КОЛЬЦЕВАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Советский патент 1996 года по МПК F23R3/16 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к кольцевым камерам сгорания газотурбинных двигателей с центробежными компрессорами.

Целью изобретения является повышение надежности путем снижения термических напряжений и повышения эффективности охлаждения, а также уменьшения габаритов и массы.

На фиг. 1 представлен продольный разрез предлагаемой кольцевой камеры сгорания; на фиг.2 вид по стрелке Б на фиг.1; на фиг.3 сечение по А-А фиг.2.

Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя с центробежным компрессором 1, имеющим диффузор 2 с кольцевым выходным участком 3, состоит из корпуса 4, соединенного с компрессором 1, жаровой трубы 5, размещенной в корпусе 4, кольцевого экрана 6 с дефлектором 7 и установленных равномерно по окружности топливных форсунок 8.

Кольцевой экран 6 жестко соединен с лобовой частью 9 жаровой трубы 5 при помощи промежуточных элементов 10.

Жаровая труба 5 размещена с обхватом ее по меньшей мере, лобовой части 9 выходным участком 3 диффузора 2, а экран 6 расположен между корпусом 4 и жаровой трубой 5 и соединен с лобовой частью 9 жаровой трубы 5 передним концом 11, а с корпусом 4 задним концом 12.

Промежуточные элементы 10 выполнены в виде силовых ребер, имеющих в продольном сечении L-образную форму, расположены в окружном направлении между форсунками 8 и соединены с лобовой частью 9 жаровой трубы 5 короткими концами 13.

Дефлектор 7 размещен относительно выходного участка 3 диффузора 2 и корпуса 4 с образованием кольцевой полости 14. В зоне полости 14 в корпусе 4 выполнены окна 15 для отбора воздуха и ввода приборов осмотра. Форсунки 8 установлены на корпусе 4 также в зоне полости 14.

На окнах 15 установлены устройства отбора воздуха 16 и заглушки 17.

Топливные форсунки 8 распыливающей частью 18 установлены во фронтовой устройстве жаровой трубы 5, выполненном, например, в виде завихрителей 19 на лобовой части 9 со свободой взаимных перемещений в любом направлении.

С лобовой частью 9 жаровой трубы 5 жестко соединены наружная 20 и внутренняя 21 обечайки, которые своими выходными участками установлены с возможностью осевого перемещения в местах 22 и 23 соединения жаровой трубы 5 с сопловым аппаратом 24 турбины.

При работе камеры сгорания воздушный поток, выходящий из кольцевого участка 3 диффузора 2, попадает в кольцевую полость 14 и, охладив участок корпуса 4, расположенный в зоне полости 14, и изменения под воздействием дефлектора 7 направление на 90^o натекает на жаровую трубу 5 и распределяется на два потока, один из которых направляется в наружный канал 25, а второй во внутренний канал 26.

Из наружного канала 25, охладив наружную обечайку 20, воздух через ряд отверстий в последней поступает в жаровую трубу 5, где участвует в процессах горения, разбавления продуктов сгорания и охлаждения обечайки 20 со стороны полости жаровой трубы.

Второй поток воздуха по пути к внутреннему каналу 26 частично расходуется на охлаждение лобовой части 9 жаровой трубы 5 и на подачу в ее фронтовые устройства 19. Из внутреннего канала 26, охладив внутреннюю обечайку 21 со стороны канала 26, воздух через ряд отверстий в последней поступает в жаровую трубу 5, где участвует в процессах горения, разбавления продуктов сгорания и охлаждения обечайки 21 со стороны полости жаровой трубы.

В процессе сгорания топлива, подаваемого распыливающей частью 18 форсунок 8, в зоне горения жаровой трубы 5 в условиях высокого давления (25-30 кгс/см ² ) образуется интенсивный поток лучистой энергии который разогревает обечайки 20 и 21 и лобовую часть 9 жаровой трубы 5. Последние становятся сами источниками излучения энергии, которая воспринимается кольцевым выходным участком 3 диффузора 2 и экраном 6 и не доходит до корпуса 4. Только в зоне кольцевой полости 14 эта энергия доходит до корпуса 4, однако, одна часть этой энергии снимается с корпуса 4 воздушным потоком, поступающим из кольцевого участка 3 диффузора 2, имеющим наибольшую скорость движения и движущимся вдоль корпуса 4, а воздействие второй части этой энергии компенсировано усилением корпуса 4 в зоне полости 14.

Часть воздуха, выходящего из кольцевого участка 3 диффузора 2 через устройства 16, отбирается на нужды двигателя и летательного аппарата.

После определенной наработки предусмотрен осмотр внутренних стенок жаровой трубы. Для этого с окон 15 снимают заглушки 17 и с помощью оптических приборов, вводимых через окна 15 и отверстия 27 жаровой трубы 5 производят осмотр внутренних стенок последней и лопаток соплового аппарата 24 турбины.

Термические перемещения жаровой трубы 5 обеспечиваются упругой деформацией обечайки экрана 6 и известным подвижным соединением обечаек 20 и 21 в местах 22 и 23 с сопловым аппаратом 24.

Данная конструкция камеры сгорания позволит повысить надежность работы и уменьшить ее габариты и массу.

Изобретение позволяет повысить надежность путем снижения термических напряжений и повышения эффективности охлаждения, а также уменьшить габариты и массу кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя с центробежным компрессором 1, имеющим диффузор 2 с кольцевым выходным участком 3. При работе камеры сгорания воздух из выходного участка 3, охватывающего лобовую часть 9 жаровой трубы 5, поступает в кольцевую полость 14 и, охлаждая участок корпуса 4 и изменяя свое направление под действием дефлектора 7, натекает на жаровую трубу 5, лобовая часть 9 которой при помощи промежуточных элементов 10 жестко соединена с передним концом 11 кольцевого экрана 6, расположенного между корпусом 4 и жаровой трубой 5. Втекая внутрь жаровой трубы 4 через отверстия в ее стенке, воздух участвует в процессах горения топлива, разбавления продуктов сгорания и пленочного охлаждения стенки жаровой трубы 4. При этом топливо подается форсунками 8, установленными равномерно по окружности в лобовой части 9 жаровой трубы 5. 2з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя с центробежным компрессором, имеющим диффузор с кольцевым выходным участком, содержащая соединенный с компрессором корпус, размещенную в нем жаровую трубу, кольцевой экран с дефлектором, жестко соединенный с лобовой частью жаровой трубы при помощи промежуточных элементов, и установленные равномерно по окружности топливные форсунки, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения термических напряжений и повышения эффективности охлаждения, а также с целью уменьшения габаритов и массы, жаровая труба размещена с обхватом ее по меньшей мере лобовой части выходным участком диффузора, а экран расположен между корпусом и жаровой трубой и соединен с лобовой частью жаровой трубы передним концом. 2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что промежуточные элементы выполнены в виде силовых ребер, имеющих в продольном сечении L-образную форму, расположенных в окружном направлении между форсунками и соединенных с лобовой частью жаровой трубы коротким концом. 3. Камера по п.2, отличающаяся тем, что дефлектор размещен относительно выходного участка диффузора и корпуса с образованием кольцевой полости, в зоне которой в корпусе выполнены окна для отбора воздуха и ввода приборов осмотра, а форсунки установлены на корпусе в упомянутой зоне.