Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя

 

Использование: в авиационном двигателестроении для камер сгорания газотурбинных двигателей. Сущность: сжатый и подогретый в компрессоре воздух поступает в канал 7 и далее разделяется на два потока в каналы 8 и 9. Температура и величина расширения корпусов 1 и 2 и экрана 5 одинаковые. Температура же топливного коллектора 4 значительно ниже температуры экрана 5, но поскольку отверстие под штифт в коллекторе 4 больше, чем диаметр штифта 6, то экран 5 свободно перемещается от температурных изменений. 1 ил.

Изобретение относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей (ГТД).

Известны устройства камер сгорания ГТД, в которых топливные форсунки крепятся к корпусу камеры сгорания через упругую диафрагму для компенсации термического расширения корпуса форсунки и корпуса камеры сгорания. В таких устройствах в диафрагме и деталях, удерживающих ее, возникают термические напряжения, которые понижают надежность их работы.

Известно устройство кольцевой камеры сгорания, в которой на топливном коллекторе закреплен с зазором теплозащитный экран. Экран закреплен на топливном коллекторе в радиальном направлении жестко, поэтому расположение экрана относительно стенок корпусов камеры сгорания на всех режимах работы двигателя определяется расположением топливного коллектора. Для компенсации различных по величине температурных расширений экрана и коллектора экран выполнен из отдельных секций, компенсация осуществляется в окружном направлении. Поскольку температура топливного коллектора всегда ниже температуры корпусов камеры сгорания, то термическое расширение коллектора и закрепленного на нем экрана меньше, чем расширение корпусов. Поэтому при изменении режимов работы двигателя взаимное расположение экрана и корпусов камеры сгорания изменяется: при увеличении режима температура набегающего потока воздуха растет, следовательно, проходное сечение между экраном и наружным корпусом увеличивается, а между экраном и внутренним корпусом уменьшается (при уменьшении режима - наоборот). Из-за изменения проходных сечений распределение расхода воздуха на смесеобразование и охлаждение стенок изменяется, что приводит к изменению характеристик камеры сгорания (особенно радиальной опоры температуры газа на выходе), а следовательно, и к понижению надежности работы турбины.

Таким образом, известное устройство крепления кольцевого экрана на топливном коллекторе камеры сгорания ГТД уменьшает надежность работы камеры сгорания и турбины, что является недостатком.

Целью изобретения является повышение надежности работы камеры сгорания и турбины ГТД.

Это достигается креплением кольцевого экрана на топливном коллекторе штифтами с радиальным их расположением. Штифты устанавливаются в экране неподвижно, а в коллекторе по посадке, сохраняющей подвижность на всех режимах работы двигателя. Радиальный зазор между экраном и коллектором со стороны оси камеры сгорания выполняется не менее разницы их термических расширений.

Отличительных признаков изобретения в других областях техники не обнаружено, следовательно, данное техническое решение обладает существенным отличием и новизной по сравнению с известными техническими решениями.

На чертеже показана предлагаемая камера, продольный разрез.

Между наружным 1 и внутренним 2 корпусами размещена жаровая труба 3 с топливным коллектором 4 и установленным на нем с зазором δ₁ кольцевым экраном 5. Экран закреплен на коллекторе радиальными штифтами 6, установленными в нем неподвижно. Отверстия под штифты на коллекторе 4 выполнены диаметром больше, чем диаметр штифта для получения зазора δ₂. Между корпусами 1 и 2 образован канал 7, который на участке расположения экрана 5 разделен на два канала: наружный 8 и внутренний 9.

Сжатый и подогретый в компрессоре ГТД воздух поступает в канал 7 и далее разделяется на два потока (в каналы 8 и 9) в определенном соотношении, необходимом для надежной работы камеры сгорания.

Температура и величина расширения как корпусов 1 и 2, так и экрана 5 одинаковые, поэтому проходные сечения каналов 8 и 9 постоянны и не зависят от режима работы двигателя. Температура топливного коллектора 4 значительно ниже температуры экрана 5, термическое расширение тоже меньше, но поскольку отверстие в коллекторе больше, чем диаметр штифта 6, экран свободно перемещается от температурных изменений.

Постоянное, не зависящее от режима работы двигателя, соотношение площадей каналов 8 и 9 дает неизменное распределение воздуха на смесеобразование и охлаждение стенок, что, в свою очередь, обеспечивает независимость характеристик камеры сгорания от режимов работы двигателя и повышение надежности работы камеры и турбины.

Таким образом, предлагаемое устройство кольцевой камеры сгорания позволяет повысить надежность работы двигателя. (56) Патент США N 3403520, кл. F 23 R 3/28, опублик, 1970.

Патент Великобритании N 801739, кл. 51(1) А, опублик, 1958.

Формула изобретения

КОЛЬЦЕВАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащая топливный коллектор и закрепленный на нем с зазором экран, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, крепление выполнено в виде штифтов, жестко установленных на экране с возможностью перемещения в радиальном направлении относительно коллектора, причем зазор выполнен со стороны оси камеры величиной не менее разности температурных расширений материала экрана и коллектора.

РИСУНКИ

Рисунок 1