Горелка кольцевой камеры сгорания Российский патент 2025 года по МПК F23R3/28 

Изобретение относится к горелкам камер сгорания газотурбинных двигателей, работающих преимущественно на газообразном топливе.

Известна кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя по патенту на изобретение РФ №2767679 сущность заключается в том, камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус, на бобышках которого закреплены фланцами топливные форсунки, конец форсунки установлен в отверстии корпуса завихрителя (горелки) закрепленную в кольцевой головке при помощи резьбовой гайки, между концами каждой форсунки и корпусом завихрителя (горелки) установлен уплотнительный узел. Недостатком данной конструкции является:

Не обеспечение безотрывного подвода воздуха к завихрителю

Не достаточное охлаждение горелки приводящее к ее перегреву

Известна кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя по патенту на изобретение РФ №2670858, сущность которого заключается в том, что камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус, на бобышках которого закреплены фланцами топливные форсунки, концы форсунок установлены в отверстии корпусов завихрителей (горелок) размещающихся в кольцевой головке.

Недостатками известной камеры сгорания являются перегрев кольцевой головки.

Известно горелочное устройство камеры сгорания ГТД РФ 2746347, содержащее корпус, включающий входную часть, камеру смешения и выходное сопло, топливную форсунку, закрепленную фланцами к обечайке камеры сгорания, выходной срез топливной форсунки установлен во входную часть корпуса, между выходным срезом топливной форсунки и корпусом установлен уплотнительный узел, корпус установлен в кольцевую головку жаровой трубы камеры сгорания, при этом в камере смешения расположены по окружности тангенциальные пазы и осесимметричные отверстия, в корпусе в выходной части сопла выполнены два концентрично расположенных канала, на входе сообщенные с каналом подачи воздуха, а на выходе которых, в полости жаровой трубы, расположены защитные экранирующие поверхности.

Недостатком данной конструкции является не обеспечение высокой полноты сгорания топливного газа.

-высокие концентрации оксидов азота и окислов углерода в продуктах сгорания 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 РФ №2160416 сущность заключается в том, что камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая, корпус горелки, топливную форсунку закрепленную фланцами к обечайке камеры сгорания, конец форсунки установлен в отверстие корпуса горелки, корпус горелки установлен в кольцевую головку и закреплен резьбовой гайкой, между концом форсунки и корпусом горелки установлен уплотнительный узел

Недостатками известной камеры сгорания являются:

-перегрев горелок камеры сгорания.

-высокие концентрации оксидов азота и окислов углерода в продуктах сгорания камеры сгорания.

- низкое качество смешения топлива с воздухом.

Кроме указанного, известное техническое решение, так же как и предыдущий аналог:

- не исключает перегрев горелок,

- не обеспечивает низкой концентрации оксидов азота и окислов углерода,

-не обеспечивает высокого качества смешения топлива с воздухом,

- не обеспечивает безотрывного подвода воздуха на входе в горелку.

- не обеспечивает высокой полноты сгорания топливного газа.

Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно:

- исключение перегрева горелок,

- обеспечение низкой концентрации оксидов азота и окислов углерода,

- обеспечение высокого качества смешения топлива с воздухом,

- обеспечение безотрвыности подвода воздуха на входе в горелку,

- обеспечить высокую полноту сгорания газа.

Сущностью заявленного технического решения является, горелка кольцевой камеры сгорания, содержащая, корпус горелки, топливную форсунку, закрепленную фланцами к обечайке камеры сгорания, конец форсунки установлен в отверстие корпуса горелки, корпус горелки установлен в кольцевую головку и закреплен резьбовой гайкой, между концом форсунки и корпусом горелки установлен уплотнительный узел. Предложенная горелка характеризуется некоторыми конструктивными особенностями: топливная форсунка содержит кольцевой ресивер с отверстиями нанесенными на внутренней стенке, внутреннее и наружное сопла в виде цилиндров, на выходе из внутреннего сопла установлен распылитель круглой формы с перфорационными отверстиями, на стенке наружного сопла нанесено три ряда отверстий, между наружным и внутренним соплом сформирован кольцевой канал, внутренняя стенка ресивера содержит кольцевую проточку в которую установлен завихритель имеющий обтекаемую центральную втулку, корпус горелки содержит кольцевой бурт, к которому приварен сопловой насадок, форма которого может быть в виде диффузора, конфузора, цилиндра.

Поставленная задача в целом достигается тем, что:

Для исключения перегрева горелок на стенке наружного сопла нанесено три ряда отверстий, между наружным и внутренним соплом сформирован кольцевой канал.

Для обеспечения низкой концентрации оксидов азота и окислов углерода в продуктах сгорания топливная форсунка содержит кольцевой ресивер с отверстиями, нанесенными на внутренней стенке, внутреннее и наружное сопла выполнены в виде цилиндров, на выходе из внутреннего сопла установлен распылитель круглой формы с перфорационными отверстиями.

Для обеспечения высокого качества смешения топлива с воздухом топливная форсунка содержит кольцевой ресивер с отверстиями нанесенными на внутренней стенке, внутреннее и наружное сопла в виде цилиндров, на выходе из внутреннего сопла установлен распылитель круглой формы с перфорационными отверстиями, внутренняя стенка ресивера содержит кольцевую проточку в которую установлен завихритель имеющий обтекаемую центральную втулку, корпус горелки содержит кольцевой бурт, к которому приварен сопловой насадок, форма которого может быть в виде диффузора, конфузора, цилиндра.

Для обеспечения безотрвыности подвода воздуха на входе в горелку внутренняя стенка ресивера содержит кольцевую проточку, в которую установлен завихритель имеющий обтекаемую центральную втулку, что приводит к беспрепятственному поступлению воздуха без возникновения отрывов потока.

Для обеспечения высокой полноты сгорания газа корпус горелки содержит кольцевой бурт, к которому приварен сопловой насадок, форма которого может быть в виде диффузора, конфузора, цилиндра.

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 чертежом: На фиг. 1 представлен продольный разрез горелки кольцевой камеры сгорания;

1. Горелка кольцевой камеры сгорания, содержащая, корпус горелки 1, топливную форсунку 2 закрепленную фланцами 3 к обечайке камеры сгорания 4, конец форсунки установлен в отверстие 5 корпуса горелки 1, корпус горелки 1 установлен в кольцевую головку 6 и закреплен резьбовой гайкой 7, между концом топливной форсунки 2 и корпусом горелки 1 установлен уплотнительный узел 20.

Заявленная горелка кольцевой камеры сгорания характеризуется наличием существенных конструктивных изменений по сравнению с известными аналогами, обеспечивающими конструкции возможность реализовать поставленные цели, а именно, топливная форсунка содержит кольцевой ресивер 8 с отверстиями 9 нанесенными на внутренней стенке 10, внутреннее 11 и наружное 12 сопла в виде цилиндров, на выходе из внутреннего сопла установлен распылитель 13 круглой формы с перфорационными отверстиями 14, на стенке наружного сопла 12 нанесено три ряда отверстий 15, между наружным и внутренним соплом сформирован кольцевой канал 16, внутренняя стенка 10 ресивера 8 содержит кольцевую проточку 17 в которую установлен завихритель 18 имеющий обтекаемую центральную втулку 19, корпус горелки 1 содержит кольцевой бурт 21, к которому приварен сопловой насадок 22, форма которого может быть в виде диффузора, конфузора, цилиндра.

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

Исключен перегрев горелок тем, что на стенке наружного сопла нанесено три ряда отверстий, между наружным и внутренним соплом сформирован кольцевой канал.

Обеспечена низкая концентрация оксидов азота и окислов углерода в продуктах сгорания тем, что топливная форсунка содержит кольцевой ресивер с отверстиями нанесенными на внутренней стенке, внутреннее и наружное сопла выполнены в виде цилиндров, на выходе из внутреннего сопла установлен распылитель круглой формы с перфорационными отверстиями.

Обеспечено высокое качество смешения топлива с воздухом тем, что топливная форсунка содержит кольцевой ресивер с отверстиями нанесенными на внутренней стенке, внутреннее и наружное сопла в виде цилиндров, на выходе из внутреннего сопла установлен распылитель круглой формы с перфорационными отверстиями, внутренняя стенка ресивера содержит кольцевую проточку в которую установлен завихритель имеющий обтекаемую центральную втулку, корпус горелки содержит кольцевой бурт, к которому приварен сопловой насадок, форма которого может быть в виде диффузора, конфузора, цилиндра.

Обеспечена безотрвыность подвода воздуха на входе в горелку тем, что внутренняя стенка ресивера содержит кольцевую проточку, в которую установлен завихритель имеющий обтекаемую центральную втулку, что приводит к беспрепятственному поступлению воздуха без возникновения отрывов потока.

Обеспечена высокая полнота сгорания газа тем, что корпус горелки содержит кольцевой бурт, к которому приварен сопловой насадок, форма которого может быть в виде диффузора, конфузора, цилиндра.

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 конструкцию горелки, их более эффективное использование в камерах сгорания газотурбинных двигателей, работающих на газообразном топливе, а именно: исключает перегрев горелок, обеспечивает низкую концентрацию оксидов азота и окислов углерода, обеспечивает высокое качество смешения топлива с воздухом, обеспечивает безотрвыность подвода воздуха на входе в горелку, обеспечивает высокую полноту сгорания газа.

Поток воздуха (Фиг.1) пройдя через завихритель 18 имеющий обтекаемую центральную втулку 19 смешивается с топливным газом, выходящим из кольцевого ресивера 8 через отверстия 9 нанесенные на внутренней стенке 10 и попадает во внутреннее сопло 11. Получившаяся топливновоздушная смесь проходит к выходу из внутреннего сопла 11, в котором установлен распылитель 13 круглой формы с перфорационными отверстиями 14, через которые топливновоздушная смесь выходит и попадает в сопловой насадок 22.

Другая часть воздуха проходит по стенке наружного сопла 12 и попадает во три ряда отверстий 15 затем движется в кольцевой канал 16 сформированный между наружным 12 и внутренним 11 соплом. Данный воздух проходит вдоль соплового насадка 22, форма которого может быть в виде диффузора, конфузора, цилиндра.

Изобретение относится к горелочным модулям камер сгорания газотурбинных двигателей, работающих преимущественно на газообразном топливе различного состава. Горелка кольцевой камеры сгорания содержит корпус горелки, топливную форсунку, закрепленную фланцами к обечайке камеры сгорания, конец форсунки установлен в отверстие корпуса горелки, корпус горелки установлен в кольцевую головку и закреплен резьбовой гайкой, между концом форсунки и корпусом горелки установлен уплотнительный узел. Топливная форсунка содержит кольцевой ресивер с отверстиями, нанесенными на внутренней стенке, внутреннее и наружное сопла в виде цилиндров, на выходе из внутреннего сопла установлен распылитель круглой формы с перфорационными отверстиями, на стенке наружного сопла нанесено три ряда отверстий, между наружным и внутренним соплами сформирован кольцевой канал, внутренняя стенка ресивера содержит кольцевую проточку, в которую установлен завихритель, имеющий обтекаемую центральную втулку, корпус горелки содержит кольцевой бурт, к которому приварен сопловой насадок, форма которого может быть в виде диффузора, или конфузора, или цилиндра. Технический результат - исключение перегрева горелок, обеспечение низкой концентрации оксидов азота и окислов углерода, обеспечение высокого качества смешения топлива с воздухом, обеспечение безотрывности подвода воздуха на входе в горелку, обеспечение высокой полноты сгорания газа. 1 ил.

Горелка кольцевой камеры сгорания, содержащая корпус горелки, топливную форсунку, закрепленную фланцами к обечайке камеры сгорания, конец форсунки установлен в отверстие корпуса горелки, корпус горелки установлен в кольцевую головку и закреплен резьбовой гайкой, между концом форсунки и корпусом горелки установлен уплотнительный узел, отличающаяся тем, что топливная форсунка содержит кольцевой ресивер с отверстиями, нанесенными на внутренней стенке, внутреннее и наружное сопла в виде цилиндров, на выходе из внутреннего сопла установлен распылитель круглой формы с перфорационными отверстиями, на стенке наружного сопла нанесено три ряда отверстий, между наружным и внутренним соплами сформирован кольцевой канал, внутренняя стенка ресивера содержит кольцевую проточку, в которую установлен завихритель, имеющий обтекаемую центральную втулку, корпус горелки содержит кольцевой бурт, к которому приварен сопловой насадок, форма которого может быть в виде диффузора, конфузора, цилиндра.