Двухтопливная камера сгорания Российский патент 2024 года по МПК F23R3/36 

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и, в частности, к конструкциям камер сгорания газотурбинных двигателей служащих для привода электрогенератора или нагнетателя газоперекачивающего агрегата работающих на двух видах топлива жидком и газообразном.

Известна (Патент РФ №2103611) кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая многофорсуночную головку, соединенную с кожухами для вторичного воздуха с продуктами сгорания, кольцевой топливный коллектор, форсунки.

Недостатком данной камеры сгорания является то, что данная камера сгорания не может работать на жидком и газообразном топливе одновременно.

Не обеспечивает перехода от жидкого к газовому топливу и обратно без перемонтажа форсунок и переоборудования топливной системы.

Известна (Патент РФ №2612231) камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая внешний корпус, жаровую трубу и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и топливный коллектор, соединенный с плитой и установленный в воздушной полости перед форсуночной плитой, полость которого соединена с одной стороны с топливопроводом, а с другой топливными каналами с форсуночными модулями, содержащими струйную топливную форсунку и каналы подвода и закрутки воздуха.

К недостаткам данной камеры сгорания можно отнести то, что она не обеспечивает розжиг при помощи жидкого и газообразного топлива.

К недостаткам данной камеры сгорания можно отнести не возможность работы на двух видах топлива.

Не имеет возможности перехода с одного вида топлива на другой (жидкое -газообразное)

Из статьи Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета № 3(45) 2014 г. авторов А. В. Бубенцов, Д. К. Василюк, П. А. Голубев, Р. Е. Кириченко, В. А. Ташкинов, Б. В. Шошин известна малоэмиссионой двухтопливной камеры сгорания состоящая из корпуса, прямоточной жаровой трубы, фронтового устройства включающего в себя горелки закрепляемая на корпусе камеры сгорания содержащие двухъярусные форсунки.

Имеется загромождение проточной части фронтового устройства корпусом горелки закрепленном к корпусу камеры сгорания.

Из исследованного уровня техники выявлено техническое решение, совпадающее с заявленным техническим решением по совокупности признаков и достигаемому техническому результату по патенту на изобретение: камера сгорания (Патент РФ № 2493495) сущность заключается в том, что камера сгорания содержит корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсунками и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсунками.

Известное техническое решение, также как и предыдущие аналоги:

Не обеспечивает розжиг камеры сгорания при помощи жидкого и газообразного видах топлива.

Не обеспечивает работу на двух видах топлива одновременно

Не обеспечивает перехода от жидкого к газовому топливу и обратно без перемонтажа форсунок и переоборудования топливной системы.

Не обеспечивает низкие выбросы оксидов азота (менее 150мг/нм³)

Сущностью заявленного технического решения является, то что камера сгорания содержит корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсунками и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсунками.

Предложенная двухтопливная камера сгорания характеризуется некоторыми конструктивными особенностями: содержит два основных топливных коллектора, форсунка имеет центральный канал подвода жидкого топлива и канал с боковым подводом газообразного топлива, на корпусе камеры сгорания расположены два воспламенителя, один работает на газообразном топливе, второй на дизельном топливе, плита жаровой трубы содержит две раздельные топливные полости, форсунки в плите расположены в шахматном порядке.

Поставленная задача в целом достигается тем, что:

Для обеспечения розжига камеры сгорания при помощи жидкого и газообразного видах топлива на корпусе расположены два воспламенителя, один работает на газообразном топливе, второй на дизельном топливе.

Для обеспечения работы на двух видах топлива одновременно камера содержит два основных топливных коллектора, форсунка имеет центральный канал подвода жидкого топлива и канал с боковым подводом газообразного топлива, плита жаровой трубы содержит две раздельные топливные полости.

Для обеспечения перехода от жидкого к газовому топливу и обратно без перемонтажа форсунок и переоборудования топливной системы камера содержит два основных топливных коллектора, плита жаровой трубы содержит две раздельные топливные полости.

Для обеспечения низких выбросов оксидов азота и окислов углерода (менее 150мг/нм³) форсунки в плите расположены в шахматном порядке, что позволяет интенсифицировать процессы в зоне горения.

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 продольный разрез двухтопливной камеры сгорания; на фиг. 2 схема расположения форсунок и воспламенителей, на фиг. 3 вид на центральный канал подвода жидкого топлива и канал с боковым подводом газообразного топлива форсунки.

Двухтопливная камера сгорания содержит корпус 1, жаровую трубу 2, имеющую внешнюю 3 и внутреннюю 4 стенки и плиту 5 кольцевой формы с установленными на ней форсунками 6 и основной топливный коллектор 7, соединенный с плитой 5, полость которого соединена топливными каналами с форсунками 6.

Заявленная двухтопливная камера сгорания характеризуется наличием существенных конструктивных изменений по сравнению с известными аналогами, обеспечивающими конструкции возможность реализовать поставленные цели, а именно, содержит два основных топливных коллектора 7, 8, форсунка 6 имеет центральный канал 9 подвода жидкого топлива и канал 10 с боковым подводом газообразного топлива, на корпусе 1 расположены два воспламенителя 11,12, один 11 работает на газообразном топливе, второй 12 на дизельном топливе, плита 5 жаровой трубы 2 содержит две раздельные топливные полости 13,14, форсунки 6 в плите 5 расположены в шахматном порядке.

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

Обеспечен розжиг камеры сгорания при помощи жидкого и газообразного видах топлива тем, что на корпусе камеры сгорания расположены два воспламенителя, один работает на газообразном топливе, второй на дизельном топливе.

Обеспечена работа на двух видах топлива одновременно тем, что камера содержит два основных топливных коллектора, форсунка имеет центральный канал подвода жидкого топлива и канал с боковым подводом газообразного топлива, плита жаровой трубы содержит две раздельные топливные полости.

Обеспечен переход от жидкого к газовому топливу и обратно без перемонтажа форсунок и переоборудования топливной системы тем, что камера содержит два основных топливных коллектора, плита жаровой трубы содержит две раздельные топливные полости.

Обеспечены низкие выбросы оксидов азота и окислов углерода (менее 150мг/нм³) тем, что форсунки в плите расположены в шахматном порядке, что позволяет интенсифицировать процессы в зоне горения.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявленное техническое решение обеспечивает в целом более эффективное использование по назначению, то есть заявленное техническое решение обеспечивает за счёт внесения конструктивных изменений в размещении воспламенителей, установке двухосновных топливных коллекторов, форсунки с двумя каналами их более эффективное использование в двухтопливных камерах сгорания газотурбинных двигателей, а именно: обеспечен розжиг камеры сгорания при помощи жидкого и газообразного видах топлива, обеспечена работа на двух видах топлива одновременно, обеспечен переход от жидкого к газовому топливу и обратно без перемонтажа форсунок и переоборудования топливной системы, обеспечены низкие выбросы оксидов азота и окислов углерода.

Воздуха (Фиг.1.) попадает в двухтопливную камеру сгорания и разделяется на два потока. Первый поток проходит через лопатками форсунок 6. Второй проходит в жаровую трубу 2, через внешнюю 3 и внутреннюю 4 стенки.

При работе на жидком топливе:

Жидкое топливо из основного топливного коллектора 7 поступает в топливную полость 13 плиты 5, а затем в центральный канал 9 форсунки 6. (Фиг.3.) На выходе из форсунки движется смесь воздуха и жидкого топлива, которая подается в жаровую трубу 2., где воспламеняется воспламенителем 12 расположенном на корпусе 1. (Фиг.2.)

При работе на газообразном топливе:

Газообразное топливо из основного топливного коллектора 8 поступает в топливную полость 14 плиты 5, а затем в канал 10 с боковым подводом газообразного топлива форсунки 6. (Фиг.3.) На выходе из форсунки движется смесь воздуха и газообразного топлива, которая подается в жаровую трубу 2., где воспламеняется воспламенителем 11 расположенном на корпусе 1. (Фиг.2.)

Расположенные в плите 5 в шахматном порядке форсунки 6 обеспечивают интенсификацию процессов в зоне горения, что приводит к снижению выбросов оксидов азота и окислов углерода (Фиг.2.).

При особых условиях газообразное и жидкое топливо может подаваться в оба коллектора 7,8.

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и, в частности, к конструкциям камер сгорания газотурбинных двигателей служащих для привода электрогенератора или нагнетателя газоперекачивающего агрегата работающих на двух видах топлива жидком и газообразном. Двухтопливная камера сгорания содержит корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки. Плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсунками. Содержит два основных топливных коллектора, форсунка имеет центральный канал подвода жидкого топлива и канал с боковым подводом газообразного топлива. На корпусе расположены два воспламенителя, один работает на газообразном топливе, второй на дизельном топливе, плита жаровой трубы содержит две раздельные топливные полости, форсунки в плите расположены в шахматном порядке. Изобретение позволяет обеспечить розжиг камеры сгорания при помощи жидкого и газообразного видах топлива, переход от жидкого к газовому топливу и обратно без перемонтажа форсунок и переоборудования топливной системы, снизить выбросы оксидов азота 3 ил.

Двухтопливная камера сгорания, содержащая корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсунками, отличающаяся тем, что содержит два основных топливных коллектора, форсунка имеет центральный канал подвода жидкого топлива и канал с боковым подводом газообразного топлива, на корпусе расположены два воспламенителя, один работает на газообразном топливе, второй на дизельном топливе, плита жаровой трубы содержит две раздельные топливные полости, форсунки в плите расположены в шахматном порядке.