Камера сгорания газотурбинного двигателя



Камера сгорания газотурбинного двигателя
Камера сгорания газотурбинного двигателя
Камера сгорания газотурбинного двигателя

 


Владельцы патента RU 2330215:

Скиба Владимир Васильевич (RU)
Скиба Людмила Валентиновна (RU)

Камера сгорания газотурбинного двигателя состоит из наружного, внутреннего корпусов камеры сгорания и жаровых труб с фронтовым устройством в виде конусного лопаточного завихрителя с лопатками между его наружной и внутренней стенками. Наружная и внутренняя стенки лопаточного завихрителя имеют замкнутые полости, соединенные между собой полостями в лопатках, имеющих выходную кромку с открытым каналом, соединяющимся с полостью в ней. На наружной стенке завихрителя выполнен кронштейн с открытой полостью, сообщающейся с полостью в наружной стенке завихрителя, и фланцем крепления к соответствующему фланцу наружного корпуса камеры сгорания. Изобретение направлено на утилизацию горючего попутного шахтного газа путем его сжигания в камере сгорания наземного газотурбинного двигателя. 3 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению, а именно к конструкциям камер сгорания газотурбинных двигателей.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно устройство ["Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей" под ред. Д.В.Хронина, Москва, "Машиностроение", 1989 г., стр.421...423 и рис.8.25], принятое в качестве прототипа - камера сгорания, жаровые трубы которой расположены в кольцевом пространстве, образованном наружным корпусом камеры сгорания и внутренней стенкой диффузора с кожухом трансмиссии (внутренний корпус камеры сгорания).

На диффузорной части наружного корпуса камеры сгорания расположены фланцы крепления топливных форсунок.

Фронтовое устройство расположено в головке жаровой трубы и представляет собой конусный лопаточный завихритель, лопатки которого обеспечивают закрутку воздушного потока.

Форсунки, закрепленные на соответствующем фланце наружного корпуса, своей цилиндрической частью входят в осевое отверстие завихрителя головки жаровой трубы. В данной конструкции корпус форсунки загромождает вход в лопаточный завихритель, что ведет к неравномерности воздушного потока на выходе из завихрителя и повышенным потерям. При использовании жидкого или газообразного топлива с высокой удельной объемной теплотворной способностью они незначительны, однако при переходе на газообразное топливо с низкой теплотворной способностью потери существенно возрастают так как объемные расходы топливного газа и воздуха, поступающего во фронтовое устройство, становятся соизмеримыми. При этом существенно увеличивается неравномерность температурного поля на выходе из камеры сгорания.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В процессе добычи каменного угля шахтным способом возникает необходимость утилизации попутного шахтного газа, образующегося при дегазации угольных пластов. Как правило, эти газы, наряду с горючей углеводородной составляющей (˜30%), в основном в виде метана, содержат большое количество воздуха (до 70%) и обладают вследствие этого низкой теплотворной способностью. В настоящее время наиболее эффективным способом утилизации попутных газов является использование их в качестве топливного газа в наземных газотурбинных двигателях (ГТД).

При создании данного изобретения решается задача расширения арсенала технических средств обеспечения эффективной утилизации горючих попутных газов путем сжигания их в камерах сгорания наземных энергетических газотурбинных двигателей; технический результат заключается в реализации этого назначения.

Существенные признаки, характеризующие изобретение:

- наружный и внутренний корпуса камеры сгорания,

- жаровые трубы с фронтовым устройством в виде конусного лопаточного завихрителя,

- лопатки между наружной и внутренней стенками конусного лопаточного завихрителя,

- наружная и внутренняя стенки лопаточного завихрителя имеют замкнутые полости,

- лопатки имеют полость и выходную кромку с открытым каналом, соединяющимся с полостью в ней,

- замкнутые полости в наружной и внутренней стенках лопаточного завихрителя соединены между собой полостями в лопатках,

- на наружной стенке завихрителя выполнен кронштейн с открытой полостью, сообщающейся с полостью в наружной стенке завихрителя, и фланцем крепления к соответствующему фланцу наружного корпуса камеры сгорания.

Существенные отличительные признаки:

- наружная и внутренняя стенки лопаточного завихрителя имеют замкнутые полости,

- лопатки имеют полость и выходную кромку с открытым каналом, соединяющимся с полостью в ней,

- замкнутые полости в наружной и внутренней стенках лопаточного завихрителя соединены между собой полостями в лопатках,

- на наружной стенке завихрителя выполнен кронштейн с открытой полостью, сообщающейся с полостью в наружной стенке завихрителя, и фланцем крепления к соответствующему фланцу наружного корпуса камеры сгорания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах показаны:

Фиг.1 - Конструктивная схема камеры сгорания (продольный разрез).

Фиг.2 - Конструктивная схема фронтового устройства.

Фиг.3 - Сечение по лопаткам завихрителя.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Камера сгорания имеет наружный 1 и внутренний 2 корпуса, жаровые трубы 3 с фронтовым устройством в виде конусного завихрителя 4.

Конусный завихритель 4 имеет наружную и внутреннюю стенки 5 и 6 соответственно, соединенные лопатками 7. Наружная 5 и внутренняя 6 стенки имеют замкнутые полости 8 и 9 соответственно. Эти полости соединены между собой полостями 10 в лопатках 7. Лопатки 7 имеют выходную кромку 11 с открытым каналом 12, соединяющимся с полостью 10.

Между выходными кромками 11 лопаток 7 имеются каналы 13. На наружной стенке 5 завихрителя 4 выполнен кронштейн 14 с открытой полостью 15, сообщающейся с полостью 8 в наружной стенке 5 конусного завихрителя 4, и фланцем 16. Кронштейн 14 крепится фланцем 16 к соответствующему фланцу наружного корпуса камеры сгорания.

При работе камеры сгорания воздух из-за компрессора ГТД поступает на вход в камеру сгорания. Часть воздуха через отверстие, образованное наружной и внутренней стенками лопаточного конусного завихрителя 4, проходя между лопатками 7, закручивается и поступает в жаровую трубу 3 камеры сгорания по каналам 13 между выходными кромками 11 лопаток 7.

Топливный газ подается на вход в полость 15 кронштейна 14 и поступает в полости 8 и 9, а по полостям 10 и каналам 12, в выходных кромках 11 лопаток 7, поступает в закрученном виде в жаровую трубу 3, где смешивается с воздухом, образуя топливовоздушную смесь, сгорающую в жаровой трубе 3 камеры сгорания.

Таким образом, обеспечивается эффективная утилизация горючих попутных газов путем сжигания их в камерах сгорания наземных энергетических газотурбинных установок

Камера сгорания газотурбинного двигателя, включающая в себя наружный и внутренний корпуса камеры сгорания, жаровые трубы с фронтовым устройством в виде конусного лопаточного завихрителя с лопатками между его наружной и внутренней стенками, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя стенки лопаточного завихрителя имеют замкнутые полости, соединенные между собой полостями в лопатках, имеющих выходную кромку с открытым каналом, соединяющимся с полостью в ней, а на наружной стенке завихрителя выполнен кронштейн с открытой полостью, сообщающейся с полостью в наружной стенке завихрителя, и фланцем крепления к соответствующему фланцу наружного корпуса камеры сгорания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям камер сгорания газовых турбин, работающих преимущественно на сжатом газе с низкими выбросами окислов азота и углерода. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, в частности к конструкциям основных камер сгорания. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям, в частности к конструкциям основных камер сгорания. .

Изобретение относится к инжектору (10) для жидкого топлива, предназначенному для горелок в газовых турбинах, такого типа, какой используется внутри горелок, оснащенных камерой (62) предварительного смешивания и элементом (13) для создания турбулентности в потоке сжатого воздуха, получаемого из компрессора газовой турбины.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к камерам сгорания газотурбинных двигателей, работающих на водороде. .

Изобретение относится к конструкциям газотурбинного двигателя, в частности основных камер сгорания

Изобретение относится к прямоточным воздушно-реактивным двигателям

Устройство стабилизации факела пламени для форсажной камеры турбореактивного двигателя двухконтурной конструкции, содержащего первый (3) и второй (5) кольцевые внутренние контуры, между которыми располагается проход (4) для первичного потока, и наружный кольцевой контур (2), который образует совместно с указанным выше первым внутренним кольцевым контуром (3) проход (1) для вторичного потока, содержащее, по меньшей мере, одну опору стойки (8), изготовленную из металлического материала и предназначенную для крепления к указанному выше наружному кольцевому контуру (2) посредством верхней платины (9), и, по меньшей мере, одну стойку стабилизатора факела пламени (7). Стойка стабилизатора факела пламени (7) имеет моноблочную конструкцию, изготовленную из композитного материала и выполненную в виде двух жестко соединенных между собой стенок (28a, 28b), расположенных таким образом, что они образуют горловину с профилем, имеющим, по существу, форму буквы V. Верхние части (31а, 31b) указанных стенок, располагающиеся во вторичном потоке, несут на себе средства крепления (34a, 34b) к опоре стойки (8). Верхние части (31a, 31b) стенок (28а, 28b) являются плоскими и располагаются одна напротив другой. Изобретение направлено на улучшение конструкции за счет применения стоек стабилизатора факела пламени, обладающих более высокой механической стойкостью. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Горелка (1) промежуточного подогрева содержит канал (2) с трубкой (3), расположенной в канале с возможностью впрыскивания топлива в плоскости (4), перпендикулярной продольной оси (15) канала, причем конец (14) трубки (3) расположен по потоку перед областью (16) высоких скоростей, и завихрители (7) выступают от каждой из стенок канала, причем канал (2) содержит боковые стенки (10) и верхнюю и нижнюю стенки (11) и имеет прямоугольное, квадратное или трапециевидное сечение, при этом канал (2) и трубка (3) ограничивают в направлении потока горячих газов (G) зону (6) вихреобразования перед плоскостью (4) впрыскивания и зону (9) смешивания за плоскостью (4) впрыскивания, при этом зона (9) смешивания включает в себя область (16) больших скоростей с постоянным поперечным сечением и расположенную за ней в направлении потока горячих газов (G) область (17) торможения с расширяющимся поперечным сечением, а горелка в области (16) больших скоростей зоны (9) смешивания имеет наименьшее поперечное сечение. Ширина (w) и высота (h) области (17) торможения увеличиваются в направлении выходного отверстия (19) горелки. Внутренняя стенка (20) области (17) торможения имеет выступ (21), образующий участок, на котором горячие газы отделяются от внутренней стенки (20) области торможения. Выступ (21) расположен по окружности на внутренней стенке (20) области торможения. Зона (6) вихреобразования имеет по меньшей мере один участок, на котором ее ширина (w) и высота (h) увеличиваются в направлении выходного отверстия (19) горелки. Изобретение позволяет предотвратить проскок пламени в горелку, снизить выбросы NOx и СО в атмосферу. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх