КОЛЬЦЕВОЙ СТАБИЛИЗАТОР ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЫ АВИАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2022 года по МПК F23R3/20 F02K3/10 

Изобретение относится к области авиадвигательной техники, а именно, к устройствам форсажных камер сгорания.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбран кольцевой стабилизатор форсажной камеры, содержащий корпус, выполненный в виде соединенных между собой кольцевого элемента и радиальных элементов, расположенные в проточной части, кольцевой топливный коллектор (см. патент RU 2366823 С1, МПК F02K 3/10, 10.09.2009).

Основными недостатками такого технического решения является сложность его ремонта, так как для замены одного экрана требуется снять весь кольцевой стабилизатор.

Задачей предлагаемого изобретения является исключение описаного выше недостатка с сохранением или улучшением эксплуатационных свойств как кольцевого стабилизатора, так форсажной камеры в целом.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного устройства, является повышение ремонтопригодности кольцевого стабилизатора за счет выполнения его разъемным из нескольких частей, а также увеличение ресурса кольцевого стабилизатора и деталей форсажной камеры, расположенных в непосредственной близости от последнего, за счет экранирования лучистого теплового потока за стабилизатор и его охлаждения, то есть за счет снижения их рабочей температуры, что повышает прочностные свойства применяемых для их изготовления материалов в работе. Это позволяет при ремонте проводить разборку только части кольцевого стабилизатора и снижать его температуру и окружающих деталей в работе, что повышает ремонтопригодность и ресурс кольцевого стабилизатора и форсажной камеры в целом.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что в известном кольцевом стабилизаторе форсажной камеры авиационного двигателя, содержащем корпус, выполненный в виде соединенных между собой кольцевого элемента и радиальных элементов, расположенных в проточной части, кольцевой топливный коллектор, согласно предложению, кольцевой топливный коллектор расположен в проточной части и закреплен на кольцевом элементе корпуса, последний выполнен разъемным из, по меньшей мере, трех сегментов, соседние из которых выполнены с возможностью фиксации друг относительно друга по торцам посредством соединения выступ - паз, при этом радиальные элементы размещены по одному на каждый сегмент, кольцевой элемент имеет стенки, образующие форму угла в плоскости, проходящей через ось кольцевого стабилизатора, при этом вершина угла направлена навстречу потоку и снабжена штуцерами подвода топлива, по одному на каждый сегмент, средствами крепления топливного коллектора, по одному на каждый сегмент, и средствами крепления стабилизатора к смежным элементам форсажной камеры, по меньшей мере, одним на один сегмент, при этом каждый сегмент кольцевого элемента снабжен окружным перфорированным экраном, жестко закрепленным внутри сегмента с образованием полости между окружным перфорированным экраном и внутренней поверхностью стенок сегмента, причем полости соседних сегментов сообщены друг с другом, каждый радиальный элемент имеет форму трапеции в поперечном сечении и снабжен торцевой стенкой на минимальном радиусе и радиальным перфорированным экраном, жестко закрепленным внутри радиального элемента с зазором с образованием полости между радиальным перфорированным экраном и внутренней поверхностью радиального элемента, причем полость последнего сообщена с полостью сегмента кольцевого элемента.

Общеизвестно, что стабилизаторы форсажных камер работают в условиях очень больших температур, что приводит к их частым поломкам и ограничению их ресурса в работе. Поэтому решения задач по снижению трудоемкости при их ремонте и снижению их рабочей температуры являются приоритетными.

Расположение кольцевого топливного коллектора в проточной части и закрепление его на кольцевом элементе корпуса позволяет отбирать топливо из кольцевого коллектора на нужды охлаждения корпуса, тем самым снижая его рабочую температуру, что повышает ресурс кольцевого стабилизатора и форсажной камеры в целом.

Выполнение корпуса разъемным из, по меньшей мере, трех сегментов, соседние из которых выполнены с возможностью фиксации друг относительно друга по торцам посредством соединения выступ - паз, позволяет в процессе ремонта производить разборку и замену только той части корпуса, которая этого требует, что повышает ремонтопригодность кольцевого стабилизатора и форсажной камеры в целом.

Размещение радиальных элементов по одному на каждый сегмент, а также выполнение кольцевого элемента со стенками, образующими форму угла в плоскости, проходящей через ось кольцевого стабилизатора, при этом направление вершины угла навстречу потоку, позволяет выполнить каждый сегмент обтекаемой формы и полым для возможности прокачивать топливо внутри него для охлаждения, что приводит к меньшему их нагреву в работе и повышает ресурс кольцевого стабилизатора и форсажной камеры в целом.

Снабжение вершины угла штуцерами подвода топлива, по одному на каждый сегмент, средствами крепления топливного коллектора, по одному на каждый сегмент, и средствами крепления стабилизатора к смежным элементам форсажной камеры, по меньшей мере, одним на один сегмент, позволяет обеспечить подвод топлива в каждый сегмент корпуса, надежное крепление кольцевого топливного коллектора на стабилизаторе и последнего в форсажной камере, что повышает ресурс кольцевого стабилизатора и форсажной камеры в целом.

Снабжение каждого сегмента кольцевого элемента окружным перфорированным экраном, жестко закрепленным внутри сегмента с образованием полости между окружным перфорированным экраном и внутренней поверхностью стенок сегмента, причем с обеспечением сообщения полостей соседних сегментов друг с другом, позволяет обеспечивать постоянную прокачку топлива через них, не давая ему застаиваться внутри сегментов и обеспечивая наименьший температурный градиент по кольцевому стабилизатору, что приводит к меньшему его нагреву в работе и повышает ресурс кольцевого стабилизатора и форсажной камеры в целом.

Выполнение каждого радиального элемента таким, что он имеет форму трапеции в поперечном сечении и снабжен торцевой стенкой на минимальном радиусе и радиальным перфорированным экраном, жестко закрепленным внутри радиального элемента с зазором с образованием полости между радиальным перфорированным экраном и внутренней поверхностью радиального элемента, причем полость последнего сообщена с полостью сегмента кольцевого элемента, позволяет обеспечивать постоянную прокачку топлива, не давая ему застаиваться внутри радиальных элементов и обеспечивая наименьший температурный градиент по ним, что приводит к меньшему их нагреву в работе и повышает ресурс кольцевого стабилизатора и форсажной камеры в целом.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен продольный разрез заявленного изобретения.

На фиг. 2 представлен вид А на кольцевой стабилизатор (по потоку газа).

На фиг. 3 представлено сечение по соединению выступ/паз близлежащих сегментов кольцевого стабилизатора.

На фиг. 4 увеличено представлено место В соединения выступ/паз близлежащих сегментов кольцевого стабилизатора.

В частном случае реализации кольцевой стабилизатор содержит кольцевой корпус 1, установленный внутри форсажной камеры авиационного двигателя и выполненный в виде кольцевого элемента 2 и радиальных элементов 3 (фиг. 1), расположенных в проточной части. А также кольцевой топливный коллектор 4, расположенный в проточной части перед кольцевым стабилизатором (фиг. 2) и закрепленный на кольцевом элементе 2 посредством проушин 5. В частном случае реализации последний состоит из одиннадцати сегментов 6, которые соединены друг с другом посредством соединения, обеспечивающего относительные перемещения в окружном направлении и ограничивающего осевые и радиальные перемещения. Для этого на одном из торцов части кольцевого элемента каждого сегмента 6 выполнен паз 7, а на втором торце выполнен выступ 8 (фиг. 2). При этом смежные сегменты 6 установлены друг относительно друга с перехлестом, а выступ 8 располагается в пазах 7 (фиг. 3, 4). Кольцевой элемент 2 имеет стенки 9, образующие форму острого угла со скругленной вершиной в плоскости, проходящей через ось кольцевого стабилизатора. При этом вершина угла направлена навстречу потоку и снабжена штуцерами 10 подвода топлива. Кольцевой стабилизатор закреплен на смежных элементах форсажной камеры посредством средств крепления стабилизатора 11, каждый из которых выполнен в виде двух проушин. В частном случае реализации каждый сегмент 6 содержит часть кольцевого элемента 2, один радиальный элемент 3, один штуцер 10 подвода топлива, одну проушину 5 и одно средство крепления стабилизатора 11. Притом каждый сегмент 6 кольцевого элемента 2 снабжен окружным перфорированным экраном 12 (фиг. 1), жестко закрепленным внутри кольцевого элемента 2 с образованием полости 13 между окружным перфорированным экраном 12 и внутренней поверхностью стенок 9. Полости 13 соседних сегментов 6 сообщены между собой через торцы. Каждый радиальный элемент 3 имеет форму трапеции в поперечном сечении и снабжен торцевой стенкой 14 на минимальном радиусе и радиальным перфорированным экраном 15 (фиг. 1), жестко закрепленным внутри радиального элемента 3 с зазором, образующим полость 16 между ними. Последняя сообщается с полостью 13 соответствующего сегмента 6 (фиг. 1). В частности, окружные перфорированные экраны 12 и радиальные перфорированные экраны 15 закреплены при помощи клепок. В частном случае реализации кольцевой топливный коллектор 4 выполнен разборным из секторов, количество которых равно количеству сегментов 6. При этом последний дополнительно соединен с кольцевым элементом 2 посредством штуцеров 10 подвода топлива в его полость 13.

При сборке заявленного устройства на каждый сегмент 6 устанавливают окружной перфорированный экран 12 и радиальный перфорированный экран 15 посредством клепок. После чего из сегментов 6 собирают корпус 1 и устанавливают на него разборный кольцевой топливный коллектор 4. После этого собранную конструкцию устанавливают в форсажную камеру и крепят за средства крепления стабилизатора 11.

При ремонте существует возможность снять один или несколько сегментов 6, не снимая кольцевой стабилизатор с форсажной камеры. Для этого отсоединяют часть топливного коллектора 4 от штуцера 10 подвода топлива и проушины 5, непосредственно установленную на требующем ремонта сегменте 6. Отсоединяют последний от форсажной камеры по его средству крепления стабилизатора 11. За счет податливости конструкции смещают в окружном направлении сегмент 6 сначала в одну сторону, размыкая его соединение с соседним сегментом 6 и смещая его в поперечном направлении от прежнего его положения. Затем смещают его в противоположном направлении, размыкая его соединение со вторым соседним сегментом 6. Установка нового сегмента 6 осуществляется в обратном порядке.

В работе кольцевой стабилизатор расположен в требуемом месте проточной части для формирования потока газа вокруг себя требуемым образом. В момент включения форсажа в топливный коллектор 4 Подается топливо, из которого оно попадает в полость 13 кольцевого элемента 2 посредством штуцеров 10 подвода топлива. Из последней топливо попадает в сообщающиеся с ней полости 16 каждого радиального элемента 3. Далее топливо попадает в проточную часть через перфорацию окружного перфорированного экрана 12 и радиального перфорированного экрана 15, что снижает рабочую температуру кольцевого стабилизатора.

Охлаждение топливом корпуса 1 и его сегментарное исполнение позволяет повысить ремонтопригодность и ресурс кольцевого стабилизатора и форсажной камеры в целом.

Изобретение относится к области авиадвигательной техники, а именно к устройствам форсажных камер сгорания. Кольцевой стабилизатор форсажной камеры авиационного двигателя содержит корпус, выполненный в виде соединенных между собой кольцевого элемента и радиальных элементов, кольцевой топливный коллектор, расположенный в проточной части и закрепленный на кольцевом элементе, выполненном разъемным из по меньшей мере трех сегментов, соседние из которых выполнены с возможностью фиксации относительно друг друга по торцам посредством соединения выступ-паз. Радиальные элементы размещены по одному на каждый сегмент, кольцевой элемент имеет стенки, образующие форму угла в плоскости, проходящей через ось кольцевого стабилизатора, при этом вершина угла направлена навстречу потоку и снабжена штуцерами подвода топлива, по одному на каждый сегмент, средствами крепления топливного коллектора, по одному на каждый сегмент, и средствами крепления стабилизатора к смежным элементам форсажной камеры, по меньшей мере одним на один сегмент. Каждый сегмент кольцевого элемента снабжен окружным перфорированным экраном, жестко закрепленным внутри сегмента с образованием полости между экраном и внутренней поверхностью стенок сегмента. Полости соседних сегментов сообщены друг с другом, каждый радиальный элемент имеет форму трапеции в поперечном сечении и снабжен торцевой стенкой на минимальном радиусе и радиальным перфорированным экраном, жестко закрепленным внутри радиального элемента с зазором с образованием полости между радиальным перфорированным экраном и внутренней поверхностью радиального элемента, причем полость последнего сообщена с полостью сегмента кольцевого элемента. Достигается повышение ремонтопригодности кольцевого стабилизатора, увеличение ресурса кольцевого стабилизатора и деталей форсажной камеры. 4 ил.

Кольцевой стабилизатор форсажной камеры авиационного двигателя, содержащий корпус, выполненный в виде соединенных между собой кольцевого элемента и радиальных элементов, расположенных в проточной части, кольцевой топливный коллектор, отличающийся тем, что кольцевой топливный коллектор расположен в проточной части и закреплен на кольцевом элементе корпуса, последний выполнен разъемным из по меньшей мере трех сегментов, соседние из которых выполнены с возможностью фиксации относительно друг друга по торцам посредством соединения выступ-паз, при этом радиальные элементы размещены по одному на каждый сегмент, кольцевой элемент имеет стенки, образующие форму угла в плоскости, проходящей через ось кольцевого стабилизатора, при этом вершина угла направлена навстречу потоку и снабжена штуцерами подвода топлива, по одному на каждый сегмент, средствами крепления топливного коллектора, по одному на каждый сегмент, и средствами крепления стабилизатора к смежным элементам форсажной камеры, по меньшей мере одним на один сегмент, при этом каждый сегмент кольцевого элемента снабжен окружным перфорированным экраном, жестко закрепленным внутри сегмента с образованием полости между окружным перфорированным экраном и внутренней поверхностью стенок сегмента, причем полости соседних сегментов сообщены друг с другом, каждый радиальный элемент имеет форму трапеции в поперечном сечении и снабжен торцевой стенкой на минимальном радиусе и радиальным перфорированным экраном, жестко закрепленным внутри радиального элемента с зазором с образованием полости между радиальным перфорированным экраном и внутренней поверхностью радиального элемента, причем полость последнего сообщена с полостью сегмента кольцевого элемента.