению, в частности к конструкциям камер сгорания газотурбинных двигателей, служащих для привода электрогенератора или нагнетателя газоперекачивающего агрегата. Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус, на бобышках которого закреплены фланцами топливные форсунки, конец каждой форсунки установлен в отверстии корпуса завихрителя, входящего в горелку, закрепленную в кольцевой головке при помощи резьбовой гайки, между концами каждой форсунки и корпусом завихрителя установлен уплотнительный узел. Форсунка содержит корпус, газораспределительную втулку, уплотнительные кольца, шлицевую гайку, которая стопорится завальцовкой корпуса форсунки, резьбовая гайка имеет плавный вход, на кольцевой головке расположен ряд охлаждающих отверстий, между головкой кольцевой и резьбовой гайкой установлено контровочное кольцо, уплотнительный узел закреплен в отверстии корпуса завихрителя приваркой опорного кольца к корпусу завихрителя. Изобретение позволяет повысить надежность, упростить конструкцию форсунки, сборку и ремонт. 4 ил.

Камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус, на бобышках которого закреплены фланцами топливные форсунки, конец каждой форсунки установлен в отверстии корпуса завихрителя, входящего в горелку, закрепленную в кольцевой головке при помощи резьбовой гайки, между концами каждой форсунки и корпусом завихрителя установлен уплотнительный узел, отличающаяся тем, что форсунка содержит корпус, газораспределительную втулку, уплотнительные кольца, шлицевую гайку, которая стопорится завальцовкой корпуса форсунки, резьбовая гайка имеет плавный вход, на кольцевой головке расположен ряд охлаждающих отверстий, между головкой кольцевой и резьбовой гайкой установлено контровочное кольцо, уплотнительный узел закреплен в отверстии корпуса завихрителя приваркой опорного кольца к корпусу завихрителя.