Одноконтурная горелка Российский патент 2024 года по МПК F23R3/14 

Предполагаемое изобретение предназначено для сжигания газа в тепло вырабатывающих устройствах относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей.

По патенту на изобретение известно горелочное устройство (RU №2370702), в котором тепловая мощность горелочного устройства регулируется подбором сопел с различными диаметрами отверстий.

Основным недостатком указанного устройства является отсутствие возможности регулировки расхода воздуха, проходящего через горелочное устройство.

По патенту на изобретение известна (RU 2 802 904) топливовоздушная форсунка которая содержит лопатки завихрителя имеющие два внутренних канала, первый канал ограничен стенкой смесительной втулки, второй канал сквозной, на стенках лопаток в районе первого канала по высоте расположены два ряда отверстий с каждой стороны, смесительная втулка сужающейся формы с переходом на диффузор, включающего лопаточный завихритель, смесительная втулка расположена внутри цилиндрической обоймы формирующей кольцевой канал в котором располагаются лопатки с противоположным углом закрутки относительно лопаток завихрителя, корпус форсунки полый выполнен цилиндрическим с переходом на конус с закругленным выходом, в центре закругленного выхода расположено сквозное отверстие, дросселирующая шайба с двумя кольцами перекрытия и равнорасположенными окнами. Форсунка так же содержит корончатую гайку.

Основным недостатком указанного устройства является

Отсутствие возможности регулировки расхода воздуха через завихритель.

Низкая полнота сгорания топлива в следствие высокой скорости в топливновоздушной смеси на выходе из горелки.

По патенту на изобретение известна (RU №2767678), топливовоздушная форсунка, содержащая корпус завихрителя включающего лопаточный завихритель, смесительную втулку, корпус форсунки содержащий внутренний канал с установленным распылителем, уплотнительные кольца, дросселирующую шайбу, корончатую гайку,

Недостатками данного изобретения являются:

- не обеспечивается возможности регулировки расхода воздуха через завихритель,

- не обеспечивает высокой полноты сгорания топлива,

- не обеспечивают низкой концентрации выбросов оксидов углерода,

- не обеспечивает высокое качество смешения топлива с воздухом.

Из исследованного уровня техники выявлено техническое решение патент на изобретение (RU №2493490), совпадающее с заявленным техническим решением как по совокупности совпадающих признаков, так и по назначению, а именно известна одноконтурная горелка, которая содержит завихритель, в полых лопатках которого выполнены отверстия подвода газа в межлопаточные полости завихрителя, сопло, пустотелый корпус, содержащий на внешней цилиндрической поверхности резьбу для соединения со шлицевой гайкой и отверстия подвода газа к сменной дроссельной шайбе, расположенной внутри корпуса, и далее к полым лопаткам завихрителя.

Характерными недостатками данного устройства являются:

Не надежность запуска и устойчивого горения камеры сгорания.

Отсутствие возможности регулировки расхода воздуха через завихритель.

Низкая полнота сгорания топлива в следствие высокой скорости в топливновоздушной смеси на выходе из горелки.

Завышение концентрации выбросов оксида углерода в продуктах сгорания (более 150мг/м³).

Не технологичность демонтажа сменной дроссельной шайбы.

Указанные выше недостатки в совокупности не позволяют реализовать цели, поставленные в заявленном решении, т.е.;

- не обеспечивает надежного запуска и устойчивого горения камеры сгорания,

- не обеспечивается возможности регулировки расхода воздуха через завихритель,

- не обеспечивает высокой полноты сгорания топлива,

- не обеспечивают низкой концентрации выбросов оксидов углерода,

- не обеспечивают технологичности демонтажа сменной дроссельной шайбы.

- не обеспечивает высокое качество смешения топлива с воздухом.

Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно;

- обеспечение надежного запуска и устойчивого горения камеры сгорания.

- обеспечение возможности регулировки расхода воздуха через завихритель.

- обеспечение высокой полноты сгорания топлива,

- обеспечение низкой концентрации выбросов оксидов углерода,

- обеспечение технологичности демонтажа сменной дроссельной шайбы.

- обеспечение высокого качества смешения топлива с воздухом,

Сущностью заявленного технического решения является то, что, Одноконтурная горелка содержит корпус завихрителя, завихритель, в полых лопатках которого выполнены отверстия подвода газа в межлопаточные полости завихрителя, сопло, пустотелый корпус, содержащий на внешней цилиндрической поверхности резьбу для соединения со шлицевой гайкой, сменную дроссельную шайбу. Предложенная одноконтурная горелка характеризуется некоторыми конструктивными особенностями: отверстия на лопатках завихрителя расположены диагонально по ширине лопатки и равномерно размещены по высоте лопатки с двукратным увеличением диаметра от основания к периферии лопатки, сменная дроссельная шайба имеет плоский паз и сквозное центральное отверстие устанавливается во внутренней полости пустотелого корпуса при помощи резьбового соединения, корпус завихрителя содержит резьбу при помощи которой на него установлена гайка с торцевым уступом перекрывающим часть завихрителя, на выходе из сопла установлен раструб имеющий плавно расширяющуюся форму, пустотелый корпус имеет десять равнорасположенных отверстий.

Таким образом, поставленная задача в целом достигается тем, что

Для обеспечения надежного запуска и устойчивого горения камеры сгорания на выходе из сопла установлен раструб, имеющий плавно расширяющуюся форму, что позволяет увеличить объем зоны обратных токов и снизить скорость топливновоздушной смеси.

Для обеспечения возможности регулировки расхода воздуха через завихритель, корпус завихрителя содержит резьбу, при помощи которой на него установлена гайка с торцевым уступом, перекрывающим часть завихрителя

Для обеспечения высокой полноты сгорания отверстия на лопатках завихрителя расположены диагонально по ширине лопатки и равномерно размещены по высоте лопатки с двукратным увеличением диаметра от основания к периферии лопатки, корпус завихрителя содержит резьбу, при помощи которой на него установлена гайка с торцевым уступом, перекрывающим часть завихрителя, на выходе из сопла установлен раструб, имеющий плавно расширяющуюся форму, вследствие чего обеспечивается высокая полнота сгорания топлива.

Для обеспечения низкой концентрации выбросов оксидов углерода, на выходе из сопла установлен раструб, имеющий плавно расширяющуюся форму, в результате чего увеличивается время пребывания газов в зоне горения и уменьшается концентрация оксидов углерода.

Для обеспечения технологичности демонтажа сменной дроссельной шайбы она имеет плоский паз и сквозное центральное отверстие устанавливается во внутренней полости пустотелого корпуса при помощи резьбового соединения,

Для обеспечения высокого качества смешения топлива с воздухом пустотелый корпус имеет десять равнорасположенных отверстий, отверстия на лопатках завихрителя расположены диагонально по ширине лопатки и равномерно размещены по высоте лопатки с двукратным увеличением диаметра от основания к периферии лопатки.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом:

Фиг. 1 - общий вид форсунки, продольный разрез.

Одноконтурная горелка (фиг. 1), содержит корпус завихрителя 1, завихритель 2, в полых лопатках 3 которого выполнены отверстия 4 подвода газа в межлопаточные полости завихрителя 2, сопло 5, пустотелый корпус 6, содержащий на внешней цилиндрической поверхности резьбу 7 для соединения со шлицевой гайкой 8, сменную дроссельную шайбу 9 Заявленная одноконтурная горелка характеризуется наличием существенных конструктивных изменений по сравнению с известными аналогами, обеспечивающими конструкции возможность реализовать поставленные цели, а именно,

отверстия 4 на лопатках 3 завихрителя 2 расположены диагонально по ширине лопатки и равномерно размещены по высоте лопатки с двукратным увеличением диаметра от основания к периферии лопатки, сменная дроссельная шайба 9 имеет плоский паз 10 и сквозное центральное отверстие 11 устанавливается во внутренней полости пустотелого корпуса 6 при помощи резьбового соединения 12, корпус завихрителя 1 содержит резьбу 13 при помощи которой на него установлена гайка 14 с торцевым уступом 15 перекрывающим часть завихрителя 2, на выходе из сопла 5 установлен раструб 16 имеющий плавно расширяющуюся форму, пустотелый корпус 6 имеет десять равнорасположенных отверстий 17.

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

Обеспечение надежного запуска и устойчивого горения камеры сгорания достигается тем, что на выходе из сопла установлен раструб, имеющий плавно расширяющуюся форму, что позволяет увеличить объем зоны обратных токов и снизить скорость топливновоздушной смеси.

Обеспечение возможности регулировки расхода воздуха через завихритель достигается тем, что корпус завихрителя содержит резьбу, при помощи которой на него установлена гайка с торцевым уступом, перекрывающим часть завихрителя.

Обеспечение высокой полноты сгорания достигается тем, что отверстия на лопатках завихрителя расположены диагонально по ширине лопатки и равномерно размещены по высоте лопатки с двукратным увеличением диаметра от основания к периферии лопатки, корпус завихрителя содержит резьбу при помощи которой на него установлена гайка с торцевым уступом перекрывающим часть завихрителя, на выходе из сопла установлен раструб имеющий плавно расширяющуюся форму, вследствие чего обеспечивается высокая полнота сгорания топлива.

Обеспечение низкой концентрации выбросов оксидов углерода достигается тем, что на выходе из сопла установлен раструб, имеющий плавно расширяющуюся форму, в результате чего увеличивается время пребывания газов в зоне горения и уменьшается концентрация оксидов углерода.

Обеспечение технологичности демонтажа сменной дроссельной шайбы достигается тем, что она имеет плоский паз и сквозное центральное отверстие устанавливается во внутренней полости пустотелого корпуса при помощи резьбового соединения,

Обеспечение высокого качества смешения топлива с воздухом достигается тем, что пустотелый корпус имеет десять равнорасположенных отверстий, отверстия на лопатках завихрителя расположены диагонально по ширине лопатки и равномерно размещены по высоте лопатки с двукратным увеличением диаметра от основания к периферии лопатки.

Поток воздуха (Фиг. 1.) движется через канал между торцевым уступом 15 гайки 14 и пустотелым корпусом 6. Проходит через лопатки 3 завихрителя 2.

Топливный газ поступает через десять равнорасположенных отверстий 17 в пустотелый корпус 6, проходит через сквозное центральное отверстие 11 в сменной дроссельной шайбе 9. Затем движется в полые лопатки 3 и выходит через отверстия 4 расположенные диагонально по ширине лопатки и равномерно размещенные по ее высоте лопатки с двукратным увеличением диаметра от основания к периферии

Топливный газ, прошедший через отверстия 4 смешивается с воздухом, подаваемым через лопатки 3 завихрителя 2. Полученная топливновоздушная смесь попадает во внутреннюю полость сопла 5 и движется дальше через раструб 16 имеющий плавно расширяющуюся форму.

В случае необходимости замены сменной дроссельной шайбы 9 производится демонтаж шлицевой гайки 8, инструментом, при помощи установки его в плоский паз 10 производится выкручивание дроссельной шайбы 9 и ее замена на другую имеющую иной диаметр сквозного центрального отверстия 11.

Изобретение относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей. В устройстве отверстия на лопатках завихрителя расположены диагонально по ширине лопатки и равномерно размещены по высоте лопатки с двукратным увеличением диаметра от основания к периферии лопатки, сменная дроссельная шайба имеет плоский паз и сквозное центральное отверстие, установленная во внутренней полости пустотелого корпуса при помощи резьбового соединения, корпус завихрителя содержит резьбу, при помощи которой на него установлена гайка с торцевым уступом, перекрывающим часть завихрителя, на выходе из сопла установлен раструб, имеющий плавно расширяющуюся форму, пустотелый корпус имеет десять равнорасположенных отверстий. Изобретение обеспечивает: надежный запуск и устойчивое горение камеры сгорания, возможность регулировки расхода воздуха через завихритель, высокую полноту сгорания топлива, низкую концентрацию выбросов оксидов углерода, технологичность демонтажа сменной дроссельной шайбы, высокое качество смешения топлива с воздухом. 1 ил.

Одноконтурная горелка содержит корпус завихрителя, завихритель, в полых лопатках которого выполнены отверстия подвода газа в межлопаточные полости завихрителя, сопло, пустотелый корпус, содержащий на внешней цилиндрической поверхности резьбу для соединения со шлицевой гайкой, сменную дроссельную шайбу, отличающийся тем, что отверстия на лопатках завихрителя расположены диагонально по ширине лопатки и равномерно размещены по высоте лопатки с двукратным увеличением диаметра от основания к периферии лопатки, сменная дроссельная шайба имеет плоский паз и сквозное центральное отверстие, установленная во внутренней полости пустотелого корпуса при помощи резьбового соединения, корпус завихрителя содержит резьбу, при помощи которой на него установлена гайка с торцевым уступом, перекрывающим часть завихрителя, на выходе из сопла установлен раструб, имеющий плавно расширяющуюся форму, пустотелый корпус имеет десять равнорасположенных отверстий.