Многоточечный инжектор для турбомашины



Многоточечный инжектор для турбомашины
Многоточечный инжектор для турбомашины
Многоточечный инжектор для турбомашины
Многоточечный инжектор для турбомашины
Многоточечный инжектор для турбомашины
Многоточечный инжектор для турбомашины
Многоточечный инжектор для турбомашины
Многоточечный инжектор для турбомашины
Многоточечный инжектор для турбомашины

 


Владельцы патента RU 2477808:

СНЕКМА (FR)

Топливный инжектор многоточечного типа, предназначенный для установки в системе впрыска камеры сгорания, содержит стойку подачи топлива, первую и вторую обечайки, по меньшей мере, одну ступень завихрителей, вставленную в отверстие корпуса первой обечайки, топливный жиклер. Первая обечайка содержит часть, образующую соединение, в которую помещен конец стойки, и часть, образующую открытый изнутри корпус, имеющий наружный диаметр и просверленные внутри каналы циркуляции топлива, сообщающиеся со стойкой подачи топлива. Топливный жиклер помещен в часть, образующую втулку ступени завихрителей, для впрыска топлива, поступающего изнутри пилотных каналов циркуляции первой обечайки, в сторону оси системы впрыска. Вторая обечайка содержит часть, образующую открытый изнутри корпус, имеющий наружный диаметр на периферии которой просверлены каналы многоточечного впрыска для впрыска топлива в направлении периферии системы впрыска. В инжекторе корпуса первой и второй обечаек вставлены один в другой таким образом, что их внутренние отверстия и наружные диаметры, по меньшей мере, частично взаимно перекрываются, ограничивая полый объем, содержащий, по меньшей мере, три концентрических дефлектора, сообщающихся с каналами циркуляции. Центральный дефлектор выходит на каналы многоточечного впрыска, а остальные, периферические выполнены так, чтобы топливо циркулировало вокруг центрального дефлектора, чтобы охлаждать топливо, питающее каналы многоточечного впрыска, а затем подавать в жиклер. Дефлекторы являются непрерывными и сообщаются, каждый, по меньшей мере, с одним отдельным каналом циркуляции. Периферические дефлекторы выходят в камеру впуска топлива, расположенную в зоне, диаметрально противоположной каналам циркуляции, и сообщающуюся с жиклером, чтобы получить равномерное питание и охлаждение инжектора. Изобретение позволяет достичь равномерное охлаждение топлива, застаивающегося внутри многоточечного контура. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

ОБЛАСТЬ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Изобретение касается многоточечного инжектора, предназначенного для установки в системе впрыска, закрепленной на кожухе камеры сгорания турбомашины, такой как авиационный двигатель.

В частности, оно касается конструкции такого инжектора и, в частности, части конструкции, предназначенной для питания пилотного и многоточечного контуров и для охлаждения последнего.

Топливные инжектора, называемые «многоточечными», как, например, описанный в документе ЕР 1806536, являются инжекторами нового поколения, которые обеспечивают адаптацию к различным режимам турбомашины. Каждый инжектор оборудован двумя топливными контурами: контуром, называемым «пилотным», который представляет постоянный расход, оптимизированный для низких режимов, и контуром, называемым «многоточечным», который представляет прерывистый расход, оптимизированный для высоких режимов. Многоточечный контур используют, когда необходимо получить дополнительную тягу двигателя, в частности, на этапах крейсерского полета и взлета летательного аппарата.

Основным недостатком периодичности работы многоточечного контура является разложение топлива под действием повышенных температур, называемое еще коксованием топлива, застаивающегося внутри многоточечного контура, когда расход в нем оказывается сильно сниженным и даже нулевым. Для устранения этой опасности коксования, как известно, используют топливо, циркулирующее в пилотном контуре, в качестве жидкости для охлаждения топлива, застаивающегося в многоточечном контуре.

К сожалению, до настоящего времени конструкция существующих многоточечных инжекторов является такой, что оба контура, пилотный и многоточечный, накладываются друг на друга. Такое наложение не позволяет достичь удовлетворительной равномерности охлаждения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение призвано предложить новую конструкцию многоточечного инжектора, позволяющую достичь равномерного охлаждения топлива, застаивающегося внутри многоточечного контура.

В этой связи объектом настоящего изобретения является топливный инжектор многоточечного типа, предназначенный для установки в системе впрыска камеры сгорания, содержащий:

- стойку подачи топлива,

- первую обечайку, содержащую часть, образующую соединение, в которую помещен конец стойки, и часть, образующую открытый изнутри корпус, имеющий наружный диаметр и просверленные внутри каналы циркуляции топлива, сообщающиеся со стойкой подачи топлива,

- по меньшей мере, одну ступень завихрителей, вставленную в отверстие корпуса первой обечайки,

- топливный жиклер, помещенный в часть, образующую втулку ступени завихрителей, для впрыска топлива, поступающего изнутри пилотных каналов циркуляции первой обечайки, в сторону оси системы впрыска,

- вторая обечайка, содержащая часть, образующую открытый изнутри корпус, имеющий наружный диаметр, по периферии которой просверлены каналы многоточечного впрыска для впрыска топлива в направлении периферии системы впрыска, при этом в инжекторе корпуса первой и второй обечаек вставлены один в другой таким образом, что их внутренние отверстия и наружные диаметры, по меньшей мере, частично взаимно перекрываются, ограничивая полый объем, содержащий, по меньшей мере, три концентрических дефлектора, сообщающихся с каналами циркуляции, из которых центральный дефлектор выходит на каналы многоточечного впрыска, а остальные, периферические, выполнены так, чтобы топливо циркулировало вокруг центрального дефлектора, чтобы охлаждать топливо, питающее каналы многоточечного впрыска, а затем подавать в жиклер. Согласно изобретению дефлекторы являются непрерывными и сообщаются, каждый, по меньшей мере, с одним отдельным каналом циркуляции, при этом периферические дефлекторы выходят в камеру впуска топлива, расположенную в зоне, диаметрально противоположной каналам циркуляции и сообщающейся с жиклером, чтобы получить равномерное питание и охлаждение инжектора.

Под выражением «расположенная в зоне, диаметрально противоположной каналам циркуляции» следует понимать, что камера впуска расположена на угловом секторе, диаметрально противоположном угловому сектору, в котором каналы циркуляции выходят в дефлекторы. Например, если инжектор содержит только один многоточечный канал циркуляции, который проходит напротив стойки подачи топлива, камера впуска расположена, по меньшей мере, частично по диаметру обечайки, проходящему через многоточечный канал циркуляции.

Таким образом, благодаря концентричному и непрерывному выполнению периферических дефлекторов охлаждения, которые выходят противоположно поступлению пилотного топлива, выполняющего функцию жидкости охлаждения многоточечного топлива, обеспечивается равномерное охлаждение как за счет длины циркуляции пилотного топлива, так и за счет площадей обмена между двумя контурами, пилотным и многоточечным.

Кроме того, при непрерывном центральном дефлекторе циркуляция топлива многоточечного контура является равномерной.

Согласно предпочтительному варианту выполнения первая и вторая обечайки содержат, каждая, механически обработанную моноблочную деталь, при этом, по меньшей мере, одна из них выполнена в виде первого полого цилиндрического венца, при этом дефлекторы образованы упомянутым первым полым цилиндрическим венцом и вторым цилиндрическим венцом, размещенным внутри и припаянным к первому и в основании которого просверлены каналы напротив многоточечных каналов, чтобы контролировать расход охлаждения/питания в каналах пилотного впрыска. До настоящего времени дефлекторы выполняли в основном путем механической электроискровой обработки непосредственно и частично в одной из двух моноблочных обечаек. Однако эта непосредственная механическая обработка в моноблочной детали не позволяет выполнять канавки небольшой высоты, то есть дефлекторы небольшой высоты. Сечения дефлекторов и, следовательно, контуров, полученные механической обработкой непосредственно в моноблочной детали, нельзя адаптировать к необходимым значениям расхода и скорости. Выполнение механической обработкой двух полых цилиндрических венцов разного сечения, затем их установка друг в друга и, наконец, их соединение пайкой позволяют получить сечения очень точных размеров. Таким образом, их можно легко адаптировать к требуемым значениями расхода и/или скорости топлива. Кроме того, можно использовать технологии классической механической обработки, не прибегая к электроискровой обработке.

Иначе говоря, разделение наружного венца на две отдельные части позволяет контролировать геометрию перегородок и, следовательно, расход охлаждения/питания пилотного впрыска.

Согласно предпочтительному варианту выполнения камера впуска выполнена в первой обечайке и сообщается с жиклером через трубку, которая не проходит через завихрители или через любое разделяющее их пространство. Таким образом, согласно этому варианту пилотный контур соединяют с жиклером снаружи головки впрыска. Это позволяет отказаться от сверления дополнительных каналов в завихрителях, как это делали до настоящего времени. Кроме того, это позволяет получить новые конфигурации многоточечного инжектора с тонкими завихрителями и/или типа мультизавихрителей, то есть с несколькими ступенями завихрителей. Действительно, в этих конфигурациях инжектора невозможно выполнять сверление в завихрителях или проходы через несколько ступеней.

Предпочтительно трубку соединяют, с одной стороны, с частью камеры впуска напротив части, выходящей к периферическим дефлекторам, и, с другой стороны, с частью ступицы ступени завихрителей, находящейся напротив и сообщающейся с гнездом жиклера.

Предпочтительно трубка является изогнутой трубкой U-образной формы, одно из колен которой, соединенное со втулкой ступени завихрителей, проходит по оси жиклера, а другое из колен, соединенное параллельно с камерой впуска, проходит параллельно оси жиклера. Таким образом, получают малогабаритное соединение, которое практически не мешает поступлению воздуха на завихрители. Кроме того, изготовление изогнутой паяной трубки является легким и недорогим.

Чтобы обеспечивать индивидуальное питание перегородок, инжектор может дополнительно содержать моноблочную деталь, образующую распределитель топлива, при этом распределитель содержит:

- корпус, припаянный внутри соединения первой обечайки и с, по меньшей мере, двумя отдельными просверленными каналами, каждый из которых сообщается, с одной стороны, с внутренним пространством стойки, соединенной с пилотным контуром питания, и, с другой стороны, по меньшей мере, с одним пилотным каналом циркуляции, просверленным в первой обечайке;

- трубопровод, который проходит внутри стойки и который соединен, с одной стороны, с многоточечным контуром питания и, с другой стороны, с многоточечным каналом циркуляции, просверленным в первой обечайке.

Предпочтительно в корпусе распределителя просверлено четыре отдельных канала, два из которых сообщаются, каждый, с пилотным каналом циркуляции первой обечайки, которая, в свою очередь, выходит на наружный периферический дефлектор, а два других сообщаются, каждый, с пилотным каналом циркуляции первой обечайки, которая, в свою очередь, выходит на внутренний периферический дефлектор.

Согласно варианту выполнения завихрители каждой ступени являются завихрителями, выполненными спиралевидно по отношению к оси инжектора и имеющими постоянную толщину по ширине ступени.

В рамках изобретения можно также выполнять завихрители любой толщины.

Согласно другому варианту выполнения две ступени завихрителей вставлены друг в друга, при этом периферическая ступень вставлена, в свою очередь, во внутреннее отверстие второй обечайки.

Объектом настоящего изобретения является также камера сгорания для турбомашины, содержащая, по меньшей мере, один описанный выше многоточечный инжектор.

Объектом настоящего изобретения является также турбомашина, содержащая камеру сгорания, на которой закреплен описанный выше инжектор, установленный в системе впрыска, которая, в свою очередь, закреплена на камере сгорания.

Объектом настоящего изобретения является также способ изготовления обечайки, предназначенной для установки в многоточечном топливном инжекторе, согласно которому на периферии кольца просверливают каналы многоточечного впрыска, отличающийся тем, что выполняют следующие этапы:

- механическая обработка первой моноблочной детали для получения большого полого цилиндрического венца;

- механическая обработка второй моноблочной детали для получения малого цилиндрического венца, имеющего размеры, обеспечивающие его размещение внутри большого полого цилиндрического венца;

- герметичное соединение пайкой двух оснований венцов;

- одновременное сверление обоих соединенных пайкой венцов для получения каналов многоточечного впрыска.

Такой способ, использующий соединение пайкой двух моноблочных деталей и их предварительную механическую обработку, позволяет выполнять сечения системы охлаждения топлива многоточечного контура, которые имеют легко контролируемые размеры.

Наконец, объектом настоящего изобретения является способ изготовления многоточечного топливного инжектора, содержащего первую обечайку и вторую обечайку, изготовленные при помощи описанного выше способа, отличающийся тем, что выполняют следующие этапы:

- выполнение моноблочной детали, содержащей сплошной большой цилиндрический венец и сплошной малый цилиндрический венец, выступающий в осевом направлении относительно большого венца;

- сверление пилотных и многоточечных каналов циркуляции в сплошных цилиндрических венцах;

- механическая обработка диаметров просверленных сплошных цилиндрических венцов для получения первой обечайки;

- посадка первой обечайки во вторую обечайку так, чтобы было перекрывание одновременно между сплошным и полым большими венцами и между сплошным и полым малыми венцами;

- герметичное соединение пайкой венцов между собой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Другие преимущества и отличительные признаки будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - общий вид в продольном разрезе части камеры сгорания турбомашины, содержащей многоточечный инжектор.

Фиг.2А и 2В - вид сзади в поперечном разрезе отдельных вариантов циркуляции топлива внутри многоточечного инжектора из предшествующего уровня техники.

Фиг.2С - вид в перспективе в продольном разрезе части инжектора из предшествующего уровня техники.

Фиг.3 - внешний вид в перспективе в разборе варианта выполнения многоточечного инжектора в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.3А - вид в продольном разрезе инжектора, показанного на фиг.3.

Фиг.3В - увеличенный вид части инжектора, показанного на фиг.3А.

Фиг.3С - вид в перспективе части инжектора, показанного на фиг.3А, прозрачно иллюстрирующий питание топливом двух отдельных контуров, пилотного и многоточечного.

Фиг.3D и 3Е - вид в перспективе части инжектора, показанного на фиг.3А, иллюстрирующий отдельные пилотный и многоточечный контуры.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧАСТНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ

На фиг.1 показана часть камеры 1 сгорания турбомашины. Камера 1 сгорания обычно содержит наружную стенку 10, внутреннюю стенку 11, фланцы крепления (не показаны) наружной 10 и внутренней 11 стенок с кожухом камеры С в зоне 12 соединения, дно 13 камеры, соединенное болтами или сваркой со стенками 10, 11, отражатель 13 для защиты дна 13 камеры от излучений пламени, получаемого при горении, различные моноблочные или разборные обтекатели 15 и, наконец, множество систем 2 впрыска, в каждой из которых установлен инжектор 3. На фиг.1 показана только одна система 2 впрыска с одним инжектором 3: обычно круглая камера сгорания содержит большое число инжекторов 3, как правило от 10 до 50, и это число зависит от требуемой мощности двигателя. Каждая система 2 впрыска содержит котелок 20, расходящийся в сторону внутреннего пространства камеры для рассеяния выходящей струи воздушно-топливной смеси, плавающую втулку 21 для перемещения скольжением котелка 20 в крепежном кожухе 22, один или несколько завихрителей 23, обеспечивающих впуск воздуха вращательным движением, бортик 24, охлаждаемый воздухом с целью тепловой защиты системы крепления.

Каждый многоточечный инжектор 2 в основном содержит стойку 30 подачи топлива, одну или несколько ступеней 31 завихрителей, обеспечивающих, как и завихрители 23 системы впрыска, впуск воздуха вращательным движением, топливный жиклер 32, установленный на оси I-I' инжектора 3, и сеть 33 из n отверстий 33 впрыска топлива, просверленных на периферии инжектора 3 (фиг.1). Каждый инжектор 3 крепят на кожухе 10 камеры и устанавливают в описанной выше системе 2 впрыска. Более точно стойку 30 подачи топлива крепят на кожухе 10 таким образом, чтобы сеть 33 отверстий 330 впрыска была установлена в передней по потоку части корпуса завихрителей 23 (фиг.1). Монтаж осуществляют таким образом, чтобы обеспечить точную центровку (и, следовательно, концентричность) между инжектором 3 и ее системой 2 впрыска. В случае необходимости, многоточечный инжектор 3 содержит одно или несколько продувочных отверстий t, позволяющих вводить воздух в осевом направлении в систему 2 впрыска.

Таким образом, конструкция многоточечного инжектора 3 выполнена таким образом, чтобы, с одной стороны, топливный жиклер 32, расположенный по ее оси, впрыскивал топливо с постоянным расходом, как правило, оптимизированным для низких режимов двигателя, и, с другой стороны, чтобы отверстия 330 многоточечного контура, просверленные на периферии инжектора, впрыскивали топливо с периодическим расходом для высоких режимов двигателя, например, для режимов, необходимых во время взлета летательного аппарата, оборудованного двигателем. Согласно известным концепциям, как будет пояснено ниже, топливный контур, предназначенный для питания жиклера 32 и называемый «пилотным контуром», служит также для охлаждения топливного контура, предусмотренного для питания отверстий 330 и называемого «многоточечным контуром». Действительно, поскольку этот многоточечный контур предназначен для подачи топлива в прерывистом режиме, топливо застаивается внутри него, и существует опасность коксования или смолообразования этого застаивающегося топлива. Поэтому постоянное охлаждение многоточечного контура при помощи пилотного контура позволяет избежать опасности коксования топлива.

В известном исполнении (фиг.2А-2С) многоточечный инжектор 3 прежде всего содержит стойку 30 подачи топлива. Он содержит также первую обечайку 34, содержащую часть, образующую соединение 340 для размещения конца стойки 30, и часть, образующую корпус 341, открытый изнури 01, имеющий наружный диаметр D1 и просверленные внутри каналы 342 циркуляции топлива, сообщающиеся со стойкой 30 подачи топлива. В отверстие корпуса первой обечайки вставлена, по меньшей мере, одна ступень 31 завихрителей. В часть, образующую втулку 310 ступени 31 завихрителей, устанавливают топливный жиклер 32 для впрыска топлива, поступающего из каналов 342 циркуляции первой обечайки, в направлении оси I системы впрыска. Наконец, инжектор 3 содержит вторую обечайку 35, которая содержит часть, образующую открытый изнутри 02 корпус 350, имеющий наружный диаметр D2, на периферии которого просверлены многоточечные каналы 351 для впрыска топлива в направлении периферии системы впрыска. Выходные отверстия 330 многоточечных каналов 351 образуют многоточечную сеть 33 инжектора.

В известном исполнении корпуса 341, 350 первой 34 и второй 35 обечаек размещены один в другом таким образом, чтобы их внутренние отверстия 01, 02 и наружные диаметры D1, D2, по меньшей мере, частично взаимно перекрывались. Их перекрывание ограничивает полый объем, содержащий, по меньшей мере, три концентрических дефлектора 36, из которых центральный дефлектор 360 выходит на многоточечные каналы 351, а остальные, периферические, дефлекторы 361, 362 выполнены так, чтобы топливо циркулировало вокруг центрального дефлектора 360 с целью охлаждения топлива, питающего многоточечные каналы 351 и затем питания жиклера 32 (фиг.2С). Иначе говоря, в этой современной концепции дефлекторы 361, 362 пилотного топливного контура расположены концентрично по отношению к центральному дефлектору 360 многоточечного контура с целью лучшего охлаждения последнего и, следовательно, для предотвращения коксования топлива.

Однако в современном исполнении (фиг.2А и 2В) центральный дефлектор 360 не является непрерывным, периферические дефлекторы 361, 362 сообщаются между собой за счет разрыва 3600, выполненного в центральном дефлекторе 360, и внутренний периферический дефлектор 362 не сообщается с каналами 342 циркуляции, просверленными в корпусе первой обечайки 34. Действительно, только наружный периферический дефлектор 361 сообщается с каналом 342 циркуляции (фиг.2А) или с двумя каналами 342 циркуляции (фиг.2В). Таким образом, пилотное топливо циркулирует внутри внутреннего периферического дефлектора 362, поступая из канала(ов) 342 циркуляции сначала внутрь наружного периферического дефлектора 361, затем проходя через разрыв 3600. Стрелки, показанные на фиг.2А и 2В внутри двух периферических полостей 361, 362, показывают путь пилотного топлива до его циркуляции во впускном канале 310, просверленном внутри ступени 31 завихрителей. Пилотное топливо, циркулирующее внутри впускного канала 310, поступает в жиклер 32 (фиг.2С).

Таким образом, современная конструкция многоточечного инжектора 3 не позволяет добиться идеальной равномерности охлаждения топлива многоточечного контура, циркулирующего в центральном дефлекторе 360. Действительно, пилотное топливо циркулирует либо по спиралевидному пути (фиг.2А), либо по двум концентричным путям в виде полуокружностей (фиг.2В). Таким образом, эта циркуляция создает неравномерные зоны охлаждения как по площадям теплообмена между пилотным топливом и топливом многоточечного контура, так и по их циркуляции. Эти неравномерные зоны охлаждения, символически показанные эллипсами на фиг.2А и 2В, полностью не устраняют возможность коксования топлива, застаивающегося в центральном дефлекторе 360 многоточечного контура.

Согласно изобретению достигают абсолютно равномерного охлаждения многоточечного топливного контура за счет топливного контура. Для этого, с одной стороны, все три концентрические дефлекторы 360, 361, 362 являются непрерывными по всей своей окружности (фиг.3 и 3А), и каждый из них сообщается, по меньшей мере, с одним отдельным каналом циркуляции 342 (фиг.3С, 3D и 3Е). С другой стороны, периферические дефлекторы 361, 362 выходят в камеру 37 впуска топлива, диаметрально противоположную каналам 342 циркуляции, которая сообщается с жиклером 32 (фиг.3В).

Таким образом, дефлекторы 360, 361, 362 одновременно пилотного топливного контура и многоточечного топливного контура являются полными концентрическими кольцами, обеспечивающими равномерное охлаждение. Иначе говоря, дефлекторы 360, 361, 362 не сообщаются между собой, что упрощает их геометрию. Поэтому их можно выполнять путем классической механической обработки.

Как показано на фиг.3 и 3А, первая 34 и вторая 35 обечайки выполнены, каждая, в виде моноблочной детали путем механической обработки вместе со второй 35 обечайкой в виде первого полого цилиндрического венца 350; таким образом, дефлекторы 360, 361, 362 образованы полым цилиндрическим венцом 350 и другим полым цилиндрическим венцом 380, заходящим внутрь венца 350 и соединенным с ним пайкой. Основание 380а этого другого полого цилиндрического венца 380 содержит каналы 3800, выполненные напротив многоточечных каналов 351.

Согласно предпочтительному способу изготовления обечайка 35 является моноблочной деталью, обработанной механически для образования полого цилиндрического венца 350, при этом другой венец 380 тоже является моноблочной деталью 38, имеющей размеры, соответствующие возможности его размещения внутри механически обработанного большого полого цилиндрического венца. Оба основания 380а, 350 герметично соединены между собой пайкой, затем одновременно просверлены для получения каналов 351, 3800 многоточечного впрыска. Чтобы получить первую обечайку 34, выполняют моноблочную деталь, содержащую большой сплошной цилиндрический венец 343 и малый сплошной цилиндрический венец 344, выступающий в осевом направлении по отношению к большому венцу 343, сверлением выполняют каналы циркуляции пилотный 342р и многоточечный 342m в сплошных цилиндрических венцах 343, 344, затем механически обрабатывают просверленные диаметры сплошных цилиндрических венцов 343, 344. После этого производят посадку первой обечайки 34 во вторую обечайку 35 таким образом, чтобы получить перекрывание одновременно между большими сплошным и полым венцами 343, 350 и между малыми сплошным и полым венцами 344, 380, затем осуществляют герметичное соединение пайкой венцов 343, 350, 344, 380 между собой.

Согласно варианту выполнения, показанному на фиг.3А и 3В, камера 37 впуска выполнена в первой обечайке 34 и сообщается с жиклером 32 через трубку 39, которая не проходит через ступень 31 завихрителей или через любое пространство, разделяющее завихрители. Таким образом, периферический пилотный топливный контур связывают с осью I-I' инжектора 3 через наружное пространство головки впрыска. Такая связь является предпочтительной, так как ее можно получить при любой конфигурации завихрителей 311, 311а (наклон, длина, толщина, число ступеней завихрителей и т.д.). Предпочтительно трубку 39 соединяют, с одной стороны, с частью камеры 37 впуска напротив части, выходящей к периферическим дефлекторам 361, 362 (фиг.3В), и, с другой стороны, с частью втулки ступени 31 завихрителей напротив и сообщающейся с гнездом жиклера 32 (фиг.3А). Как показано на фиг.3 и 3А, трубка 39 является изогнутой трубкой U-образной формы, одно из колен ветвь 390 которой, соединенное со втулкой 310 ступени 31 завихрителей, проходит по оси I-I' жиклера 32, а другое из колен 391, соединенное параллельно с камерой 37 впуска, проходит параллельно оси I-I' жиклера 32.

Таким образом, завихрители каждой ступени 31, 31а могут быть завихрителями 31, выполненными спиралевидно по отношению к оси I-I' инжектора и имеющими постоянную толщину по ширине ступени и предпочтительно уменьшенную до минимума. Инжектор 3 может содержать две ступени 31, 31а завихрителей, вставленные одна в другую, при этом периферическая ступень посажена, в свою очередь, во внутреннее отверстие обечайки 35 (фиг.3).

Чтобы получить отдельные каналы 342 циркуляции, необходимо реализовать индивидуальное питание на входе по потоку в системе подачи топлива. Поэтому предусмотрена моноблочная деталь 4, образующая распределитель топлива, корпус 40 припаян пайкой внутри соединения 340 обечайки 34 и содержит, по меньшей мере, два отдельных просверленных канала 400, 401, 402, 403, каждый из которых сообщается, с одной стороны, с внутренним пространством стойки 30, соединенной с пилотным контуром питания, и, с другой стороны, по меньшей мере, с одним пилотным каналом 342р циркуляции, просверленным в обечайке 34. Распределитель 4 содержит также трубопровод 41, который проходит внутри стойки 30 и который соединен, с одной стороны, с многоточечным контуром питания и, с другой стороны, с многоточечным каналом 342m циркуляции, просверленным в первой обечайке 34.

Согласно предпочтительному варианту конструкции, показанному на фиг.3С, 3D и 3Е, корпус 40 распределителя содержит четыре отдельных просверленных канала 400, 401, 402, 403, два 400, 401 из которых сообщаются, каждый, с пилотным каналом 342р циркуляции первой обечайки, которая, в свою очередь, выходит на наружный периферический дефлектор 361, и два других канала 402, 403 сообщаются, каждый, с пилотным каналом 342р циркуляции обечайки 34, которая, в свою очередь, выходит на внутренний периферический дефлектор 362. В конструкции, показанной на фиг.3С, 3D и 3Е, получают абсолютно отдельные каналы 400, 401, 402, 403 для питания наружного периферического дефлектора 361, частично объединенные для питания внутреннего периферического дефлектора 362 при помощи выполнения отверстия, имеющего овальную форму. Таким образом, получают систему из трубопровода 41 и каналов 400, 401, 402, 403 питания, имеющих минимальные габариты.

Разумеется, что можно предусмотреть другие изменения, не выходя при этом за рамки изобретения, в частности можно предложить непрерывные охлаждающие дефлекторы, которые не сообщаются между собой и расположены концентрично по отношению к центральному дефлектору многоточечного контура, который тоже является непрерывным.

Вторая обечайка 35 представлена в виде моноблочной детали (фиг.3А), в которой выполнены трубки Вентури 500 и 501. Это позволяет избежать так называемых «воздушных ступенек», которые образуют препятствия на уровне соединения между двумя деталями, находящимися в воздушном потоке.

Разумеется, обечайка без трубки Вентури тоже вполне соответствует принципам изобретения.

1. Топливный инжектор (3) многоточечного типа, предназначенный для установки в системе (2) впрыска камеры (1) сгорания, содержащий:
- стойку (30) подачи топлива,
- первую обечайку (34), содержащую часть, образующую соединение (340), в которую помещен конец стойки (30), и часть, образующую открытый изнутри (O1) корпус (341), имеющий наружный диаметр (D1) и просверленные внутри каналы (342p, 342m) циркуляции топлива, сообщающиеся со стойкой (30) подачи топлива,
- по меньшей мере, одну ступень (31, 31а) завихрителей, вставленную в отверстие корпуса первой обечайки,
- топливный жиклер (32), помещенный в часть, образующую втулку (310) ступени (31) завихрителей, для впрыска топлива, поступающего изнутри пилотных каналов (342р) циркуляции первой обечайки (34), в сторону оси I-I' системы впрыска,
- вторая обечайка (35), содержащая часть, образующую открытый изнутри (O2) корпус (350), имеющий наружный диаметр (D2), на периферии которой просверлены каналы (351) многоточечного впрыска для впрыска топлива в направлении периферии системы впрыска, при этом в инжекторе (3) корпуса (341, 350) первой (34) и второй (35) обечаек вставлены один в другой таким образом, что их внутренние отверстия (O1, O2) и наружные диаметры (D1, D2), по меньшей мере, частично взаимно перекрываются, ограничивая полый объем, содержащий, по меньшей мере, три концентрических дефлектора (360, 361, 362), сообщающихся с каналами (342p, 342m) циркуляции, при этом центральный дефлектор (360) выходит на каналы (351) многоточечного впрыска, а остальные, периферические (361, 362), выполнены так, чтобы топливо циркулировало вокруг центрального дефлектора (360), чтобы охлаждать топливо, питающее каналы (351) многоточечного впрыска, а затем подавать в жиклер (32),
отличающийся тем, что дефлекторы (360, 361, 362) являются непрерывными и сообщаются каждый, по меньшей мере, с одним отдельным каналом (342p, 342m) циркуляции, при этом периферические дефлекторы (361, 362) выходят в камеру (37) впуска топлива, расположенную в зоне, диаметрально противоположной каналам (342p, 342m) циркуляции, и сообщающуюся с жиклером (32), чтобы получить равномерное питание и охлаждение инжектора.

2. Инжектор (3) по п.1, в котором первая (34) и вторая (35) обечайки содержат каждая механически обработанную моноблочную деталь, при этом одна (35) из них выполнена в виде первого полого цилиндрического венца (350), при этом дефлекторы (360, 361, 362) образованы упомянутым первым полым цилиндрическим венцом (350) и вторым цилиндрическим венцом (38, 380), размещенным внутри и припаянным к первому (350), и в основании (380а) которого просверлены каналы (3800) напротив каналов (351) многоточечного впрыска, чтобы контролировать расход охлаждения/питания в каналах пилотного впрыска.

3. Инжектор (3) по п.1 или 2, в котором камера (37) впуска выполнена в первой обечайке (34) и сообщается с жиклером (32) через трубку (39), которая не проходит через завихрители (311) или через любое разделяющее их пространство.

4. Инжектор (3) по п.3, в котором трубка (39) соединена с одной стороны с частью (370) камеры (37) впуска напротив части, выходящей к периферическим дефлекторам (361, 362), и с другой стороны с частью втулки (310) ступени (31) завихрителей (311) напротив и сообщающейся с жиклером (32).

5. Инжектор (3) по п.4, в котором трубка (39) является изогнутой трубкой U-образной формы, одно из колен (390) которой, соединенное с втулкой (310) ступени (31) завихрителей (311), проходит по оси I-I' жиклера (32), а другое из колен (391), соединенное параллельно с камерой впуска, проходит параллельно оси I-I' жиклера (32).

6. Инжектор (3) по п.1, дополнительно содержащий моноблочную деталь, образующую распределитель (4) топлива, при этом распределитель (4) содержит:
- корпус (40), припаянный внутри соединения (340) первой обечайки (34) и с, по меньшей мере, двумя отдельными просверленными каналами (400, 401, 402, 403), каждый из которых сообщается с одной стороны с внутренним пространством стойки (30), соединенной с пилотным контуром питания, и с другой стороны, по меньшей мере, с одним пилотным каналом (342p) циркуляции, просверленным в первой обечайке (34);
- трубопровод (41), который проходит внутри стойки (30) и который соединен с одной стороны с многоточечным контуром питания и с другой стороны с многоточечным каналом (342m) циркуляции, просверленным в первой обечайке (34).

7. Инжектор (3) по п.6, в котором корпус (40) распределителя (4) содержит четыре отдельных просверленных канала (400, 401, 402, 403), два (400, 401) из которых сообщаются каждый с пилотным каналом (342p) циркуляции первой обечайки (34), которая, в свою очередь, выходит на наружный периферический дефлектор (361), а два других (402, 403) сообщаются каждый с пилотным каналом (342p) циркуляции первой обечайки, которая, в свою очередь, выходит на внутренний периферический дефлектор (362).

8. Инжектор (3) по п.1, в котором завихрители (311, 311a) каждой ступени (31, 31а) являются завихрителями, выполненными спиралевидно по отношению к оси I-I' инжектора и имеющими постоянную толщину по ширине ступени.

9. Инжектор (3) по п.1, содержащий две ступени (31 и 31а) завихрителей (311 и 311a), вставленные друг в друга, при этом периферическая ступень (31а) вставлена, в свою очередь, во внутреннее отверстие (O2) второй обечайки (35).

10. Камера сгорания для турбомашины, содержащая, по меньшей мере, один многоточечный инжектор по любому из предыдущих пунктов.

11. Турбомашина, содержащая камеру (1) сгорания, на которой закреплен инжектор (3) по любому из предыдущих пунктов, установленный в системе (2) впрыска, которая, в свою очередь, закреплена на камере сгорания.

12. Способ изготовления обечайки (35), согласно которому на периферии обечайки просверливают каналы (351) многоточечного впрыска, отличающийся тем, что упомянутая обечайка предназначена для установки в многоточечном топливном инжекторе (3) по одному из пп.1-9, и тем, что выполняют следующие этапы:
- механическая обработка первой моноблочной детали (35) для получения большого полого цилиндрического венца (350);
- механическая обработка второй моноблочной детали (38) для получения малого цилиндрического венца (380), имеющего размеры, обеспечивающие его размещение внутри большого полого цилиндрического венца (350);
- герметичное соединение пайкой двух оснований (350а, 380а) венцов;
- одновременное сверление обоих соединенных пайкой венцов (35, 38) для получения каналов (351, 3800) многоточечного впрыска.

13. Способ изготовления многоточечного топливного инжектора (3), содержащего первую обечайку (34) и вторую обечайку (35), изготовленные по п.12, отличающийся тем, что выполняют следующие этапы:
- выполнение моноблочной детали (34), содержащей сплошной большой цилиндрический венец (343) и сплошной малый цилиндрический венец (344), выступающий в осевом направлении относительно большого венца (343);
- сверление пилотных (342p) каналов и многоточечных каналов (342m) циркуляции в сплошных цилиндрических венцах (343, 344);
- механическая обработка диаметров просверленных сплошных цилиндрических венцов (343, 344) для получения первой обечайки (34);
- посадка первой обечайки (34) во вторую обечайку (35) так, чтобы было перекрывание одновременно между сплошным и полым большими венцами (343, 350) и между сплошным и полым малыми венцами (344, 380);
- герметичное соединение пайкой венцов (343, 350, 344, 380) между собой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нанесению покрытия на топливопроводящую деталь турбины, например на деталь газовой турбины. .

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в газотурбинных установках (ГТУ) и двигателях (ГТД) с камерами сгорания различной формы, работающих на жидком или газообразном топливе.

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей и касается устройства для впрыска топливовоздушной смеси в камеру сгорания газотурбинного двигателя. .

Изобретение относится к области газотурбинных двигателей и касается устройства для впрыска топливовоздушной смеси в камеру сгорания газотурбинного двигателя. .

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и может быть использовано в электронно-гидромеханических системах (САУ) автоматического управления газотурбинными двигателями (ТРДФ) с форсажной камерой сгорания (ФКС).

Изобретение относится к способу и устройству управления тепловыми выбросами летательного аппарата, содержащему планер (110) и силовую установку (112)

Камера сгорания ГТД содержит корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями, внешний и внутренний корпусы, внешний и внутренний кожуха, установленные с зазором относительно внешнего и внутреннего корпусов. Число форсуночных модулей выполнено кратным четырем. Форсуночные модули установлены в два ряда: внешний и внутренний. Дополнительно выполнено два топливных коллектора внешний и внутренний. Полость внешнего коллектора соединена топливными каналами с каждым форсуночным модулем через один внешнего ряда форсуночных модулей. Полость внутреннего коллектора соединена с каждым форсуночным модулем через один внутреннего ряда. Основной топливный коллектор соединен с остальными форсуночными модулями обеих рядов. Между плитой и внешней и внутренней стенками жаровой трубы установлены соответственно внешнее и внутреннее средства для подачи и закрутки охлаждающего воздуха с возможностью подачи воздуха под острым углом к оси жаровой трубы, содержащие установленные под углом к оси камеры сгорания лопатки. На стенках жаровой трубы но окружности установлены «карманы», выполненные в форме пустотелых обтекаемых профилей, направленных в сторону оси жаровой трубы. Во внешнем и внутреннем кожухах в задней по потоку части выполнены отверстия. Изобретение направлено на увеличение полноты сгорания топлива и снижение эмиссии вредных веществ на всех режимах и обеспечение равномерного температурного поля на выходе из камеры сгорания по окружности на всех режимах, оси форсуночного модуля. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 15 ил.

Камера сгорания ГТД содержит корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки, и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями, внешней и внутренний корпусы. Число форсуночных модулей выполнено кратным четырем. Форсуночные модули установлены в два ряда: внешний и внутренний. Дополнительно выполнены два топливных коллектора внешний и внутренний. Полость внешнего коллектора соединена топливными каналами с каждым форсуночным модулем через один внешнего ряда форсуночных модулей. Полость внутреннего коллектора соединена с каждым форсуночным модулем через один внутреннего ряда. Основной топливный коллектор соединен с остальными форсуночными модулями обеих рядов. Между плитой и внешней и внутренней стенками жаровой трубы установлены соответственно внешнее и внутреннее средства для подачи и закрутки охлаждающего воздуха с возможностью подачи воздуха под острым углом к оси жаровой трубы, соединяющей середину плиты и середину выходного сечения жаровой трубы. Изобретение направлено на увеличение полноты сгорания топлива и снижение эмиссии вредных веществ на всех режимах и обеспечение равномерного температурного поля на выходе из камеры сгорания по окружности на всех режимах. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Камера сгорания ГТД, содержащая корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями, внешней и внутренний корпусы. Число форсуночных модулей выполнено кратным четырем. Форсуночные модули установлены в два ряда: внешний и внутренний. Дополнительно выполнено два топливных коллектора внешний и внутренний. Полость внешнего коллектора соединена топливными каналами с каждым форсуночным модулем через один внешнего ряда форсуночных модулей. Полость внутреннего коллектора соединена с каждым форсуночным модулем через один внутреннего ряда. Основной топливный коллектор соединен с остальными форсуночными модулями обеих рядов. Между плитой и внешней и внутренней стенками жаровой трубы установлены соответственно внешнее и внутреннее средства для подачи и закрутки охлаждающего воздуха с возможностью подачи воздуха под острым углом к оси жаровой трубы, соединяющей середину плиты и середину выходного сечения жаровой трубы. Изобретение направлено на увеличение полноты сгорания топлива и снижение эмиссии вредных веществ на всех режимах и обеспечение равномерного температурного поля на выходе из камеры сгорания по окружности на всех режимах. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.

Камера сгорания ГТД содержит корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями, внешней и внутренний корпусы. Число форсуночных модулей выполнено кратным четырем. Форсуночные модули установлены в два ряда: внешний и внутренний. Дополнительно выполнено два топливных коллектора внешний и внутренний. Полость внешнего коллектора соединена топливными каналами с каждым форсуночным модулем чрез один внешнего ряда форсуночных модулей. Полость внутреннего коллектора соединена с каждым форсуночным модулем через один внутреннего ряда. Основной топливный коллектор соединен с остальными форсуночными модулями обеих рядов. Между плитой и внешней и внутренней стенками жаровой трубы установлены соответственно внешнее и внутреннее средства для подачи и закрутки охлаждающего воздуха с возможностью подачи воздуха под острым углом к оси жаровой трубы, содержащие установленные под углом к оси камеры сгорания лопатки. На стенках жаровой трубы по окружности установлены «карманы», выполненные в форме пустотелых обтекаемых профилей, направленных в сторону оси жаровой трубы. Изобретение направлено на увеличение полноты сгорания топлива и снижение эмиссии вредных веществ на всех режимах и обеспечение равномерного температурного поля на выходе из камеры сгорания по окружности на всех режимах. 6 з.п. ф-лы, 11 ил.

(57) Система подачи топлива в газотурбинный двигатель с форсажной камерой сгорания содержит параллельно установленные в магистрали топливоподающие насос высокого давления с электроприводом и двухступенчатый центробежный насос высокого давления с механическим приводом и отбором топлива за каждой ступенью. Система содержит также двухпозиционное устройство подключения насосов к основной и форсажной камерам сгорания через дозаторы. Электропривод насоса высокого давления, двухпозиционное устройства подключения и дозаторы связаны с системой управления. Система управления выполнена с возможностью управления подачей по суммарному расходу топлива в двигатель и перевода устройства подключения, при величине суммарного расхода менее заданного, в позицию подсоединения выхода насоса высокого давления с электроприводом к дозаторам основной и форсажной камер сгорания, или, при величине суммарного расхода более заданного, в позицию открытия входа в двухступенчатый центробежный насос высокого давления и подсоединения выхода за первой его ступенью к дозатору подачи топлива в форсажную камеру, а выхода за второй ступенью - к дозатору основной камеры сгорания. Насос высокого давления с электроприводом снабжен электродвигателем, с возможностью регулирования топливоподачи по силе тока в обмотках электродвигателя для поддержания перепада давления на насосе. Технический результат - снижение потребляемой насосами мощности, уменьшение подогрева топлива в насосах, оптимизация массы топливной системы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Форсуночный блок камеры сгорания ГТД содержит плиту кольцевой формы с установленными на ней в несколько рядов форсуночными модулями, содержащими топливные и воздушные каналы, и топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями. Установлено более трех концентричных рядов форсуночных модулей, которые установлены установочными выступами в несквозные отверстия, выполненные в плите. Плита выполнена выпуклой формы в сторону воздушного потока. Изобретение направлено на увеличение полноты сгорания топлива, снижение эмиссии вредных веществ на всех режимах и обеспечение равномерного температурного поля на выходе из камеры сгорания по окружности на всех режимах. 3 з. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к энергетическому, химическому и транспортному машиностроению и может быть использовано в камерах сгорания газотурбинных установок. Предложен способ сжигания топлива, заключающийся в предварительном разделении потока воздуха на коаксиальные кольцевые струи, закрутке соседних смежных струй в противоположных направлениях, причем ближайшие одна к другой части соседних закрученных в противоположном направлении струй подают в радиальном направлении навстречу одна другой с образованием турбулентного сдвигового слоя, при этом подачу топлива осуществляют в этот слой для последующего воспламенения образовавшейся топливовоздушной смеси. Одну часть топлива предварительно, непосредственно после разделения потока воздуха на коаксиальные кольцевые струи, подают в образовавшиеся вращающиеся коаксиальные кольцевые струи тангенциально, противоположно направлению вращения коаксиальной кольцевой струи воздуха предпочтительно в сторону, противоположную ее осевому движению. Оставшуюся часть подают в образованный турбулентный сдвиговой слой, по направлению к зоне горения предпочтительно в виде полой кольцевой струи, образованной из нескольких сплошных одиночных струй топлива. Тангенциально подают 40-50% общего расхода топлива, а оставшуюся часть расхода топлива подают в образованный турбулентный сдвиговый слой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх