ГАЗОГЕНЕРАТОР Российский патент 2022 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, содержащий камеру сгорания, смесительную головку, в которой установлена штыревая форсунка, балластировочную решетку, состоящую из втулок, установленных с кольцевыми зазорами и соединенными между собой перепускными каналами, отличающийся тем, что в выходной части каждой втулки балластировочной решетки выполнены наклонные отверстия, и содержит балластировочную камеру и коллектор, соединенный с камерой сгорания и балластировочной решеткой.

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.

Газогенератор содержит камеру сгорания 1, смесительную головку 2, в которой установлена штыревая форсунка 3, балластировочную решетку 4, балластировочную камеру 5 и коллектор 6.

Балластировочная решетка 5 состоит из втулок 7 установленных с кольцевыми зазорами 8 и соединенными между собой перепускными каналами 9, при этом в выходной части каждой втулки 7 выполнены наклонные отверстия 10.

Предложенный газогенератор работает следующим образом.

Горючее поступает в штыревую форсунку 3.

Окислитель поступает в коллектор 6 из которого его основная часть, направляется в балластировочную решетку 4, а оставшаяся часть - через камеру сгорания 1 и смесительную головку 2 в штыревую форсунку 3.

В камере сгорания 1 окислитель и горючее, поступающие через штыревую форсунку 3, смешиваются и сгорают.

Образовавшиеся высокотемпературные продукты сгорания компонентов топлива направляются через кольцевые зазоры 8, образованными втулками 7 балластировочной решетки 4 в балластировочную камеру 5, где они охлаждаются и перемешиваются с окислителем, поступающим через наклонные отверстия 10.

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 сгорания, смесительную головку, в которой установлена штыревая форсунка, балластировочную решетку, состоящую из втулок, установленных с кольцевыми зазорами и соединенных между собой перепускными каналами, при этом в выходной части каждой втулки выполнены наклонные отверстия, балластировочную камеру и коллектор, соединенный с камерой сгорания и балластировочной решеткой. Изобретение обеспечивает повышение однородности температурного поля генераторного газа и давлений за счет повышения качества смесеобразования. 2 ил.

Газогенератор, содержащий камеру сгорания, смесительную головку, в которой установлена штыревая форсунка, балластировочную решетку, состоящую из втулок, установленных с кольцевыми зазорами и соединенных между собой перепускными каналами, отличающийся тем, что в выходной части каждой втулки балластировочной решетки выполнены наклонные отверстия, и содержит балластировочную камеру и коллектор, соединенный с камерой сгорания и балластировочной решеткой.