Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя

 

Использование: в машиностроении, преимущественно в газотурбостроении. Сущность изобретения: охлаждающий воздух через входные отверстия 6 втекает в полость 4, где совершает многократное вращение, двигаясь по винтовой линии вдоль стенок охлаждающей полости 4 от входного 6 к выходному отверстию канала 7, т.е. вдоль оси окружности, вписанной в поперечное сечение полости 4. Радиальные ребра 10 и канавка 12 препятствуют осевому перемещению охлаждающего потока воздуха, тем самым увеличивая время пребывания его и количество вращений в полости секции жаровой трубы. Этой цели также служат ребра 11 на дефлекторе 9. Далее воздух через выходные отверстия 7 истекает в следующую полость, где цикл повторяется снова. Из последней полости воздух через тангенциальные каналы в сегментах истекает в газовую полость 2, образуя пленочное охлаждение внутренней поверхности 5 жаровой трубы. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к газотурбинным двигателям.

Известна камера сгорания газотурбинного двигателя Д-30 с пленочным охлаждением, конструкция которой отличается высокой технологичностью и малым весом, однако система охлаждения имеет крайне низкую эффективность, а использование хладоресурса охлаждающего воздуха не превышает 5% что существенно ухудшает температурное состояние камеры сгорания (1).

Наиболее близкой к заявляемой является конструкция камеры сгорания газотурбинной установки, содержащей диффузор и жаровую трубу, стенка которой состоит из отдельных элементов, каждый из которых представляет собой пластинчатое тело с охлаждаемыми внутренними каналами, на одном конце соединенными с воздушной полостью диффузора, а на другом конце с газовой полостью жаровой трубы /2/.

Недостатком известной конструкции является низкая эффективность охлаждения стенки жаровой трубы в зоне охлаждаемых каналов из-за отсутствия устойчивого циклонного вихря охлаждающего воздуха, а также возникновение термических напряжений в результате неравномерности охлаждения поверхностей стенки.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в организации устойчивого циклонного вихря в охлаждающем канале для интенсивного и равномерного охлаждения секции жаровой трубы, что ведет к ликвидации термических напряжений, позволяет снизить общий расход охлаждающего воздуха на охлаждение жаровой трубы и повысить к.п.д. системы охлаждения.

Изобретение иллюстрируется следующими фигурами.

На фиг. 1 показан продольный разрез заявляемой конструкции жаровой трубы камеры сгорания газотурбинного двигателя. На фиг. 2 в увеличенном виде представлен продольный разрез элемента 1. На фиг. 3 изображено сечение А-А по охлаждающей полости сегмента. На фиг. 4 и 5 представлены варианты расположения ребер в полостях сегментов.

Жаровая труба 1 камеры сгорания с газовой полостью 2 состоит из двухслойных сегментов 3 с кольцевыми охлаждающими полостями 4, у которых ось окружности, вписанной в поперечное сечение, равноудалена (эквидистантна) охлаждаемой поверхности 5. Последовательно расположенные полости 4 соединяются друг с другом тангенциальными отверстиями. Относительно входных отверстий 6 выходные отверстия 7 расположены в шахматном порядке. Каждый сегмент состоит из внутреннего несущего корпуса 8 и дефлектора 9. В полости 4 на корпусе 8 выполнены радиальные ребра 10, между каждым входным и выходным отверстиями для охлаждающего воздуха. На дефлекторе 9 также возможно выполнение радиальных ребер 11. Каждые два сегментных ребра 10 или 11 между собой образуют канавку 12, в которой охлаждающий воздух совершает вращение с минимальным шагом по винтовой линии.

Устройство работает следующим образом.

Охлаждающий воздух через входное отверстие 6 втекает в полость 4, где совершает многократное вращение, двигаясь по винтовой линии вдоль стенок охлаждающей полости 4 от входного 6 к выходному отверстию канала 7, т.е. вдоль оси окружности, вписанной в поперечное сечение полости 4. Радиальные ребра 10 и канавка 12 препятствуют осевому перемещению охлаждающего потока воздуха, тем самым увеличивая время пребывания его и количество вращений в полости секций жаровой трубы. Этой цели служат также ребра 11 на дефлекторе 9.

Далее воздух через выходные отверстия 7 истекает в следующую полость, где цикл повторяется снова.

Из последней полости воздух через тангенциальные каналы в сегментах истекает в газовую полость 2, образуя пленочное охлаждение внутренней поверхности 5 жаровой трубы.

Формула изобретения

1. Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая соединенные между собой двуслойные сегменты, имеющие охлаждающие полости с входными и выходными отверстиями, расположенными в шахматном порядке, отличающаяся тем, что сегменты снабжены ребрами, расположенными между входными и выходными отверстиями в охлаждающих полостях перпендикулярно осям полостей, последние выполнены с поперечным сечением в форме окружности, соединены между собой тангенциальными каналами, при этом наружный слой сегмента выполнен в виде дефлектора с толщиной, составляющей 15 45% от толщины внутреннего слоя, а сегменты соединены между собой телескопически.

2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что сегменты снабжены дополнительными ребрами, расположенными на дефлекторе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5