ГАЗОГЕНЕРАТОР Российский патент 2024 года по МПК F02K9/64 

Изобретение относится к области жидкостных ракетных двигателей (ЖРД), а именно к газогенераторам, генерирующим 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, содержит камеру и смесительную головку, состоящую из корпуса, на торцах которого закреплены огневое и наружное днища, коллектора окислителя, установленного на наружной цилиндрической поверхности корпуса, при этом между корпусом и огневым днищем равномерно расположены по концентрическим окружностям двухкомпонентные форсунки, состоящие из наконечника с профилированным осевым каналом для подачи горючего и наклонными отверстиями для подачи окислителя, расположенными в его выходной части, и форкамеры, представляющей собой втулку во входной части которой выполнены тангенциальные отверстия для подачи окислителя, отличающийся тем, что между форсунок на огневом днище закреплены распылители окислителя, выполненные в виде трубок, заглушенных в выходной части и на цилиндрической поверхности которых выполнены радиальные отверстия, при этом заглушенные концы и цилиндрические части с отверстиями распылителей расположены в полости камеры, в которую также поступают продукты сгорания топлива из форкамер.

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 - вид снизу на газогенератор; на фиг. 3 - разрез А-А - продольный разрез смесительной головки, на фиг. 4 - выносной элемент Б - продольный разрез смесительной головки, на фиг. 5 - разрез В-В - поперечный разрез двухкомпонентной форсунки.

Газогенератор содержит камеру 1 и смесительную головку 2.

Смесительная головка 2 состоит из корпуса 3, коллектора окислителя 4, наружного днища 5, огневого днища 6, двухкомпонентных форсунок 7 и распылителей окислителя 8.

Двухкомпонентная форсунка 7 состоит из наконечника 9 с профилированным осевым каналом 10, предназначенным для подачи горючего, и наклонными отверстиями 11, расположенными в его выходной части и предназначенными для подачи окислителя, и форкамеры 12, представляющей собой втулку, во входной части которой выполнены тангенциальные отверстия 13 через которые осуществляется подача окислителя.

Распылители окислителя 8, закрепленные на огневом днище 6, расположены между двухкомпонентных форсунок 7 и выполнены в виде трубок, заглушенных в выходной части и на цилиндрической поверхности которых выполнены радиальные отверстия 14. При этом заглушенные концы и цилиндрические части с отверстиями распылителей окислителя 8 расположены в полости камеры 1, в которую также поступают продукты сгорания топлива из форкамер 12.

Предложенный газогенератор работает следующим образом.

Горючее поступает в полость, образованную наружным днищем 5 и корпусом 3 где оно равномерно распределяется по двухкомпонентным форсункам 7. Через профилированный осевой канал 10 в наконечнике 9 двухкомпонентной форсунки 7 горючее направляется в форкамеру 12.

Окислитель (избыточный компонент топлива) поступает в коллектор окислителя 4 и далее в полость, образованную огневым днищем 6 и корпусом 3, из которой его основная часть направляется в распылители окислителя 8, а оставшаяся часть через наклонные отверстия 11 и тангенциальные отверстия в форкамеры 12.

В форкамерах 12 горючее смешивается с окислителем и сгорает, образуя при этом высокотемпературные продукты сгорания топлива. При этом окислитель, поступающий в форкамеры 12 через тангенциальные отверстия 13, образует пелену, защищающую стенки форкамеры 12 от воздействия высокотемпературных продуктов сгорания топлива, следовательно, и прогара.

Во внутренней полости камеры 1 высокотемпературные продукты сгорания топлива, поступающие из форкамер 12, охлаждаются и перемешиваются с окислителем, поступающим из радиальных отверстий 14, выполненных в распылителях окислителя 8.

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 и смесительную головку, состоящую из корпуса, на торцах которого закреплены огневое и наружное днища, коллектора окислителя, установленного на наружной цилиндрической поверхности корпуса. Между корпусом и огневым днищем равномерно расположены по концентрическим окружностям двухкомпонентные форсунки, состоящие из наконечника с профилированным осевым каналом для подачи горючего и наклонными отверстиями для подачи окислителя, расположенными в его выходной части, и форкамеры. Форкамера представляет собой втулку, во входной части которой выполнены тангенциальные отверстия для подачи окислителя. Между форсунками на огневом днище закреплены распылители окислителя, выполненные в виде трубок, заглушенных в выходной части. На цилиндрической поверхности трубок выполнены радиальные отверстия. Заглушенные концы и цилиндрические части с отверстиями распылителей расположены в полости камеры, в которую также поступают продукты сгорания топлива из форкамер. 5 ил.

Газогенератор содержит камеру и смесительную головку, состоящую из корпуса, на торцах которого закреплены огневое и наружное днища, коллектора окислителя, установленного на наружной цилиндрической поверхности корпуса, при этом между корпусом и огневым днищем равномерно расположены по концентрическим окружностям двухкомпонентные форсунки, состоящие из наконечника с профилированным осевым каналом для подачи горючего и наклонными отверстиями для подачи окислителя, расположенными в его выходной части, и форкамеры, представляющей собой втулку, во входной части которой выполнены тангенциальные отверстия для подачи окислителя, отличающийся тем, что между форсунками на огневом днище закреплены распылители окислителя, выполненные в виде трубок, заглушенных в выходной части и на цилиндрической поверхности которых выполнены радиальные отверстия, при этом заглушенные концы и цилиндрические части с отверстиями распылителей расположены в полости камеры, в которую также поступают продукты сгорания топлива из форкамер.