Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя
Изобретение позволяет повысить надежность жаровой трубы камеры сгорания газотурбинного двигателя путем повы- шения эффективности охлаждения. При работе камеры сгорания воздух через отверстия 2 в корпусе 1 жаровой трубы поступа- ет в замкнутые полости 6, образованные закрепленными на корпусе 1 сегментами 3, и охлаждает последние с наружной стороны. Вытекая из полостей 6 через отверстия 4 сегментов 3 и отверстия, выполненные в боковых ребрах 5, воздух охлаж- дает с внутренней стороны сегменты 3 и выполненные с ними заодно целое ребра 5. При этом часть охлаждающего воздуха участвует в сгорании топлива, 4 ил.
Изобретение относится к турбомашиностроению, в частности к авиадвигателестроению. Известна жаровая труба, содержащая корпус с отверстиями и закрепленными на нем сегментами с отверстиями. Конвективное охлаждение сегментов с наружной стороны осуществляется воздухом, поступающим через отверстия в корпусе в пространство между сегментами и корпусом с последующим выходом через отверстия сегментов и зазоры между сегментами в полость жаровой трубы. Недостатком этой конструкции является перетекание части охлаждающего воздуха через зазоры между сегментами в полость жаровой трубы, что ведет к снижении эффективности охлаждения, а также к созданию эффекта "замораживания" топливовоздушной смеси с последующим снижением полноты сгорания топлива. Возможно коробление сегментов при перегревах во время работы. Известна также жаровая труба с улучшенными по сравнению с вышеуказанной характеристиками. Жаровая труба содержит корпус с отверстиями и закрепленными на нем сегментами. Корпус с сегментами образуют замкнутые полости посредством выполненных заодно с корпусом ребер, совпадающих по профилю с наружной стороной каждого сегмента и ограничивающих его с четырех сторон. Конвективное охлаждение сегментов с наружной стороны осуществляется воздухом, поступающим через отверстия в корпусе в пространство между сегментами и корпусом с последующим выходом через отверстия сегментов в полость жаровой трубы. Недостатком этой конструкции является пониженная эффективность охлаждения сегментов в районе контакта ребер с наружной стороной сегмента из-за наличия зазоров, приводящих к уменьшению теплоотвода от горячих сегментов через ребра. Цель изобретения повышение эффективности охлаждения. Цель достигается тем, что в жаровой трубе камеры сгорания, содержащей корпус с отверстиями, закрепленные на нем сегменты с отверстиями и боковые ребра, образующие с корпусом и сегментами замкнутые полости, боковые ребра выполнены со сквозными отверстиями и заодно целое с сегментами. Указанные отличительные признаки придают всей совокупности существенных признаков новое свойство, заключающееся в том, что боковые ребра, являясь теплоотводящим элементом, одновременно выполняют функцию элементов жесткости и препятствуют короблению сегментов при перегревах. Как показали патентные исследования, такое свойство отсутствует у прототипа и у других решений. На фиг. 1 схематически показан вариант предлагаемого решения; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1. Жаровая труба камеры сгорания содержит корпус 1 с отверстиями 2. На корпусе 1 закреплены сегменты 3 с отверстиями 4 и боковые ребра 5. Боковые ребра 5 образуют с корпусом 1 и сегментами 3 замкнутые полости 6. Боковые ребра 5 выполнены со сквозными отверстиями 7 и заодно целое с сегментами 3. При решении задачи рассмотрен вариант предложенного устройства, показанного на фиг.3 и 4. Охлаждение двустенной жаровой трубы осуществляется следующим образом. Воздух через отверстия 2 поступает в замкнутую полость 6 и охлаждает сегменты 3 с наружной стороны. Затем воздух может быть использован как для участия в горении, так и для пленочного охлаждения сегмента 3 с внутренней стороны. Температура сегмента 3 в значительной степени определяется тем теплом, которое отводится в ребра 5 от его горячей части, контактирующей с горячими газами. Отверстия 7, выполненные в ребрах 5, позволяют охладить их и тем самым увеличить передачу тепла от горячей части к холодной. Наряду со снятием тепла непосредственно с ребра 5, создается эффект "душевого орошения", т.е. снятия тепла с тех частей сегментов, которые расположены напротив отверстий. Таким образом, предложенная совокупность конструктивных признаков позволяет получить сверхсуммарный эффект, заключающийся в значительном снижении температуры сегмента, что увеличивает ресурс жаровой трубы примерно на 100% без увеличения расхода охлаждающего воздуха. По сравнению с прототипом предложенное решение имеет ряд преимуществ: повышена надежность камеры сгорания за счет более эффективного охлаждения сегментов; снижена вероятность деформации сегментов и соответственно раскрытия стыков между сегментами и корпусом за счет выполнения ребер заодно с сегментами; перераспределяя отверстия в ребрах, а также меняя их толщину, можно добиться равномерности охлаждения сегментов, снизив температурные напряжения в них.
Формула изобретения
Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус с отверстиями, закрепленные на нем сегменты с отверстиями и боковые ребра, образующие с корпусом и сегментами замкнутые полости, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения эффективности охлаждения, боковые ребра выполнены со сквозными отверстиями и за одно целое с сегментами.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
