Инжекторная система, камера сгорания, содержащая инжекторную систему, и газотурбинный двигатель



Инжекторная система, камера сгорания, содержащая инжекторную систему, и газотурбинный двигатель
Инжекторная система, камера сгорания, содержащая инжекторную систему, и газотурбинный двигатель
Инжекторная система, камера сгорания, содержащая инжекторную систему, и газотурбинный двигатель
Инжекторная система, камера сгорания, содержащая инжекторную систему, и газотурбинный двигатель
Инжекторная система, камера сгорания, содержащая инжекторную систему, и газотурбинный двигатель

 


Владельцы патента RU 2478876:

СНЕКМА (FR)

Инжекторная система содержит инжектор, с главной осью (А), круглое расширительное кольцо, коаксиальное с упомянутым инжектором, завихритель первичного воздуха, коаксиальный с упомянутым кольцом, размещенный на выходе упомянутого инжектора, и трубку Вентури, размещенную на выходе завихрителя. Кольцо имеет отверстия, распределенные вокруг этой главной оси, открывающиеся на входной поверхности упомянутого кольца, обеспечивающие проход воздуха в выходную зону упомянутого кольца. Кольцо содержит сужающуюся к выходу кольцевую коническую прорезь и открытую к выходу. Отверстия выходят во входную часть прорези. Ось каждого из этих отверстий образует с главной осью (А) угол, строго превышающий угол, который образует с главной осью образующая конуса, определяющая упомянутую кольцевую прорезь. Воздух, выходящий из упомянутых отверстий, сталкивается с внутренней стенкой кольцевой прорези, которая расположена наиболее близко к главной оси. Поток воздуха, выходящий из кольцевой прорези, и поток воздуха, выходящий из завихрителя первичного воздуха, выходят по существу параллельно друг другу, не смешиваясь на выходе инжектора, уменьшая завихрения на выходе инжектора. Изобретение направлено на уменьшение завихрений на выходе из инжектора. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области инжекторно-топливных систем.

Изобретение, в частности, относится к круглому расширительному кольцу, центрованному по главной оси и предназначенному для установки на топливный инжектор, коаксиальный с этим кольцом, указанное кольцо снабжено отверстиями, распределенными вокруг этой главной оси, открывающимися к входной поверхности и обеспечивающими проход воздуха к выходной зоне этого кольца.

Как изображено на фиг.5, представляющей известный уровень техники, топливо впрыскивается в камеру 100 сгорания (например, в камеру сгорания газотурбинного двигателя) инжектором 10, который размещен на конце топливопровода. Этот инжектор 10 имеет по существу цилиндрическую форму и содержит расширительное кольцо 220, круглое относительно главной оси А, которое окружает часть инжектора 10, при этом инжектор коаксиален расширительному кольцу. Расширительное кольцо 220 содержит аксиальную цилиндрическую часть 222, внутренняя радиальная поверхность которой находится в контакте или близка к внешней поверхности инжектора 10. Роль этого кольца 220 заключается в возможности выборки зазора между инжектором 10 и элементами днища камеры сгорания, этот зазор обусловлен термическими напряжениями, которым подвергаются эти детали. В процессе горения на выходной части 12 инжектора 10 может образоваться отложение нагара, вызванное неправильным сгоранием топлива. Отложения нагара являются нежелательными, так как они ухудшают распыление топлива инжекторами 10.

В описании использованы термины «входной» и «выходной» в отношении направления нормальной циркуляции топлива на выход из инжектора (если не указано иное), то есть слева направо на фиг.5. Прилагательные «внутренний» и «внешний» относятся к указанию близости относительно главной оси А.

Для предотвращения отложения нагара, расширительное кольцо 220 снабжают отверстиями 226, ориентированными по существу аксиально (то есть в направлении главной оси А), которые позволяют воздуху аксиально проникать в зону, размещенную на выходе инжектора 10. Таким образом, этот воздух проникает далее параллельно боковой кольцевой стенке инжектора во входную зону инжектора и формирует слой или пленку воздуха вокруг инжектора, что позволяет помешать отложению нагара на выходном конце инжектора. На фиг.5 эти отверстия 226 выполнены в радиальной стенке 224 расширительного кольца 220, радиально продолжающейся к наружному выходному концу цилиндрической части 222 этого кольца.

Тесты и эксплуатация, осуществленные заявителем, показывают, однако, что такая воздушная пленка является источником неудобств. Действительно, детали днища камеры сгорания размещены непосредственно на выходе инжектора. В частности речь идет о завихрителе 40 первичного воздуха и трубке Вентури 50. Таким образом, завихритель 40 первичного воздуха является кольцевой деталью, коаксиальной с инжектором 10, размещенной непосредственно на выходе расширительного кольца 220, внутренний диаметр которого превышает диаметр инжектора. Завихритель 40 первичного воздуха по всей своей окружности имеет первичные отверстия 42, через которые воздух проникает в зону, расположенную на выходе инжектора 10. Первичные отверстия 42 ориентированы таким образом, что их оси размещены в плоскости, радиальной по отношению к главной оси, с наклоном по окружности. Таким образом, воздух, выходящий из первичных отверстий 42, проникает в выходную зону инжектора 10, вращаясь вокруг главной оси А и образуя завихрение или турбулентный поток. Непосредственно за завихрителем 40 первичного воздуха размещена трубка Вентури 50, которая является кольцевым элементом, коаксиальным инжектору 10. Трубка Вентури 50 имеет радиальную стенку, которая простирается к выходу (своей внутренней частью) конфузором 52, то есть конической стенкой, которая приближается к главной оси А в сторону выхода. Конфузор 52 переходит в горловину 54, затем в диффузор 56, выходная часть которого расширяется наружу. Конфузор 52, таким образом, размещается на выходе инжектора 10 и расположен по существу в аксиальном продолжении отверстий 226 расширительного кольца 220.

При исследованиях, проведенных заявителем, было обнаружено, что воздух, выходящий из отверстий 226, проникает в зону на выходе инжектора 10 (и кольца 220), создавая турбулентность. Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков либо, по меньшей мере, их уменьшение.

В изобретении предлагается такое расширительное кольцо, в котором воздух, выходящий из выполненных в нем отверстий, проникает в зону на выходе инжектора гомогенно без влияния на выходную часть инжектора.

Эта цель достигается тем, что расширительное кольцо содержит коническую сужающуюся к выходу кольцевую прорезь, открытую к выходу, при этом отверстия открываются во входной части этой прорези, а ось каждого из этих отверстий образует с главной осью угол, по существу превышающий угол, который образует с этой главной осью образующая конуса, определяющая кольцевую прорезь, при этом воздух, выходящий из отверстий, сталкивается с внутренней стенкой кольцевой прорезью, наиболее близкой к главной оси.

Благодаря такому расположению, воздух, выходящий из отверстий, не проникает непосредственно в выходную зону инжектора, а сталкивается вначале с внутренней стенкой кольцевой прорези и затем перенаправляется вдоль кольцевой прорези. Таким образом, воздух выходит из кольцевой прорези гомогенно (то есть скорость воздуха при выходе из кольцевой прорези практически такая же, как в отверстии кольцевой прорези, таким образом, поток воздуха не является турбулентным). Кроме того, угол кольцевой прорези с главной осью таков, что воздух, выходящий из прорези, не воздействует на поверхность инжектора. Таким образом, не происходит осаждение нагара на поверхности инжектора.

Предпочтительно, расширительное кольцо содержит цилиндрическую часть вокруг главной оси, а также радиальную стенку, которая радиально продолжается по направлению к внешнему выходу этой части цилиндра, причем кольцевая прорезь открывается в направлении выхода области, где цилиндрическая часть встречается с радиальной стенкой.

Предпочтительно, отверстия расширительного кольца имеют наклон по окружности относительно главной оси, этот наклон придает проходящему через них воздуху вращательное движение вокруг главной оси.

Например, этот наклон вызывает циркуляцию воздуха по часовой стрелке вокруг главной оси в направлении истечения топлива. Попеременно этот наклон порождает циркуляцию воздуха в направлении против часовой стрелки вокруг главной оси в направлении истечения топлива.

Изобретение предлагает также инжекторную систему, содержащую расширительное кольцо, при прохождении через отверстия которого воздух не вызывает отложений нагара на выходном конце инжектора и не вызывает отложений нагара на конфузоре трубки Вентури, такие отложения нежелательны, так как они вызывают ухудшение впрыска топлива инжекторами.

Эта цель достигается тем, что воздух, выходящий из кольцевой прорези, не оказывает влияния на выходную часть инжектора и выходит из кольцевой прорези в направлении, по существу параллельном направлению истечения воздуха, выходящего из завихрителя первичного воздуха, так что эти два потока воздуха не смешиваются (или, по меньшей мере, больше на выходе).

Благодаря такому расположению, кроме того что воздух выходит из кольцевой щели гомогенно, этот воздух не вызывает отложения нагара на конце инжектора и этот воздух не волнует поток воздуха, выходящий из завихрителя первичного воздуха. Таким образом, отложение нагара на конфузоре трубки Вентури не происходит.

Предпочтительно, образующая конуса, определяющая кольцевую прорезь расширительного кольца, образует с главной осью угол, равный или превышающий угол, который образует конфузор трубки Вентури с этой главной осью, для того чтобы воздух, выходящий из кольцевой прорези, не оказывал влияния на конфузор трубки Вентури.

Таким образом, вероятность образования нагара на конфузоре трубки Вентури еще больше сокращается.

Следовательно, камера сгорания может работать с малым количеством впрыскиваемого топлива (более низкий порог затухания горения). В случае когда самолет снабжен двигателями (газотурбинными двигателями) с такими камерами сгорания, камеры сгорания лучше работают при малых скоростях самолета.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг.1 изображает в разрезе инжекторную систему камеры сгорания, содержащую расширительное кольцо по изобретению,

- фиг.2 изображает аксонометрию расширительного кольца по изобретению,

- фиг.3 изображает вид в продольном разрезе расширительного кольца по изобретению,

- фиг.4 изображает поперечный разрез другого варианта осуществления расширительного кольца по изобретению,

- фиг.5 изображает инжекторную систему камеры сгорания, содержащую расширительное кольцо из известного уровня техники.

Фиг.1 изображает инжекторную систему камеры 100 сгорания газотурбинного двигателя. Эта инжекторная система идентична инжекторной системе, изображенной на фиг.5, за исключением расширительного кольца. Топливо впрыскивается в камеру 100 сгорания (например, в камеру сгорания газотурбинного двигателя) инжектором 10. Этот инжектор 10 выполнен по существу цилиндрическим и содержит расширительное кольцо 20, кольцевое относительно главной оси А, которое окружает часть инжектора 10, при этом инжектор коаксиален с расширительным кольцом. Расширительное кольцо 20 содержит аксиальную цилиндрическую часть 22, радиальная внутренняя поверхность которой находится в контакте или почти в контакте с внешней поверхностью инжектора 10. Расширительное кольцо 20 на входе цилиндрической части 22 содержит конический ободок 21, который продолжает эту цилиндрическую часть, радиально раскрываясь к входу. Цилиндрическая часть 22 и ободок 21 имеют по существу постоянную толщину. Внутренняя поверхность цилиндрической части 22 охватывает инжектор 10 до выходной части 12 этого инжектора, то есть до конца инжектора 10, откуда топливо впрыскивается в камеру 100 сгорания, размещенную на выходе инжектора. Конечная часть цилиндрической части 22 расширительного кольца 20 либо слегка выступает, либо находится на одной линии с выходной частью инжектора 10.

Конечная часть цилиндрической части 22 радиально продолжается к выходу радиальной стенкой 24 таким образом, что внутренняя поверхность цилиндрической части 22 и выходная поверхность радиальной части 24 образуют по существу прямой угол. Радиальная стенка 24 имеет по существу постоянную величину. С входной стороны радиальной стенки 24 там, где эта стенка сходится с цилиндрической стенкой 22, расширительное кольцо 20 содержит кольцевой прилив 30, по существу имеющий форму тора. Таким образом, входная часть радиальной стенки 24 продолжается к входу поверхностью кольцевого прилива 30, причем эта поверхность соединяется с внешней поверхностью цилиндрической части 22. Таким образом, как видно на продольном разрезе, изображенном на фиг.1, линия входной поверхности радиальной стенки 24 перпендикулярна главной оси А и продолжается под прямым углом к входной части линией кольцевого прилива 30, причем эта линия по существу соответствует четверти кольца до линии внешней поверхности цилиндрической части 22. Линия поверхности кольцевого прилива 30 соединяется с линией внешней поверхности цилиндрической части 22 с образованием прямого угла. В соответствии с вариантами осуществления переходы между поверхностью кольцевого прилива 30 и кольцевой поверхностью радиальной стенки 24 или внешней поверхностью цилиндрической части 22 могут быть выполнены также с закруглением.

Фиг.2 и 3 детализируют структуру расширительного кольца 20. Кольцевой прилив 30 выполнен полым с кольцевой прорезью 32, конически сходящейся к выходу, и открыт на выходном конце 34. Кольцевая прорезь 32 образует, таким образом, непрерывную полость. Эта кольцевая прорезь 32 ограничена внутренней стенкой 38, внешней стенкой относительно внутренней стенки 38 и по существу тороидальной стенкой (имеющей форму половины тора с осью вращения по главной оси А, разрезанного по плоскости, по существу перпендикулярной оси вращения). Внутренняя стенка 38 и внешняя стенка кольцевой прорези 32 стенки по существу параллельны и соединены этой по существу тороидальной стенкой.

Во входной части кольцевой прорези 32 выполнены прямолинейные отверстия 26, распределенные вокруг главной оси А и открывающиеся, с одной стороны, на по существу тороидальную стенку, и с другой стороны, на поверхность прилива 30. Отверстия 26 могут быть сквозными.

Ось каждого из отверстий 26 пересекает главную ось А. Отверстия 26 не размещены в продолжение кольцевой прорези 32, то есть ось каждого из этих отверстий не параллельна образующей конуса, определяющей кольцевую прорезь 32. Более того, ось каждого из отверстий 26 образует с главной осью А угол, по существу превышающий угол, который образует образующая конуса, определяющая кольцевую прорезь 32, с этой главной осью таким образом, что воздух (поступающий из камеры сгорания), выходящий из отверстий 26, сталкивается с внутренней поверхностью 38 кольцевой прорези 32. Место столкновения с внутренней стенкой 38 воздуха, выходящего из отверстий 36, обычно находится в первой трети входной части кольцевой прорези 32. Таким образом, после своего столкновения с внутренней стенкой 38 воздух перенаправляется вдоль кольцевой прорези 32 и выходит из нее гомогенно.

Обычно отверстия 26 имеют диаметр от 0,8 и до 1,5 мм для того, чтобы воздух, проходящий из этих отверстий в кольцевую прорезь 32, имел расход и скорость истечения, которые обеспечивали бы наилучшую однородность потока воздуха на выходе из кольцевой прорези 32.

Обычно количество отверстий 26 составляет от 10 до 20.

Обычно высота прорези (расстояние между внутренней стенкой 38 и внешней стенкой) составляет от 1,5 до 3 мм. Длина прорези составляет от 2 до 3 ее высоты.

При расположении на одной линии или небольшом сдвиге расширительного кольца 20 относительно конца 12 инжектора 10 воздух не сталкивается с этим концом 12, что исключает отложения нагара на последнем.

Фиг.4 изображает поперечный разрез на уровне отверстий 26 расширительного кольца 20 в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения. Отверстия 26 выполнены с наклоном по окружности, то есть ось каждого из отверстий 26 не пересекает главную ось А. Обычно угол наклона по окружности отверстий 26 составляет от 20° до 45° (в абсолютных значениях), то есть выполненные с наклоном под таким углом отверстия 26 обеспечивают циркуляцию воздуха по часовой стрелке или против часовой стрелки, вокруг главной оси А в направлении истечения топлива. На фиг.4 эта циркуляция воздуха показана в направлении часовой стрелки.

На фиг.1-4 выходной конец внутренней стенки 38 кольцевой прорези 32 и выходной конец внутренней поверхности цилиндрической стенки 22 встречаются по существу в одной точке. Альтернативно кольцевая прорезь 32 может иметь больший радиус (то есть быть более удаленной от главной оси А), кольцевой прилив 30 при этом смещен наружу. В этом случае выходной конец внутренней стенки 38 кольцевой прорези 32 и выходной конец внутренней поверхности цилиндрической стенки 22 не встречаются на уровне выходной поверхности радиальной стенки 24, а соединяются частью этой выходной поверхности.

Как показано на фиг.1, детали днища камеры сгорания размещены непосредственно на выходе инжектора 10 и расширительного кольца 20. Речь, в частности, идет о завихрителе 40 первичного воздуха и трубке Вентури 50. Таким образом, завихритель 40 первичного воздуха является кольцевой деталью, коаксиальной с инжектором 10, размещенной непосредственно на выходе из расширительного кольца 20, внутренний диаметр которого превышает диаметр инжектора 10. Этот завихритель 40 первичного воздуха снабжен по окружности первичными отверстиями 42, через которые воздух поступает в зону, расположенную на выходе инжектора 10. Первичные отверстия 42 ориентированы таким образом, что их оси размещаются в плоскости, аксиальной относительно главной оси с наклоном по окружности. Таким образом, воздух, выходящий из первичных отверстий 42, проникает в зону выхода инжектора 10, вращаясь вокруг главной оси А и формируя завихрение или турбулентный поток. В соответствии с наклоном по окружности этих отверстий 26 кольцевой прорези 32 воздух выходит через эти отверстия 26 кольцевой прорези 32, вращая в прямом или обратном направлениях воздух, выходящий из первичных отверстий 42. Для того чтобы не создавать турбулентности, предпочтительно, чтобы воздух, выходящий из кольцевой прорези 32, вращался в том же направлении, что и воздух, выходящий из первичных отверстий 42.

Во всех случаях (независимо от наличия или отсутствия наклона по окружности отверстий 26 кольцевой прорези), угол образующей конуса, определяющей кольцевую прорезь 32, с главной осью А таков, что воздух, проходящий через отверстия 26, и воздух, проходящий через первичные отверстия 42, не смешиваются или, во всяком случае, не сразу.

Непосредственно на выходе завихрителя 40 расположена трубка Вентури 50, которая является деталью, коаксиальной с инжектором 10. Трубка Вентури 50 имеет радиальную стенку, которая продолжается к выходу своего внутреннего конца конфузором 52, который является конической стенкой, приближающейся к главной оси А в сторону выхода. Конфузор 52 продолжен горловиной 54, затем диффузором 56, расширяющимся к выходу. Таким образом, конфузор 52 размещен на выходе инжектора 10. Угол, который образует образующая конуса, определяющая кольцевую прорезь 32, с главной осью А, равен или превышает угол, который образует конфузор трубки Вентури с этой главной осью А, таким образом, что воздух, проходящий через отверстия 26 кольцевой прорези 32, не сталкивается с конфузором 52. Таким образом, не происходит отложения нагара на конфузоре трубки Вентури. Действительно, так как нет столкновения воздуха (обычно смешивающегося с топливом) непосредственно на конфузоре 52, турбулентность вблизи поверхности конфузора не образуется, таким образом, отсутствует мертвая зона, где воздух имеет нулевую скорость, и, соответственно, нагар на поверхности конфузора 52 не образуется.

Наклон кольцевой прорези 32 зависит от наклона конфузора 52 трубки Вентури. Угол, который составляет образующая конуса, определяющего кольцевую прорезь, с главной осью А, обычно составляет от 30° до 60°.

Изобретение было описано для инжектроной системы камеры сгорания газотурбинного двигателя. Однако расширительное кольцо по изобретению может быть использовано с любым инжектором, на который оно может быть установлено.

1. Инжекторная система, содержащая инжектор (10) с главной осью (А), круглое расширительное кольцо (20), коаксиальное с упомянутым инжектором (10), завихритель (40) первичного воздуха, коаксиальный с упомянутым кольцом, размещенный на выходе упомянутого инжектора, и трубку Вентури (50), размещенную на выходе упомянутого завихрителя, при этом кольцо имеет отверстия (26), распределенные вокруг этой главной оси, открывающиеся на входной поверхности упомянутого кольца (20), обеспечивающие проход воздуха в выходную зону упомянутого кольца (20), при этом упомянутое кольцо содержит сужающуюся к выходу кольцевую коническую прорезь (32) и открытую к выходу, при этом упомянутые отверстия выходят во входную часть упомянутой прорези (32), а ось каждого из этих отверстий (26) образует с главной осью (А) угол, строго превышающий угол, который образует с упомянутой главной осью образующая конуса, определяющая упомянутую кольцевую прорезь (32), причем воздух, выходящий из упомянутых отверстий (26), сталкивается с внутренней стенкой (38) кольцевой прорези, которая расположена наиболее близко к главной оси, отличающаяся тем, что поток воздуха, выходящий из кольцевой прорези (32), и поток воздуха, выходящий из завихрителя (40) первичного воздуха, выходят, по существу, параллельно друг другу, не смешиваясь на выходе инжектора (10), уменьшая завихрения на выходе инжектора.

2. Инжекторная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутое расширительное кольцо (20) имеет цилиндрическую часть (22) вокруг упомянутой главной оси (А) и радиальную стенку (24), которая радиально продолжает выходной край этой цилиндрической части по направлению к наружному концу, а также тем, что упомянутая кольцевая прорезь (32) открывается к выходу в месте соединения упомянутой цилиндрической части (22) и упомянутой радиальной стенки (24).

3. Инжекторная система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что упомянутые отверстия (26) имеют по отношению к упомянутой главной оси (А) наклон по окружности, обеспечивающий проходящему через отверстия воздуху вращательное движение вокруг главной оси.

4. Инжекторная система по п.3, отличающаяся тем, что угол наклона по окружности упомянутых отверстий (26) составляет от 20° до 45° относительно радиального направления.

5. Инжекторная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые отверстия (26) имеют диаметр от 0,8 мм до 1,5 мм.

6. Инжекторная система по п.1, отличающаяся тем, что количество упомянутых отверстий (26) составляет от 10 до 20.

7. Инжекторная система по п.1, отличающаяся тем, что высота упомянутой кольцевой прорези (32) составляет от 1,5 мм до 3 мм.

8. Инжекторная система по п.1, отличающаяся тем, что место воздействия воздуха, выходящего из упомянутых отверстий (26) кольца на внутреннюю стенку (38) кольцевой прорези (32), расположено в первой трети входа кольцевой прорези.

9. Инжекторная система по п.1, отличающаяся тем, что завихритель (40) первичного воздуха имеет первичные отверстия (42), через которые воздух проникает в зону, расположенную на выходе упомянутого инжектора, а также тем, что воздух выходит из кольцевой прорези (32) в направлении, по существу, параллельном направлению потока воздуха, выходящего из завихрителя первичного воздуха, таким образом, чтобы оба потока воздуха не смешивались.

10. Инжекторная система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая трубка Вентури (50) имеет конфузор (52), который сужается к выходу, а также тем, что образующая конуса, определяющая упомянутую кольцевую прорезь (32), образует с упомянутой главной осью (А) угол, равный или больший угла, который образует упомянутый конфузор (52) трубки Вентури с этой главной осью, для того, чтобы воздух, выходящий из упомянутой кольцевой прорези (32), не взаимодействовал с конфузором трубки Вентури.

11. Камера сгорания, снабженная инжектроной системой по одному из пп.1-10.

12. Газотурбинный двигатель, содержащий камеру сгорания по п.11.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам и способу регулирования температуры в камере сгорания. .

Изобретение относится к распределителю топлива, в частности, для горелки и завихрителя. .

Изобретение относится к системе впрыска топлива и улучшениям для дополнительного снижения веществ, загрязняющих воздух, таких как оксиды азота (NOх). .

Изобретение относится к области газотурбинного двигателестроения, может быть использовано в конструкции камер сгорания (КС) газотурбинных двигателей (ГТД) наземного применения, работающих на природном газе, и обеспечивает при его использовании широкий диапазон устойчивого горения КС и низкий уровень эмиссии NOx и СО на номинальном режиме работы двигателя за счет снижения расхода топлива.

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 энергетики. .

Изобретение относится к горелке газовой турбины с множеством основных завихрителей, которые имеют, соответственно, образованное кромкой основного завихрителя входное отверстие

Одноконтурная горелка предназначена для сжигания газа в тепловырабатывающих устройствах, например, в камерах сгорания газотурбинных двигателей, где требуется низкая окружная неравномерность температурного поля и его регулировка без съема горелки с установки и частичной ее разборки. Одноконтурная горелка, содержит завихритель (1), в полых лопатках которого выполнены отверстия (2) подвода газа в межлопаточные полости завихрителя, сопло (3), пустотелый корпус (4), содержащий на внешней цилиндрической поверхности резьбу (15) для соединения со шлицевой гайкой (8) и отверстия (5) подвода газа к сменной дроссельной шайбе (6), расположенной внутри корпуса, и далее к полым лопаткам завихрителя (1). Для крепления горелки к газораспределительному устройству (7), горелка содержит шлицевую гайку (8) с уплотнительными кольцами (9). С целью регулировки расхода газа через горелку, без съема горелки с газораспределительного устройства (7) и замены сменной дроссельной шайбы (6) на другую, шлицевая гайка (8) выполнена в виде полого цилиндра с дополнительной резьбой (10) в передней части и цилиндрическим выступающим пояском (11) для размещения в шлицевой гайке (8) заглушки (12) с уплотнительным кольцом (13). Заявленное изобретение снижает материальные затраты и время на отладку параметров характеристики температурного поля камеры сгорания. 1 ил.

Изобретение может быть использовано при изготовлении котлов для сжигания низкосортных видов топлива с повышенной влажностью. Топливо подается в камеру горения, первичный воздух поступает из камеры предварительного розжига, а вторичный воздух поступает в камеру дожигания. Корпус туннельной камеры сгорания состоит из камеры предварительного розжига, камеры основного горения и камер дожигания, а в камере основного горения устроены пазы (туннели) с выходом в камеру розжига и камеру дожигания. Изобретение направлено на снижение затрат на топливоподготовку, а также на возможность сжигания топлива с повышенной влажностью. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Завихряющее устройство для впрыска среды в турбину имеет центральную ось, центральный канал, проходящий в осевом направлении вдоль центральной оси, и наружный периметр. Также оно содержит базовую пластину с торцевой поверхностью, в которой сформированы первый проход и второй проход. Проходы выполнены с возможностью направления среды из области, окружающей наружный периметр, к центральному каналу и расположены попеременно в круговом направлении завихряющего устройства. Первый проход содержит первую базовую область, образующую первую плоскость, перпендикулярную центральной оси. Второй проход содержит вторую базовую область, образующую вторую плоскость, перпендикулярную центральной оси. Первый проход имеет первую глубину в осевом направлении, а второй проход имеет вторую глубину в осевом направлении. Первая глубина и вторая глубина отличаются друг от друга и образованы за счет разной толщины материала базовой пластины. Другим объектом настоящего изобретения является способ впрыска среды в турбину посредством завихряющего устройства, описанного выше, согласно которому направляют среду из области, окружающей наружный периметр, к центральному каналу завихряющего устройства. Изобретение позволяет создать устойчивую систему впрыска топлива. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Завихритель для смешивания топлива и воздуха, содержащий множество лопаток, расположенных на делительной окружности, которые, вместе с первой стенкой, расположенной на первой продольной торцевой поверхности лопаток, и второй стенкой, расположенной на противоположной второй продольной торцевой поверхности лопаток, образуют канал потока. Первая стенка имеет по меньшей мере одно инжекционное отверстие, открывающееся в соответствующий канал потока. Канал потока образован так, что воздух смешивается с топливом при движении через канал потока от стороны высокого давления к стороне низкого давления. Топливо может быть дополнительно впрыснуто в канал потока через по меньшей мере одно дополнительное инжекционное отверстие во второй стенке. Изобретение способствует гомогенному распределению топлива в канале потока и, следовательно, обеспечивает равномерное смешивание воздуха с топливом, что приводит к равномерному горению топливовоздушной смеси в горелке с низким выбросом NOx. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

Завихритель для смешивания топлива и воздуха содержит множество лопастей, расположенных радиально вокруг центральной оси завихрителя, множество смешивающих каналов для смешивания топлива и воздуха. По меньшей мере, один смешивающий канал из множества смешивающих каналов задан противоположными стенками двух соседних лопастей из множества лопастей и содержит, по меньшей мере, одно отверстие для впрыска топлива, размещенное в секции выше по потоку, по меньшей мере, одного смешивающего канала, и содержит осевой завихритель. Завихритель, в частности, проходит между стенками двух соседних лопастей и размещен в секции ниже по потоку, по меньшей мере, одного смешивающего канала. Изобретение направлено на улучшение смешивания топлива с воздухом посредством предоставления гомогенной топливо-воздушной смеси при различных нагрузках газовой турбины. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к энергетике. Завихритель (31, 131, 231) содержит центральный топливораспределительный элемент (37), наружную стенку (39), окружающую центральный топливораспределительный элемент (37) и ограничивающую осевой проточный канал (41) для воздуха, предназначенного для горения, завихряющие лопатки (47), проходящие в радиальном направлении до наружной стенки (39) и придающие протекающему воздуху для горения тангенциальную составляющую течения, а также окружающую центральный топливораспределительный элемент (37) и расположенную радиально внутри наружной стенки (39) перегородку (42, 142), разделяющую проточный канал (41) на радиально внутренний участок (43) и радиально внешний участок (45), радиально внутренний участок (43) канала обеспечивает протекание воздуха для горения без придания тангенциальной составляющей течения, причем через радиально внутренний участок (43) канала к завихряющим лопаткам (47) на радиально внешнем участке (45) канала проходят топливопроводы (49). Изобретение позволяет предотвратить обратный удар пламени в горелке. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Завихритель для перемешивания топлива и воздуха, расположенный в камере сгорания газотурбинного двигателя, содержит множество лопаток, расположенных в радиальном направлении вокруг центральной оси завихрителя, множество смесительных каналов для перемешивания топлива и воздуха. По меньшей мере, один смесительный канал из множества смесительных каналов образован противоположными стенками двух соседних лопаток из множества лопаток и содержит, по меньшей мере, одно отверстие для впрыска топлива и, по меньшей мере, одно углубление для образования вихря воздуха. По меньшей мере, одно углубление расположено, по меньшей мере, в одном смесительном канале перед отверстием для впрыска топлива относительно направления потока воздуха для обеспечения индивидуальной турбулентности для соответствующего смесительного канала. Изобретение направлено на улучшение перемешивания топлива и воздуха в зоне завихрения за счет обеспечения однородной воздушно-топливной смеси при всех возможных нагрузках на газовую турбину. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Трубчатая камера сгорания для газотурбинного двигателя, работающая на газообразном топливе, содержит цилиндрический кожух, имеющий внутреннюю полость, ось и закрытый осевой конец, цилиндрический вкладыш камеры сгорания, смесительное устройство, рукав ударного охлаждения и каналирующее устройство. Цилиндрический вкладыш камеры сгорания размещен коаксиально внутри полости кожуха и выполнен так, что в комбинации с кожухом задает границы радиально внешнего канала для потока воздуха для горения. Цилиндрический вкладыш также задает границы соответствующих радиально внутренних полостей для зоны горения и зоны разбавления. Зона разбавления удалена по направлению оси от закрытого конца кожуха относительно зоны горения, а зона горения размещена по направлению оси со стороны закрытого конца кожуха. Смесительное устройство размещено на закрытом конце кожуха с сообщением по потоку с каналом для воздуха для горения, включает в себя множество лопаток для смешивания газообразного топлива, подлежащего сжиганию, по меньшей мере, с частью воздуха для горения и выпускное отверстие смесительного устройства для обеспечения поступления полученной смеси топлива/воздуха в зону горения. Рукав ударного охлаждения коаксиально размещен в канале для воздуха для горения между кожухом и вкладышем, снабжен множеством отверстий. Отверстия имеют такой размер и распределены так, что позволяют направлять воздух для горения к радиально внешней поверхности участка вкладыша камеры сгорания, задающего границы зоны горения, для ударного охлаждения этого участка вкладыша. Каналирующее устройство размещено в канале для воздуха для горения для каналирования воздуха для горения от выходной области рукава ударного охлаждения до впускного отверстия смесительного устройства. Каналирующее устройство выполнено с возможностью предотвращения разделения потока и включает в себя секцию диффузора с проходным сечением впускного отверстия и проходным сечением выпускного отверстия, причем отношение проходного сечения выпускного отверстия к проходному сечению впускного отверстия находится в интервале значений 1,3-1,5. Изобретение обеспечивает равномерное течение воздушного потока, устойчивое горение, минимизирует температурные отклонения в продуктах сгорания, направляемые на турбину, и повышает эффективность охлаждения камеры сгорания. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх