Камера сгорания (варианты) и способ распределения топлива в камере сгорания

Камера сгорания содержит пучок трубок, который проходит в радиальном направлении по меньшей мере через часть камеры сгорания. Указанный пучок трубок имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности. Трубки проходят от верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность, при этом каждая трубка обеспечивает проточное сообщение через пучок трубок. Между смежными трубками внутри пучка трубок в осевом направлении проходит отражатель. Способ распределения топлива в камере сгорания включает обеспечение прохождения топлива в камеру избыточного давления, ограниченную по меньшей мере частично верхней по потоку поверхностью, нижней по потоку поверхностью, кожухом и трубками, проходящими от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности. Указанный способ дополнительно включает обеспечение соударения топлива с отражателем, который проходит в осевом направлении внутри топливной камеры повышенного давления между смежными трубками. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ЗАЯВЛЕНИЕ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНСТВА ПО ИССЛЕДОВАНИЯМ

[0001] Настоящее изобретение выполнено при правительственной поддержке по контракту №DE-FC26-05NT42643, предоставленному Министерством Энергетики. Правительство имеет определенные права на настоящее изобретение.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение, в целом, относится к камере сгорания и способу распределения топлива в камере сгорания.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Камеры сгорания обычно используются в производственных процессах и процессах, связанных с выработкой электроэнергии, для воспламенения топлива с созданием рабочих газов, имеющих высокую температуру и давление. Например, турбомашины, такие как газовые турбины, обычно содержат одну или несколько камер сгорания для выработки энергии или тяги. Обычная газовая турбина, используемая для выработки электроэнергии, содержит осевой компрессор в передней части, одну или несколько камер сгорания, расположенных вокруг средней части, и турбину в задней части. К указанному компрессору может подаваться атмосферный воздух, при этом вращающиеся лопатки и стационарные лопатки в компрессоре сообщают кинетическую энергию рабочей текучей среде (воздуху) с получением сжатой рабочей течей среды, находящейся в высокоэнергетическом состоянии. Затем сжатая рабочая текучая среда выходит из компрессора и проходит через одну или несколько форсунок в камеру сжигания, расположенную в каждой камере сгорания, в которой сжатая рабочая текучая среда смешивается с топливом и воспламеняется с образованием рабочих газов, имеющих высокую температуру и давление. Полученные рабочие газы расширяются в турбине, обеспечивая ее работу. Например, расширение рабочих газов в турбине может приводить во вращение вал, присоединенный к генератору, с производством электроэнергии.

[0004] На конструкцию и работу камер сгорания оказывают влияние различные проектные и эксплуатационные параметры. Например, высокие температуры рабочих газов обычно улучшают термодинамическую эффективность камеры сгорания. Однако повышенные температуры рабочих газов также способствуют обратному удару пламени или состояниям удержания пламени, при которых указанное пламя перемещается в направлении топлива, подаваемого форсунками, создавая при этом возможность серьезного повреждения форсунок за сравнительно короткое время. Кроме того, более высокие температуры рабочих газов обычно увеличивают скорость диссоциации двухатомного азота, увеличивая при этом образование оксидов азота (NOx). И наоборот, более низкая температура рабочих газов, обусловленная уменьшенным потоком топлива и/или работой под уменьшенной нагрузкой (неполная нагрузка), обычно снижает скорости протекания химических реакций в рабочих газах, увеличивая при этом образование окиси углерода и несгоревших углеводородов.

[0005] В конкретной конструкции камера сгорания может содержать торцевую крышку, которая проходит в радиальном направлении по меньшей мере через часть камеры сгорания, и набор трубок, который может быть расположен в виде одного или нескольких пучков трубок, проходящих через торцевую крышку для обеспечения проточного сообщения через торцевую крышку в камеру сгорания. Топливо может подаваться к топливной камере повышенного давления, расположенной внутри торцевой крышки и обеспечивающей прохождение вокруг трубок и конвективное охлаждение указанных трубок. Затем топливо может проходить в указанные трубки и смешиваться с рабочей текучей средой, проходящей через трубки, до выхода из указанных трубок в камеру сгорания.

[0006] Несмотря на эффективность в обеспечении возможности работы при более высоких рабочих температурах с одновременной защитой от обратного удара пламени или удержания пламени и контролем над нежелательными выбросами, возможна ситуация, когда топливо, проходящее вокруг трубок и в трубки, не распределяется равномерно. В частности, сами трубки могут блокировать поток топлива и препятствовать его равномерному прохождению по той стороне трубки, которая противоположна направлению прохождения потока топлива. В результате обеспечиваемое топливом конвективное охлаждение, а также концентрация топлива, проходящего через трубки предварительного смешивания, могут меняться в радиальном направлении поперек пучка трубок. В результате обоих явлений в камере сжигания могут возникать локализованные горячие зоны и/или огненные дорожки топлива, что снижает проектные допустимые пределы рабочего режима, связанные с обратным ударом пламени или удержанием пламени, и может увеличить нежелательные выбросы. Таким образом, возникает необходимость в камере сгорания и способе распределения топлива в камере сгорания, которые улучшают распределение топлива и охлаждение.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Аспекты и преимущества данного изобретения изложены ниже в описании и могут быть либо поняты из описания, либо уяснены при реализации данного изобретения на практике.

[0008] В одном варианте выполнения данного изобретения предлагается камера сгорания, содержащая пучок трубок, который проходит в радиальном направлении через по меньшей мере часть камеры сгорания, причем указанный пучок трубок имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности. От верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность проходит набор трубок, каждая из которых обеспечивает проточное сообщение через указанный пучок трубок. Внутри пучка трубок между смежными трубками в осевом направлении проходит отражатель.

[0009] В другом варианте выполнения данного изобретения предлагается камера сгорания, содержащая пучок трубок; который проходит в радиальном направлении через по меньшей мере часть камеры сгорания. Указанный пучок трубок имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности. Верхняя по потоку и нижняя по потоку поверхности окружены в окружном направлении кожухом, ограничивающим по меньшей мере частично топливную камеру повышенного давления внутри пучка трубок. От верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность проходит набор трубок, каждая из которых обеспечивает проточное соединение через указанный пучок трубок. Указанная камера сгорания дополнительно содержит средства, предназначенные для распределения топлива вокруг указанного набора трубок.

[0010] В настоящем изобретении также предлагается способ распределения топлива в камере сгорания, который включает обеспечение прохождения топлива в топливную - камеру повышенного давления, ограниченную по меньшей мере частично верхней по потоку поверхностью, нижней по потоку поверхностью, отделенной в осевом направлении от верхней по потоку поверхности, кожухом, окружающим в окружном направлении верхнюю по потоку и нижнюю по потоку поверхности, и набор трубок, проходящих от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности. Указанный способ дополнительно включает обеспечение соударения топлива с отражателем, который проходит в осевом направлении между смежными трубками внутри топливной камеры повышенного давления.

[0011] Признаки и аспекты вариантов выполнения, а также другие особенности будут более очевидны специалистам при рассмотрении подробного описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0012] Ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи детально изложено полное раскрытие данного изобретения, достаточное для его реализации специалистом, включая предпочтительный вариант выполнения. На чертежах

[0013] фиг.1 изображает упрощенный вид сбоку иллюстративной камеры сгорания, в соответствии с одним вариантом выполнения изобретения;

[0014] фиг.2 изображает увеличенный вид сбоку пучка трубок, показанного на фиг.1, в разрезе, выполненном по линии А-А, в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения;

[0015] фиг.3 изображает пучок трубок, показанный на фиг.2, в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В;

[0016] фиг.4 изображает увеличенный вид сбоку пучка трубок, показанного на фиг.1, в разрезе, выполненном по линии А-А, в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения;

[0017] фиг.5 изображает пучок трубок, показанный на фиг.4, в поперечном разрезе, выполненном по линии С-С;

[0018] фиг.6 изображает пучок трубок, показанный на фиг.4, в поперечном разрезе, выполненном по линии С-С, в соответствии с другим вариантом выполнения; и

[0019] фиг.7 изображает пучок трубок, показанный на фиг.4, в поперечном разрезе, выполненном по линии С-С, в соответствии с другим вариантом выполнения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0020] Далее подробно описаны варианты выполнения изобретения, один или несколько примеров которых изображены на сопроводительных чертежах. В описании использованы цифровые и буквенные обозначения для отсылки к элементам, показанным на чертежах. Для одинаковых или подобных частей данного изобретения использованы одинаковые или подобные обозначения на чертежах и в описании. Применительно к данному документу термины «верхний по потоку» и «нижний по потоку» относятся к относительному положению компонентов в пути прохождения текучей среды. Например, компонент А является верхним по потоку от компонента В, если текучая среда проходит от компонента А к компоненту В. И, наоборот, компонент В является нижним по потоку от компонента А, если компонент В принимает текучую среду от компонента А.

[0021] Каждый пример служит для объяснения настоящего изобретения, но не ограничивает его. Фактически, специалистам должно быть очевидным, что в данное изобретение могут быть внесены модификации и изменения без отклонения от объема правовой охраны и сущности данного изобретения. Например, признаки, проиллюстрированные или описанные в качестве части одного варианта выполнения, могут использоваться в другом варианте выполнения для создания еще одного варианта выполнения. Таким образом, предполагается, что данное изобретение распространяется на такие модификации и изменения, а также их эквиваленты, какие подпадают под объем правовой охраны прилагаемой формулы изобретения.

[0022] В различных вариантах выполнения изобретения предлагается камера сгорания и способ распределения топлива в указанной камере сгорания. Камера сгорания содержит в целом пучок трубок с набором трубок, который обеспечивает возможность тщательного перемешивания топлива и рабочей текучей среды перед их поступлением в камеру сгорания. В конкретных вариантах выполнения камера сгорания также содержит отражатель или средства, предназначенные для распределения топлива вокруг указанных трубок для улучшения охлаждения трубок. Несмотря на то, что варианты выполнения данного изобретения приведены в целом с иллюстративными целями в отношении камеры сгорания, расположенной в турбомашине, такой как газовая турбина, для специалиста очевидно, что варианты выполнения данного изобретения могут быть применены к любой камере сгорания и не ограничиваются камерой сгорания для турбомашины, если это специально не оговорено в формуле изобретения.

[0023] На фиг.1 показан упрощенный вид сбоку иллюстративной камеры 10 сгорания, которая может использоваться в газовой турбине, в соответствии с одним вариантом данного изобретения. Указанная камера 10 может быть окружена корпусом 12 и торцевой заглушкой 14, содержащим рабочую текучую среду 16, проходящую к камере 10. Рабочая текучая среда 16 может проходить через проточные отверстия 18, расположенные в защитном рукаве 20, с протеканием вдоль наружной стороны переходной части 22 и трубы 24, обеспечивая конвективное охлаждение переходной части 22 и трубы 24. Когда рабочая текучая среда 16 достигает торцевой заглушки 14, указанная текучая среда 16 изменяет направление на обратное и проходит через торцевую крышку 26 в камеру 28 сжигания, расположенную ниже по потоку от крышки 26.

[0024] Торцевая крышка 26 может содержать набор трубок 30, расположенных в радиальном направлении в одном или нескольких пучках 32. На фиг.2 показан увеличенный вид сбоку иллюстративного пучка 32 трубок, показанного на фиг.1, в разрезе, выполненном по линии А-А, в соответствии с первым вариантом данного изобретения, а на фиг.3 показан указанный пучок 32, представленный на фиг.2, в поперечном разрезе, выполненном по линии В-В. Как показано на чертежах, каждый пучок 32 имеет в целом верхнюю по потоку поверхность 34, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности 36, при этом трубки 30 проходят от поверхности 34 к поверхности 36 с обеспечением проточного сообщения для указанной текучей среды 16, проходящей через пучок 32 к камере 28 сжигания. Верхняя по потоку и нижняя по потоку поверхности 34, 36 окружены в окружном направлении кожухом 38 с образованием по меньшей мере частично топливной камеры 40 повышенного давления внутри указанного пучка 32. Через верхнюю по потоку поверхность 34 и/или кожух 38 может проходить топливопровод 42, обеспечивающий проточное сообщение для топлива 44, которое поступает в топливную камеру 40 в каждом пучке 32. Одна или несколько из указанных трубок 30 может иметь отверстие 46 для топлива, обеспечивающее проточное сообщение из топливной камеры 40 в одну или несколько трубок 30. Указанные отверстия 46 могут быть выполнены с наклоном в радиальном, осевом и/или азимутальном направлении так, чтобы обеспечивать и/или сообщать вихревое движение топливу 44, проходящему через указанные отверстия 46 в трубки 30. Таким образом рабочая текучая среда 16 может проходить в трубки 30, а топливо 44 из указанной камеры 40 может проходить через отверстия 46 в трубки 30, смешиваясь с рабочей текучей средой 16. Затем смесь топлива с указанной текучей средой может проходить через трубки 30 в камеру 28 сжигания.

[0025] Конкретная форма, размер и количество трубок 30 и пучков 32 может изменяться в соответствии с конкретными вариантами выполнения. Например, трубки 30 обычно изображаются с цилиндрической формой, однако в других вариантах выполнения в пределах объема правовой охраны изобретения трубки 30 могут иметь поперечные сечения практически любой геометрической формы. Подобным образом, камера 10 сгорания может содержать один пучок 32 трубок, проходящий в радиальном направлении по всей торцевой крышке 26, или камера 10 может содержать несколько пучков 32 с трубками кольцевой, треугольной, квадратной, овальной или заданной формы в различных схемах расположения в крышке 26. Специалисту понятно, что форма, размер и количество трубок 30 в пучках 32 не ограничивается в изобретении, если это специально не изложено в формуле изобретения.

[0026] Как показано на фиг.2 и 3, каждый пучок 32 трубок дополнительно содержит средства распределения топлива 44 вокруг трубок 30. Распределение топлива 44 в радиальном направлении вокруг трубок 30 обеспечивает возможность более равномерного теплообмена между топливом 44 и трубками 30, уменьшая при этом локализованные горячие зоны в трубках 30, которые могут привести к состояниям поддержания пламени или обратного удара пламени. Кроме того, более равномерно распределенное топливо 44 приводит к более равномерному потоку топлива, поступающего через отверстия 46 для топлива в трубки 30, уменьшая любые локальные огневые дорожки или высокие концентрации топлива в камере 28 сжигания, которые могут увеличить нежелательные выбросы.

[0027] Конструкция, обеспечивающая распределение топлива 44 в радиальном направлении вокруг трубок 30, может содержать любую направляющую поток лопатку, панель, направляющий элемент или отражатель другого типа, подходящего для использования в условиях непрерывного воздействия температур и давлений, связанных с камерой 10 сгорания. Например, в конкретном варианте выполнения, показанном на фиг.2 и 3, средства распределения топлива 44 вокруг трубок 30 представляет собой отражатель 50, расположенный в целом между смежными трубками 30 внутри указанной топливной камеры 40 для изменения направления прохождения топлива 44 вокруг трубок 30. В конкретных вариантах выполнения отражатель 50 может проходить в осевом направлении от поверхности 34 к поверхности 36. Альтернативно или дополнительно отражатель 50 может быть ориентирован по существу параллельно трубкам 30 или наклонен в осевом направлении относительно трубок 30 для распределения топлива 44 в топливной камере 40 в осевом направлении, а также в радиальном направлении.

[0028] Как показано на фиг.2 и 3, отражатель 50 может содержать одну или несколько пластин 52, имеющих перфорационные отверстия 54 или прорези, проходящие сквозь пластины 52. Сплошная часть пластин 52 может изменять направление топлива 44 вокруг трубок 30, а указанные отверстия 54 или прорези в пластинах 52 могут обеспечивать возможность прохождения топлива 44 через пластины 52 в требуемых местах, обеспечивая более равномерное распределение потока топлива, проходящего через топливную камеру 40. В конкретных вариантах выполнения перфорационные отверстия 54 или прорези могут быть выполнены более длинными в осевом направлении чем в окружном направлении, при этом указанные отверстия 54 или прорези могут быть расположены на одной линии с трубками 30 в радиальном направлении, обеспечивая возможность прохождения топлива 44 через пластины 52 в конкретном месте относительно трубок 30. Например, в конкретном варианте выполнения, показанном на фиг.2 и 3, топливо 44 проходит от топливопровода 42 в целом в радиально наружном направлении во всех направлениях. Сплошная часть пластин 52 изменяет направление потока топлива вокруг трубок 30, а отверстия 54 или прорези в пластинах расположены на одной линии в радиальном направлении с трубками 30, обеспечивая предпочтительно возможность прохождения топлива 44 через радиально наружную часть трубок 30. Таким образом, топливо более равномерно распределяется по топливной камере 40 и обеспечивает более равномерное охлаждение всех поверхностей вокруг трубок 30.

[0029] На фиг.4 показан увеличенный вид пучка 32 трубок, представленного на фиг.1, в разрезе, выполненном по линии А-А, в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения, а на фиг.5-7 показаны виды пучка 32, представленного на фиг.4, в поперечном разрезе, выполненном по линии С-С, в соответствии с другими различными вариантами выполнения. В конкретном варианте выполнения, показанном на фиг.4-7, отражатель 50 содержит набор стержней 56, которые обеспечивают изменение направления потока топлива 44 вокруг трубок 30. Несмотря на то, что в каждом варианте выполнения показаны полые стержни 56, тем не менее, данное изобретение не ограничивается полыми стержнями 56 и также может содержать сплошные стержни 56. Как показано на фиг.5-7, наружная поверхность стержней 56 может быть различной в различных вариантах выполнения. Например, в варианте выполнения, показанном на фиг.5, каждый стержень имеет наклонную наружную поверхность 68, которая обеспечивает отклонение топлива 44 вокруг трубок 30. Альтернативно, как показано в вариантах выполнения, изображенных на фиг.6 и 7, каждый стержень 56 имеет дугообразную наружную поверхность 60. В частности, в варианте выполнения, показанном на фиг.6, дугообразная наружная поверхность 60 по существу имеет круговую или выпуклую форму. Альтернативно, как показано в конкретном варианте выполнения, изображенном на фиг.7, указанная наружная поверхность 60 может иметь вогнутую форму. Конкретная форма, размер и количество стержней 56 зависят от различных эксплуатационных факторов, включая, но не ограничиваясь, размер пучка 32 трубок, количество трубок 30 в пучке 32, предполагаемый тип топлива, предполагаемый рабочий уровень и температура и/или толщина трубок 30.

[0030] Различные варианты выполнения, показанные и рассмотренные в отношении фиг.1-7, также могут включать способ распределения топлива 44 в камере 10 сгорания. Например, указанный способ может включать прохождение топлива 44 в топливную камеру 40, образованную по меньшей мере частично верхней по потоку поверхностью 34, нижней по потоку поверхностью 36, кожухом 38 и трубками 30. Указанный способ может дополнительно включать соударение или столкновение топлива 44 с отражателем 50, проходящим в осевом направлении внутри топливной камеры 40 между смежными трубками 30. Таким образом топливо 44 может быть распределено в радиальном направлении вокруг трубок 30. В конкретных вариантах выполнениях отражатель 50 может быть наклонен в осевом направлении относительно трубок 30 так, что этап соударения или столкновения обеспечивает распределение топлива 44 в осевом направлении в топливной камере 40.

[0031] Описанные в данном документе устройства и способы могут обеспечивать одно или более преимуществ по сравнению с существующими форсунками и камерами сгорания. Например, распределение топлива 44 вокруг трубок 30 обеспечивает возможность более равномерного прохождения топлива 44 по всем поверхностям трубок 30. В результате теплообмен между топливом 44 и трубками 30 увеличивается, уменьшая или исключая локализованные горячие зоны вдоль трубок 30, которые могли бы привести к состояниям поддержания или обратного удара пламени. Альтернативно или дополнительно более равномерное распределение топлива 44, проходящего через топливную камеру 40, приводит в результате к более равномерному потоку топлива, проходящему через указанные отверстия 46 в трубки 30, уменьшая тем самым любые локальные огневые дорожки или высокие концентрации топлива в камере 28 сжигания, которые могли бы увеличить нежелательные выбросы.

[0032] В изложенном описании используются примеры, характеризующие данное изобретение, включая предпочтительные варианты выполнения, а также позволяющие любому специалисту осуществить на практике данное изобретение, включая изготовление и использование любых устройств или систем, а также осуществление любых относящихся к этому способов. Объем правовой охраны данного изобретения определен формулой изобретения, при этом он может включать другие примеры, которые могут встретиться специалистам. Подразумевается, что такие другие примеры подпадают под объем правовой охраны, определенный формулой изобретения, если они содержат конструктивные элементы, которые не отличаются от элементов, описанных в формуле изобретения, или, если они содержат эквивалентные конструктивные элементы с несущественными отличиями от элементов, описанных в формуле изобретения.

1. Камера сгорания, содержащая
a) пучок трубок, который проходит в радиальном направлении по меньшей мере через часть камеры сгорания и имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности,
b) трубки, которые проходят от верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность и каждая из которых обеспечивает проточное сообщение через указанный пучок, и
c) отражатель, который проходит в осевом направлении внутри пучка трубок между смежными трубками.

2. Камера по п.1, в которой отражатель проходит от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности.

3. Камера по п.1, в которой отражатель проходит по существу параллельно трубкам.

4. Камера по п.1, в которой отражатель содержит пластины, имеющие перфорационные отверстия.

5. Камера по п.4, в которой перфорационные отверстия расположены на одной линии с трубками в радиальном направлении.

6. Камера по п.1, в которой отражатель содержит стержни.

7. Камера по п.6, в которой каждый стержень имеет дугообразную наружную поверхность.

8. Камера по п.6, в которой каждый стержень имеет наклонную наружную поверхность.

9. Камера сгорания, содержащая
a) пучок трубок, который проходит в радиальном направлении по меньшей мере через часть камеры сгорания и имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности,
b) кожух, который окружает в окружном направлении верхнюю по потоку и нижнюю по потоку поверхности, ограничивая по меньшей мере частично топливную камеру повышенного давления в пучке трубок,
c) трубки, которые проходят от верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность пучка трубок, при этом каждая трубка обеспечивает проточное соединение через пучок трубок, и
d) средства распределения топлива вокруг трубок.

10. Камера по п.9, в которой средства распределения топлива вокруг трубок проходят в осевом направлении от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности.

11. Камера по п.9, в которой средства распределения топлива вокруг трубок проходят по существу параллельно трубкам.

12. Камера по п.9, в которой средства распределения топлива вокруг трубок содержат пластины, имеющие перфорационные отверстия.

13. Камера по п.12, в которой перфорационные отверстия расположены на одной линии с трубками в радиальном направлении.

14. Камера по п.9, в которой средства распределения топлива вокруг трубок содержат стержни.

15. Камера по п.14, в которой каждый стержень имеет дугообразную наружную поверхность.

16. Камера по п.9, которая расположена в турбомашине.

17. Способ распределения топлива в камере сгорания, включающий
a) обеспечение прохождения топлива в топливную камеру повышенного давления, ограниченную по меньшей мере частично верхней по потоку поверхностью, нижней по потоку поверхностью, которая отделена в осевом направлении от верхней по потоку поверхности, кожухом, который окружает в окружном направлении верхнюю по потоку и нижнюю по потоку поверхности, и трубками, которые проходят от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности, и
b) обеспечение соударения топлива с отражателем, проходящим в осевом направлении внутри топливной камеры повышенного давления между смежными трубками.

18. Способ по п.17, в котором на этапе обеспечения соударения обеспечивают соударение топлива с отражателем, проходящим от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности.

19. Способ по п.17, в котором на этапе обеспечения соударения обеспечивают соударение топлива с отражателем, проходящим по существу параллельно трубкам.

20. Способ по п.17, в котором на этапе обеспечения соударения обеспечивают соударение топлива с отражателем, расположенным между каждой парой смежных трубок.



 

Похожие патенты:

Способ впрыска топлива осуществляют посредством системы воздушно-топливного смешения, имеющей геометрическую ось центральной симметрии (X′X), в камеру сгорания газотурбинного двигателя.

Дано описание управляющего блока устройства сгорания и устройства сгорания, например, газовой турбины, который на основе по меньшей мере одного рабочего параметра определяет, находится ли устройство сгорания в заданной рабочей фазе.

Инжектор камеры сгорания газовой турбины содержит двойную цепь впрыска топлива и воздушный контур. Цепи впрыска топлива состоят из топливной системы запуска и главной цепи питания топливом, предназначенной для работы во всех режимах полета после воспламенения.

Устройство впрыска топлива для кольцевой камеры сгорания турбомашины содержит управляющую цепь, постоянно питающую инжектор, выходящий в первую трубку Вентури, и многоточечную цепь.

Способ зажигания для камеры сгорания газотурбинного двигателя, питаемой топливом через форсунки и имеющей свечу зажигания, содержит первоначальную фазу, во время которой в камеру впрыскивают топливо с постоянным расходом одновременно с активизацией свечи зажигания, и, - при отсутствии воспламенения в камере в конце первоначальной фазы, - вторую фазу.

Система сгорания содержит корпус, камеру сгорания, расположенную внутри корпуса, разделительную стенку и клапан, расположенный на корпусе, для обеспечения прохождения выходного потока текучей среды из внутреннего объема корпуса наружу корпуса, в зависимости от рабочего положения клапана.

Камера сгорания, в частности для газотурбинного двигателя, имеет кольцевую форму вокруг оси и содержит внутреннюю кольцевую стенку, наружную кольцевую стенку и кольцевую торцевую стенку камеры, продолжающиеся вокруг указанной оси.

Способ сжигания предварительно подготовленной “бедной” топливовоздушной смеси в двухконтурной малоэмиссионной горелке с регулировкой расхода пилотного топлива заключается в регулировании расхода пилотного топлива независимо от расхода основного топлива из условия получения минимальной эмиссии оксидов азота при сохранении устойчивости горения топливовоздушной смеси в дополнительной циркуляционной зоне, в уменьшении относительного расхода пилотного топлива с увеличением температуры воздуха и температуры “бедной” топливовоздушной смеси при сохранении устойчивости горения топливовоздушной смеси в дополнительной циркуляционной зоне.

Способ сжигания предварительно подготовленной “бедной” топливовоздушной смеси в малоэмиссионной горелке заключается в регулировании относительного расхода пилотного топлива на всех возможных режимах работы малоэмиссионной горелки независимо от расхода основного топлива с учетом температуры воздуха и температуры “бедной” топливовоздушной смеси из условия получения минимальной концентрации оксидов азота при сохранении устойчивости горения топливовоздушной смеси в дополнительной циркуляционной зоне.

Горелка // 2562900
Горелка выполнена с топливораспределительным кольцом, некоторым количеством топливных форсунок, смонтированных в направлении потока на топливораспределительном кольце, имеющем в направлении потока кольцеобразную поверхность.

Блок топливных форсунок, применяемый в турбинном двигателе, содержит группу топливных форсунок. Группа топливных форсунок расположена внутри воздушной напорной камеры, ограниченной корпусом. Каждая из указанных топливных форсунок соединена с жаровой трубой, ограничивающей камеру сгорания, и содержит корпус, смесительные трубки и по меньшей мере один теплоотводящий трубопровод. Корпус имеет внутреннюю поверхность, ограничивающую напорную камеру для охлаждающей текучей среды и топливную напорную камеру. Смесительные трубки проходят через корпус, и каждая имеет внутреннюю поверхность, ограничивающую поточный канал, проходящий между воздушной напорной камерой и камерой сгорания. По меньшей мере одна из смесительных трубок имеет по меньшей мере одно отверстие для охлаждающей текучей среды, предназначенное для отвода потока охлаждающей текучей среды из камеры для охлаждающей текучей среды в указанный поточный канал. По меньшей мере один теплоотводящий трубопровод проточно сообщается с напорной камерой для охлаждающей текучей среды для подачи в нее потока охлаждающей текучей среды. Изобретение направлено на стабилизацию пламени, улучшение характеристик выброса выхлопных газов, увеличение срока эксплуатации блока форсунок камеры сгорания. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 15 ил.

Система для подачи рабочей текучей среды в камеру сгорания содержит камеру горения и проточный патрубок, который в окружном направлении окружает по меньшей мере часть камеры горения. Трубка обеспечивает проточное сообщение для протекания рабочей текучей среды через проточный патрубок и в камеру горения, причем трубка имеет осевую центральную линию. Первый набор инжекторов расположен по окружности вокруг трубки и проходит под углом в радиальном направлении по отношению к осевой центральной линии трубки, причем первый набор инжекторов обеспечивает проточное сообщение для протекания рабочей текучей среды через стенку трубки. Изобретение позволяет увеличить термодинамический коэффициент полезного действия камеры сгорания. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, а именно к устройствам форсажных камер турбореактивных двухконтурных двигателей, в частности к узлам подачи топлива в форсажную камеру. Узел подачи топлива в форсажную камеру турбореактивного двухконтурного двигателя содержит топливные коллекторы со штуцерами подвода топлива. Топливные коллекторы выполнены за одно целое с корпусом, который посредством элементов крепления соединен с верхней обечайкой диффузора и с креплением верхнего кольцевого стабилизатора пламени. При этом указанный корпус в плоскости поперечного сечения имеет прямоугольную форму, а топливные коллекторы выполнены кольцевыми. Достигается уменьшение потери полного давления в проточной части форсажной камеры, увеличение тяги и уменьшение коксообразования в топливных коллекторах. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к энергетике. Система сжигания содержит камеру (100) сгорания, имеющую концевую секцию (101) и предсекцию (102) сгорания, продолжающуюся от концевой секции (101) вдоль центральной оси (103) камеры (100) сгорания, турбулизирующее устройство (110), необязательное запальное горелочное устройство (120) и светоизлучающее устройство (130), которое испускает во внутренний объем (104) предсекции (102) сгорания электромагнитное излучение (131), характеризующееся тем, что оно может генерировать подачу энергии в запальный факел (122) или основной факел (108) для стабилизации запального факела (122) или основного факела (108). Также представлен способ управления системой сжигания для газовой турбины. Изобретение позволяет уменьшить количество топлива, необходимого для запального факела, уменьшить выбросы, а также позволяет достичь стабильного процесса сжигания. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к способам изготовления узла топливной форсунки и кольца топливной форсунки и к кольцу топливной форсунки. Способ изготовления узла 100 топливной форсунки включает использование торцевой заглушки 104 топливной форсунки, расположение кольца топливной форсунки в полости торцевой заглушки 104 и прикрепление кольца топливной форсунки к торцевой заглушке 104 для формирования элементов, проходящих в указанную полость и соответствующих или торцевой заглушке 104 топливной форсунки, или вкладышу 102 топливной форсунки, или им обоим с обеспечением закрепления вкладыша 102 топливной форсунки внутри торцевой заглушки 104 в ее полости. Группа изобретений направлена на упрощение закрепления вкладыша в полости торцевой заглушки с возможностью съема и обеспечение возможности многократной установки вкладыша в торцевую заглушку и его многократного извлечения с небольшим повреждением или без повреждения узла по меньшей мере заданное число раз, что, в свою очередь, сводит к минимуму нежелательные эксплуатационные проблемы, обусловленные отсутствием герметичности соединения и возникновением протечек. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

Система для подачи топлива в камеру сгорания содержит камеру горения и топливную форсунку, которая находится в проточном сообщении с камерой горения. Несколько каналов расположены в окружном направлении вокруг камеры горения для обеспечения с ней проточного сообщения. Камера для жидкого топлива находится в проточном сообщении с указанными каналами. Перегородка в окружном направлении окружает по меньшей мере часть камеры для жидкого топлива внутри указанных каналов и образует впадины вокруг камеры для жидкого топлива. Изобретение направлено на повышение кпд камеры сграния без увеличения выбросов NОx. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Группа изобретений относится к топливным форсункам. Топливная форсунка с осевым потоком для газовой турбины содержит кольцевые каналы, предназначенные для доставки продуктов для сжигания. Кольцевой воздушный канал 62 предназначен для приема нагнетаемого компрессором воздуха. Смежно с осевым концом кольцевого воздушного канала 62 расположены завихрительные лопаточные каналы 64. Следующий первый кольцевой канал 66 расположен радиально внутри кольцевого воздушного канала 62 и имеет первые отверстия 68, расположенные смежно с осевым концом первого кольцевого канала 66 и ниже по потоку от завихрительных лопаточных каналов 64. Следующий второй кольцевой канал 70 расположен радиально внутри первого кольцевого канала 66 и имеет вторые отверстия 72, расположенные смежно с осевым концом второго кольцевого канала 70 и ниже по потоку от первых отверстий 68. Группа изобретений направлена на обеспечение простой конструкции с более эффективным распылением жидкого топлива в канале предварительного смешивания для снижения выбросов наряду с оптимальным использованием воздушной завесы. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к энергетике. Топливная форсунка для камеры сгорания содержит топочную трубу и кольцевой центральный элемент, расположенный концентрически в указанной топочной трубе. Указанный кольцевой центральный элемент проходит вдоль продольной оси топливной форсунки и по меньшей мере частично ограничивает проточный канал для охлаждающего воздуха, проходящий через кольцевой центральный элемент. При этом концевой рассеивающий узел, расположенный на нижнем по потоку конце кольцевого центрального элемента, содержит отражающую пластину и крышку, причем указанные отражающая пластина и крышка по меньшей мере частично ограничивают охлаждающую полость между ними. Через отражающую пластину проходят охлаждающие отверстия для обеспечения проточного сообщения между каналом для охлаждающего воздуха и охлаждающей полостью. Также представлены концевой рассеивающий узел для топливной форсунки и газовая турбина. Изобретение позволяет улучшить устройство кольцевого центрального элемента, а также позволяет улучшить способ охлаждения концевой части центрального элемента. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ смешивания вступающих в реакцию горения веществ для камеры сгорания газотурбинного двигателя осуществляется в трубчато-кольцевой камере сгорания, которая содержит множество распределенных по окружности труб замкнутых между двумя цилиндрическими кожухами. Указанные трубы ограничивают отдельные зоны сгорания. Каждая труба выполнена в виде трубчатого кожуха, имеющего верхний конец, расположенный выше по потоку и содержащий переднюю стенку, и имеющего нижний конец, расположенный ниже по потоку. Зона сгорания представляет собой трубчатый объем трубчатого кожуха, при этом трубчатый объем проходит в продольном направлении от передней стенки верхнего конца трубчатого кожуха до нижнего конца трубчатого кожуха. В передней стенке выполнено множество отверстий для воздуха. В трубчатом кожухе выполнены первые форсунки и вторые форсунки. Первые форсунки отстоят друг от друга и распределены по окружности вокруг зоны сгорания между передней стенкой и нижним концом трубчатого кожуха. Вторые форсунки отстоят друг от друга и распределены по окружности вокруг зоны сгорания между передней стенкой и первыми форсунками, которые расположены ниже по потоку от вторых форсунок в направлении нижнего конца трубчатого кожуха и лежат в первой плоскости, перпендикулярной продольному направлению трубчатого объема. Вторые форсунки расположены выше по потоку от первых форсунок в направлении верхнего конца трубчатого кожуха и лежат во второй плоскости, перпендикулярной продольному направлению трубчатого объема. Способ осуществляют следующим образом. Впрыскивают предварительно смешанную топливовоздушную смесь в трубчатый объем через первые форсунки, каждая из которых подает предварительно смешанную топливовоздушную смесь в трубчатый объем в направлении, образующем угол с касательной к трубчатому кожуху. Затем впрыскивают предварительно смешанную топливовоздушную смесь в трубчатый объем через вторые форсунки, каждая из которых подает предварительно смешанную топливовоздушную смесь в трубчатый объем в направлении, образующем угол с касательной к трубчатому кожуху. Предварительно смешанная топливовоздушная смесь, впрыскиваемая через первые форсунки, имеет первое соотношение топливо/воздух, а предварительно смешанная топливовоздушная смесь, впрыскиваемая через вторые форсунки, имеет второе соотношение топливо/воздух Второе соотношение топливо/воздух больше первого соотношения топливо/воздух. Впрыскивают выходящий из компрессора воздух через множество отверстий для воздуха через переднюю стенку в трубчатый объем в продольном направлении трубчатого объема. Впрыскивания предварительно смешанной топливовоздушной смеси в трубчатый объем через первые форсунки, впрыскивания предварительно смешанной топливовоздушной смеси в трубчатый объем через вторые форсунки и впрыскивания выходящего из компрессора воздуха через множество отверстий для воздуха через переднюю стенку в трубчатый объем обеспечивают создание ступенчатого топливовоздушного эффекта для улучшения горения и снижения выбросов NOx и СО. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит внешний корпус, жаровую трубу, форсуночную плиту и форсунки, кольцевой коллектор. Кольцевой коллектор, к которому присоединен топливопровод, установлен в передней полости на форсуночной плите. Внутри кольцевого коллектора концентрично выполнены два кольцевых электрода, соединенные изолированными высоковольтными проводами с блоком высокого напряжения. Изобретение направлено на повышение полноты сгорания топлива в камере сгорания газотурбинного двигателя. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Камера сгорания содержит пучок трубок, который проходит в радиальном направлении по меньшей мере через часть камеры сгорания. Указанный пучок трубок имеет верхнюю по потоку поверхность, отделенную в осевом направлении от нижней по потоку поверхности. Трубки проходят от верхней по потоку поверхности через нижнюю по потоку поверхность, при этом каждая трубка обеспечивает проточное сообщение через пучок трубок. Между смежными трубками внутри пучка трубок в осевом направлении проходит отражатель. Способ распределения топлива в камере сгорания включает обеспечение прохождения топлива в камеру избыточного давления, ограниченную по меньшей мере частично верхней по потоку поверхностью, нижней по потоку поверхностью, кожухом и трубками, проходящими от верхней по потоку поверхности к нижней по потоку поверхности. Указанный способ дополнительно включает обеспечение соударения топлива с отражателем, который проходит в осевом направлении внутри топливной камеры повышенного давления между смежными трубками. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх