Пламенная труба камеры сгорания газотурбинного двигателя Советский патент 1992 года по МПК F23R3/08 

фи.

Изобретение относится к газотурбостроению, в частности к камерам сгорания газотурбинных двигателей.

Известна конструкция двухстенной перфорированной пламенной трубы камеры сгорания, для охлаждения высоконагретой внутренней стенки которой используется комбинированный способ воздушного охлаждения, сочетающий внешний струйный обдув этой стенки системой импактных струй, истекающих с большой скоростью через перфорацию наружной стенки, и внутреннюю пристенную воздушно-заградительную завесу, образующуюся при истечении охлаждающего воздуха в объем камеры сгорания через собственную перфорацию внутренней стен,ки.

Однако в данной конструкции вследствие неравномерности тепловых потоков от факела внутренняя цилиндрическая стенка имеет неравномерное поле температур и, следовательно, обладает склонностью к короблению. Известна также конструкция двухстенной перфорированной плазменной трубы, в которой с целью компенсации ок- ружкых температурных неравномерностей и вызванных этим напряжений внутренняя стенка выполнена гофрированной.

Недостатками такой конструкции являются нескомпенсированность термических расширений вдоль пламенной Трубы (в направлении наибольшей неравномерности тепловых потоков от факела), а также наличие отверстий в теплонапряженной внутренней гофрированной стенке, что усложняет технологию ее изготовления и создает условия для концентраций напряжения в районе отверстий с последующим образованием трещин. Кроме того, значительная часть охлаждающего воздуха не принимает участия в создании внешней воздушно-заградительной завесы, а уходит по внутренним каналам гофров, ухудшая одновременно условия компактного обдува внутренней стенки.

Наиболее близкой к предлагаемой является пламенная труба камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая наружную гладкую перфорированную обечайку и внутреннюю обечайку, выполненную составной из коротких неперфорированных секций - телескопически вставленных друг в друга цилиндрических оболочек с Z-образными разделительными перегородками. Охлаждающий воздух, проходя через отверстия в наружной обечайке, с большой силой ударяется в оболочку под прямым углом. Затем охлаждающий воздух истекает из щелей между оболочками, омывает пламенную трубу с внутренней стороны, образуя заградительную пелену.

Известная пламенная труба характеризуется склонностью к короблению из-за нескомпенсированное™ термических расширений в окружном направлении, склонностью изготовления, сборки и замены поврежденных участков внутри обечайки, а также неравномерным охлаждением

0 секции внутренней обечайки, вызванным тем, что максимальная эффективность воздушной завесы и импактного охлаждения приходится на верхнюю по потоку ее часть. Кроме того, при работе камеры сгорания

5 вследствие термических расширений возможно изменение геометрических размеров щелей между оболочками, что может привести к ухудшению тепловой защиты пламенной трубы, а также снижена эффек0 тивность импактного охлаждения (теплоот- вод осуществляется через промежуточную оболочку).

Цель изобретения - повышение надежности работы пламенной трубы путем

5 уменьшения термических напряжений и интенсификации охлаждения секций.

Поставленная цель достигается тем, что пламенная труба газотурбинного двигателя содержит наружную перфорированную обе0 чайку и внутреннюю обечайку., состоящую из отдельных- непроницаемых кольцевых секций, гофрированных в продольном направлении и смещённых одна относительно другой в окружном направлении на полови5 ну шага гофр.

Благодаря гофрировке обеспечивается снижение термических напряжений секций внутренней обечайки, устранение сносящего потока на пути развития импактных струй

0 приводит к интенсификации струйного охлаждения секций, а выход охлаждающего воздуха в обоих направлениях из каналов, образованных наружной гладкой и внутренней гофрированной обечайками, обеспечи5 вает участие всего охлаждающего воздуха в создании устойчивой заградительной завесы вдоль всей поверхности секций.

На фиг;1 представлена предлагаемая труба; на фиг.2 - схема ее охлаждения.

0 На фиг.1 и 2 обозначены: 1 - наружная (гладкая) обечайка пламенной трубы; 2 - секция внутренней (гофрированной) обечайки; на фиг.З - отверстия импактного обдува внешней поверхности внутренней обечай5 ки; 4 - крепление гофрированных секций; 5 - корпус камеры сгорания.

Наружная обечайка 1 пламенной трубы выполнена цилиндрической, а на ее внутренней поверхности закреплены (например, заклепками или скобами 4) короткие

гофрированные секции 2. Последние смещены по отношению друг к другу на полшага, вследствие чего выступы гофрировки одной секции соседству ют (вдоль оси камеры с впадинами соседних. Напротив высту- па каждого гофра в наружной (гладкостенной) обечайке 1 просверлены отверстия 3, через которые поступает охлаждающий воздух.

При работе камеры сгорания охлаждаю- щий воздух из кольцевого канала, образованного наружной обечайкой 1 и корпусом 5, поступает через отверстия 3 в виде отдельных струй на внутреннюю поверхность секций 2.

Затем охлаждающий воздух выходит в полость камеры сгорания из каналов, образованных гладкой наружной и гофрированной внутренней обечайками, и, растекаясь по наружной поверхности соседних секций 2 гофрированной обечайки, образует устойчивую воздушно-заградительную завесу.

Таким образом, в предлагаемой пламенной трубе каждая впадина внутренней обечайки ограждена от факела мощным ело- ем воздуха, истекающего (с двух сторон) из выступов соседних секций 2, а каждый выступ охлаждается изнутри импактной струей (или рядом струй) и прикрывается,

кроме того, от факела заградительной завесой, образуемой воздухом, вытесняемым из двух соседних с ним впадин гофрировки его секции 2,

Благодаря этому изобретение повышает эффективность обеих составляющих механизма охлаждения пламенной трубы (импактный обдув и заградительная завеса), способствует уменьшению термических напряжений в стенке, упрощает конструкцию, технологию изготовления и сборки камеры, а также обеспечивает возможность локальной замены отдельных участков пламенной трубы (внутренней обечайки) в случае их повреждения.

Формула изрбретения Пламенная труба камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая наружную перфорированную обечайку и внутреннюю обечайку, состоящую из отдельных непроницаемых кольцевых секций, отличающаяся тем. что, с целью повышения надежности путем уменьшения термических напряжений и интенсификации охлаждения секций, последние выполнены гофрированными в продольном направлении и смещены друг относительно друга в окружном направлении на половину шага гофр.

Изобретение позволяет повысить надежность работы пламенной трубы камеры сгорания газотурбинного двигателя путем уменьшения термических напряжений и интенсификации охлаждения внутренней обечайки, состоящей из отдельных непроницаемых кольцевых секций 2. При работе камеры сгорания охлаждающий воздух из кольцевого канала, образованного наружной перфорированной обечайкой 1 и корпусом 5 камеры сгорания, поступает через отверстия 3 перфорации виде отдельных струй на обращенные ic ним поверхности кольцевых секций 2, гофрированных в продольном направлении и смещенных относительно друг друга в окружном направлении на половину шага гофр. Затем охлаждающий воздух, поступивший в каналы. образованные наружной обечайкой 1 и секциями 2, растекается по обращенным внутрь пламенной трубы поверхностям соседних секций 2 с образованием устойчивой заградительной завесы. 2 ил. Ј 4О 00 О о

-L

2

2