Устройство камеры сгорания с регулируемым зазором подачи охлаждающего воздуха для микрогазотурбинного двигателя

Авторы патента:

F23R3/16 - с устройствами внутри жаровой трубы или камеры сгорания, влияющими на воздушный или газовый поток

Владельцы патента RU 2598964:

Федеральное агентство научных организаций Федеральное Государственное Бюджетное Научное Учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ФГБНУ ВИЭСХ) (RU)

Изобретение относится к энергетике. Устройство камеры сгорания с регулируемым зазором подачи охлаждающего воздуха для микрогазотурбинного двигателя содержит корпус, жаровую трубу и узел впрыска топлива, жаровая труба размещена внутри корпуса и расположена по оси камеры сгорания, причем между корпусом камеры сгорания и наружной поверхностью жаровой трубы образован кольцевой зазор воздушной рубашки, торцевой фланец. При этом торцевой фланец вкручен в корпус камеры сгорания для регулирования требуемого количества воздуха в жаровой трубе. Изобретение позволяет обеспечить точное регулирование воздушных потоков в камере сгорания в широком диапазоне режимов работы двигателя, а также позволяет обеспечить возможность работы с разными видами топлива за счет получения разных параметров смесеобразования. 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к устройствам газотурбинных двигателей, и может быть использовано для производства газотурбинных установок, выполненных на основе турбокомпрессора от ДВС.

Известно устройство для камер сгорания газотурбинных двигателей (ГТД) (патент США №4155220, F02C 7/22, 22.05.1979). Устройство предназначено для тщательного смешения распыленного топлива с закрученным на выходе форсунки потоком воздуха. Устройство имеет отверстия и каналы для пуска воздуха в форсунке. Одну часть воздуха направляют в осевом направлении, а другую часть - касательно к оси на выходе форсунки, чтобы не было дыма и на поверхности форсунки не откладывалась сажа. Топливо подается от оси к периферии, что позволяет максимально утончить пленку жидкости из-за роста диаметра пелены. Это улучшает распыл топлива и увеличивает зону обратных токов на оси форсунки.

Недостатком устройства камеры сгорания является отсутствие по оси форсунки подвода воздушного потока, что не позволяет гарантировать на режимах запуска и малого газа раскрытие топливной пелены. Это приводит к образованию обогащенных топливом зон, имеющих повышенную выработку веществ, загрязняющих атмосферу.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретению является устройство камеры сгорания с жаровой трубой (патент на изобретение №2158880). Устройство содержит камеру сгорания с жаровой трубой, состоящей из передней, задней частей и отверстия для подвода вторичного воздуха. Передняя часть имеет одинаковое число отдельных продольных сегментов, шарнирно соединенных с фронтовым устройством, и проставок, размещенных между сегментами и соединенных с последними направляющими с возможностью взаимного перемещения в окружном направлении. Сегменты и проставки задней части подвижно закреплены на изоградиентных штырях, приваренных к неподвижному газосборнику, и обеспечивают продольное перемещение жаровой трубы, для чего на конце сегментов и проставок задней части выполнены направляющие элементы и проставки передней части шарнирно соединены между собой.

Недостатком известного решения является его малая пригодность для микротурбинных установок вследствие сложности конструкции.

Задачей изобретения является обеспечение точного регулирования воздушных потоков в камере сгорания в широком диапазоне режимов работы двигателя, возможности работы с разными видами топлива за счет получения разных параметров смесеобразования.

В результате использования предлагаемого изобретения обеспечивается изменение объема поступающего в жаровую трубу воздуха, регулирование температуры рабочего тела, поступающего на турбину, нахождение режимов наибольшей эффективности работы, при использовании различных топливных газов: метан, пропан, биогаз, шахтный, древесный газ и др.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в устройстве камеры сгорания с регулируемым зазором подачи охлаждающего воздуха для микрогазотурбинного двигателя, содержащем корпус, жаровую трубу и узел впрыска топлива, где жаровая труба размещена внутри корпуса и расположена по оси камеры сгорания, причем между корпусом камеры сгорания и наружной поверхностью жаровой трубы образован кольцевой зазор воздушной рубашки, согласно изобретению торцевой фланец вкручен в корпус камеры сгорания для регулирования требуемого количества воздуха в жаровой трубе.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема устройства камеры сгорания с регулируемым зазором воздушной рубашки для микрогазотурбинного двигателя.

Устройство содержит камеру сгорания 1, топливный штуцер 2, установленный в торцевом фланце 4, который вкручен в камеру сгорания по резьбе 3, имеющий жестко закрепленную жаровую трубу 5, которая имеет отверстия 6, патрубок подачи воздуха 7 на входе в камеру сгорания и конфузор 8 на ее выходе.

Работает предлагаемое устройство следующим образом. В камеру сгорания под давлением подается воздух через патрубок подачи и топливо через топливный штуцер. Далее одна часть воздуха проникает в жаровую трубу, где она, смешиваясь с топливом, частично сгорает, превращаясь в рабочий газ и не сгоревший воздух, которые на выходе из жаровой трубы поступают в зону смешения. Вторая часть воздуха проходит через зазор подачи охлаждающего воздуха камеры сгорания и выходит в конфузор камеры сгорания через зазор, величина которого меняется от уровня закрутки торцевого фланца в корпус камеры сгорания, где, смешиваясь с рабочим газом, превращается в рабочее тело и поступает на турбину.

Устройство камеры сгорания с регулируемым зазором подачи охлаждающего воздуха для микрогазотурбинного двигателя, содержащее корпус, жаровую трубу и узел впрыска топлива, где жаровая труба размещена внутри корпуса и расположена по оси камеры сгорания, причем между корпусом камеры сгорания и наружной поверхностью жаровой трубы образован кольцевой зазор воздушной рубашки, торцевой фланец, отличающееся тем, что торцевой фланец вкручен в корпус камеры сгорания для регулирования требуемого количества воздуха в жаровой трубе.

Демпфирующее устройство для камеры сгорания газовой турбины содержит стенку с первой внутренней стенкой и второй наружной стенкой, расположенными на расстоянии друг от друга, множество охлаждающих каналов, продолжающихся по существу параллельно между первой внутренней стенкой и второй наружной стенкой, по меньшей мере один демпфирующий объем, первый проход для подачи охлаждающей среды из охлаждающего канала в демпфирующий объем и узкий проход для соединения демпфирующего объема с камерой сгорания.

Устройство резонатора для демпфирования колебаний давления в камере сгорания и способ для управления системой сгорания // 2569786

Устройство резонатора, предназначенное для демпфирования колебаний давления в камере сгорания, содержит контейнер, заполненный газом, отверстие в контейнере и нагревательный элемент, выполненный с возможностью генерировать пламя.

Демпфирующее устройство для уменьшения пульсаций камеры сгорания // 2568030

Узел камеры сгорания содержит камеру сгорания, первичную камеру сгорания, вторичную камеру сгорания и демпфирующее устройство. Узел камеры сгорания предназначен для уменьшения пульсации камеры сгорания, возникающей внутри газотурбинной установки, по существу содержащей, по меньшей мере, один компрессор, первичную камеру сгорания, которая присоединена ниже по потоку от компрессора, и горячие газы из первичной камеры сгорания впускаются во вторичную камеру сгорания.

Акустическое демпфирующее устройство для камеры сгорания // 2551707

Акустическое демпфирующее устройство для камеры сгорания содержит внутреннюю оболочку и наружную оболочку. Внутренняя оболочка выполнена с возможностью использования при первой температуре при работе.

Диффузор для камеры сгорания турбины (варианты) и камера сгорания турбины // 2519014

Диффузор для камеры сгорания турбины содержит по существу кольцевую внешнюю оболочку, по существу кольцевую внутреннюю оболочку и канал Вентури, расположенный между внешней и внутренней оболочками.

Способ сжигания углеводородного топлива в газотурбинных двигателе или установке // 2511893

Способ сжигания углеводородного топлива в газотурбинных двигателе или установке, содержащих камеру сгорания, заключается в поступлении на ее вход потока углеводородного топлива и потока воздуха, сжатого в компрессоре до высокого давления.

Способ комбинированного охлаждения теплонапряженных элементов (варианты) // 2483250

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики, транспорта и к другим областям, где возникает необходимость увеличения эффективности охлаждения теплонапряженных элементов, в частности к созданию и увеличению ресурса работы малоэмиссионных камер сгорания авиационных газотурбинных двигателей и стационарных газотурбинных установок.

Способ струйно-пористого охлаждения теплонапряженных элементов // 2469242

Изобретение относится к области машиностроения, энергетики, транспорта, в частности, к малоэмиссионным камерам сгорания авиационных газотурбинных двигателей и стационарных газотурбинных установок.

Камера сгорания предварительного смешения газотурбинной установки // 2451881

Изобретение относится к области энергетического, транспортного, химического машиностроения и может быть использовано в газотурбинных установках (ГТУ). .

Устройство впрыскивания смеси воздуха с топливом, камера сгорания и газотурбинный двигатель, снабженные таким устройством // 2430307

Кольцевая камера сгорания в турбомашине // 2608513

Кольцевая камера сгорания турбомашины содержит две коаксиальные круговые стенки - внутреннюю и внешнюю, - соединенные своими расположенными выше по потоку концами посредством кольцевой стенки дна камеры, содержащей отверстия для установки систем впрыска. Каждая из систем впрыска содержит форсунку и по меньшей мере один спиральный элемент, предназначенный для образования вращающегося потока воздуха, смешивающегося ниже по потоку с топливом, поступающим из форсунки, и по меньшей мере одну свечу зажигания, установленную в отверстии внешней круговой стенки ниже по потоку от систем впрыска. Свеча расположена по окружности между двумя соседними системами впрыска, которые выполнены таким образом, чтобы образовывать струи топливовоздушной смеси, вращающиеся в противоположных направлениях. Изобретение направлено на улучшение воспламенения струй топливной смеси. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Камера сгорания авиационного газотурбинного двигателя // 2612449

Изобретение относится к энергетике. Камера сгорания авиационного газотурбинного двигателя, в которой реализовано объединение основной и форсажной камер сгорания в единую камеру. Камера сгорания имеет две зоны горения: основную и форсажную. Основная зона существует постоянно, форсажная - на форсированных режимах работы камеры. Положительный результат является следствием того, что условия горения в форсажной зоне горения основной камеры сгорания при тех же значениях суммарного коэффициента избытка воздуха объективно лучше, чем в форсажных камерах аналогичных газотурбинных двигателей. Изобретение позволяет расширить диапазон режимов работы основных камер сгорания по суммарному коэффициенту избытка воздуха. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Газотурбинный двигатель // 2632749

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, в частности к газотурбинным двигателям, применяемым в авиации, на кораблях и наземных установках в качестве силового агрегата. Газотурбинный двигатель содержит компрессор, корпус между компрессором и турбиной, турбину, стойку между компрессором и камерой сгорания с кольцевым каналом подвода воздуха от компрессора к камере сгорания, причём к стойке крепится камера сгорания, которая имеет жаровую трубу, наружный и внутренний корпуса камеры сгорания, лопаточные завихрители заряда, форсунку с трубой подвода топлива. На входе в жаровую трубу закреплено устройство в виде трубы с конусообразными микрозавихрителями по внутреннему диаметру в форме замкнутого круга или винта с конической частью и закругленной кромкой. При этом указанное устройство расположено за кольцевым каналом подвода воздуха от компрессора к камере сгорания. Изобретение позволяет обеспечить стабильность, скорость и полноту сгорания топлива в жаровой трубе. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.