Камера сгорания

 

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к камерам сгорания ракетных двигателей, вырабатывающим рабочее тело, и направлено на расширение диапазона устойчивой работы сгорания при изменяющемся соотношении компонентов.

Камера сгорания состоит из корпуса с предкамерой, расположенной перпендикулярно оси корпуса, причем в торце корпуса монтирована газожидкостная форсунка, полость которой соединена с полостью предкамеры. В предкамере размещена электросвеча зажигания. Для повышения энергетических характеристик камеры сгорания отношение диаметра полости форсунки к диаметру ее сопла выбирается в пределах 1,6-2,0. 1 ил.

Изобретение относится преимущественно к области авиации и энергетики, в частности, к камерам сгорания, являющимся генераторами инертного газа.

Известны камеры сгорания энергетических установок, содержащие жаровую трубу с винтовой нарезкой, на торцевой стенке которой расположена горелка в виде втулки с центральным каналом, имеющим по меньшей мере два цилиндрических участка [1] Недостатком таких камер сгорания являются, во-первых, смешение компонентов топлива в полости, непосредственно соединенной с камерой сгорания, что приводит к необходимости точного поддержания секундных расходов компонентов топлива и их соотношения, во-вторых, необходимость подогревать часть воздуха, используемого на подготовку топливовоздушной смеси, в-третьих, подвод топливовоздушной смеси к воспламенительной свече осуществляется из зоны, контактирующей с зоной горения, что приводит к срыву горения при изменении режима работы камеры сгорания.

Изобретение направлено на расширение диапазона устойчивой работы камеры сгорания при изменении соотношения компонентов топлива (коэффициента избытка окислителя) α от 0,6 до 3,0 и возможность регулировать суммарный расход топлива до n=4.

Для решения поставленной задачи камера сгорания снабжена газожидкостной форсункой с внутренним смещением компонентов топлива, имеющей топливопроводы для перепуска подготовленной топливной смеси в предкамеру с установленной в ней электросвечой зажигания. При этом отношение диаметра внутренней полости форсунки d_впф к диаметру сопла форсунки d_сф от 1,6 до 2,0 и отношение расхода топлива к площади внутренней полости форсунки от 0,28 до 1,4 г/с мм².

На чертеже схематически показан продольный разрез предложенной камеры сгорания.

В торцевой стенке сгорания 1 установлена газожидкостная форсунка 2 с внутренним смешением компонентов топлива (в нашем случае бензина и воздуха), подводимых тангенциально. От форсунки 2 отходит топливопровод 3 для перепуска части качественной топливной смеси в предкамеру 4, расположенную перпендикулярно боковой стенке камеры сгорания 1 и соединенную с ее полостью, при этом в предкамере 4 установлены электросвеча зажигания 5.

При работе камеры сгорания 1 воздух и бензин тангенциально поступают во внутреннюю полость форсунки 2, где в образующемся вихре интенсивно перемешиваются. Основная часть образовавшейся топливной смеси через имеющее вид конического уступа сопло форсунки 2 поступает в камеру сгорания 1. Наличие конического уступа обеспечивает превышение давления в полости форсунки 2 над давлением в полости камеры сгорания 1, что предотвращает воспламенение в полости форсунки 2. Часть топливной смеси по топливопроводу 3 поступает в предкамеру 4 с расположенной внутри запальной электросвечой 5, где и воспламеняется. Образующийся факел, играя роль дежурного факела, обеспечивает воспламенение топливной смеси, поступившей в камеру сгорания 1 через сопло форсунки 2, во всем диапазоне изменения коэффициента избытка окислителя и 4-х кратного изменения расхода топлива.

Проходное сечение топливопровода 3 подбирается таким, чтобы обеспечить нормальные условия функционирования электросвечей 5. По экспериментальным данным, например для свечей типа СПН-4-3, этот расход топлива составляет от 4 до 15 г/с. При уменьшении этого расхода происходит выгорание конструкции свечи, при увеличении срыв пламени.

Использование перепуска топливной смеси из форсунки в предкамеру позволяет существенно расширить диапазон устойчивой работы камеры.

Источники информации 1. А.с. СССР N 663974, кл. F 23 1/02, 1979.

Формула изобретения

Камера сгорания, содержащая корпус со с монтированными на нем форкамерой со свечой зажигания и двухкомпонентную форсунку с внутренним смешением компонентов, отличающаяся тем, что полость двухкомпонентной форсунки соединена магистралью с полостью, форкамеры, при этом сама форсунка выполнена с соотношением d_ф/d_с 1,6-2,0, где d_ф- диаметр полости форсунки, а d_с -диаметр сопла форсунки.

РИСУНКИ

Рисунок 1