Выносная камера сгорания
Владельцы патента RU 2626180:
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (RU)
Изобретение относится к области турбомашиностроения и может быть использовано в конструкциях камер сгорания газотурбинных установок наземного и морского применения. Выносная камера сгорания содержит силовой корпус в виде двух конических стенок, неразъемно соединенных между собой большими основаниями, а меньшими основаниями присоединенных соответственно к корпусам компрессора и турбины. Стенка, присоединенная к компрессору, имеет отверстия, окантованные фланцами, к которым присоединены кожухи с расположенными внутри их и зафиксированными относительно их жаровыми трубами. Жаровые трубы телескопически соединены с газосборниками, которые закреплены на фланце, расположенном на внутренней поверхности конической стенки, присоединенной к турбине. В конической стенке силового корпуса, присоединенной к турбине, выполнены окна для прохода газосборников. На ее наружной поверхности расположены кольцевой фланец, примыкающий к ее большему основанию, и кольцевая диафрагма, примыкающая к ее меньшему основанию. К торцам кольцевого фланца конусной стенки и диафрагмы присоединен наружный кожух. Изобретение направлено на обеспечение ремонтопригодности в эксплуатации и повышение надежности работы газотурбинной установки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности двигателестроения, и может быть использовано в конструкциях камер сгорания газотурбинных установок (ГТУ) наземного и морского применения.
Известна конструкция выносной камеры сгорания, содержащая силовой корпус, в стенке которого выполнены отверстия, окантованные фланцами, к которым присоединены кожухи с расположенными внутри них жаровыми трубами, соединенными с газосборниками (патент №2310086, 13.02.2006, МПК F02C 3/14). Недостаток данной конструкции заключается в ограниченности разборки камеры сгорания в эксплуатации. Подобная конструкция допускает демонтаж только жаровых труб.
Наиболее близкой является конструкция выносной камеры сгорания (патент №31816, 21.11.2002, МПК F02C 3/00), содержащая силовой корпус в виде двух конических стенок, неразъемно соединенных между собой большими основаниями, а меньшими основаниями присоединенных соответственно к корпусам компрессора и турбины, при этом стенка, присоединенная к компрессору, имеет отверстия, окантованные фланцами, к которым присоединены кожухи с расположенными внутри них и зафиксированными относительно них жаровыми трубами, причем жаровые трубы телескопически соединены с газосборниками, которые закреплены на фланце, расположенном на внутренней поверхности конической стенки, присоединенной к турбине. Подобная конструкция допускает ограниченную разборку камеры сгорания в эксплуатации, а именно демонтаж жаровых труб через отверстия в силовом корпусе в местах постановки кожухов с жаровыми трубами, но демонтаж газосборников, соединяющих жаровые трубы с турбиной, невозможен, что является недостатком, так как габаритные размеры газосборников превышают размеры отверстий в силовом корпусе в местах постановки кожухов с жаровыми трубами. Кроме этого, в подобной схеме выносной камеры сгорания силовой корпус имеет увеличенные по отношению к корпусам компрессора и турбины диаметральные размеры, что приводит к повышенным осевым деформациям стенок силового корпуса в осевом (продольном) направлении под действием сил внутреннего давления воздуха в полости выносной камеры сгорания. Из-за этого уменьшаются осевые зазоры между статорными и роторными деталями турбины ГТУ, вследствие чего возможно касание ротора о статор и поломка ГТУ.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является обеспечение ремонтопригодности ГТУ в эксплуатации, достигаемое возможностью демонтажа в эксплуатации не только жаровых труб, но и газосборников через окна в стенке силового корпуса камеры сгорания при сдвижке наружного кожуха камеры сгорания; и повышение надежности работы ГТУ за счет повышения жесткости силового корпуса камеры сгорания и, как следствие, сохранения оптимальных осевых зазоров между статором и ротором турбины в связи с минимизацией осевых перемещений статора от сил внутреннего давления во внутренней полости камеры сгорания.
Технический результат достигается тем, что в выносной камере сгорания, содержащей силовой корпус в виде двух конических стенок, неразъемно соединенных между собой большими основаниями, а меньшими основаниями присоединенных соответственно к корпусам компрессора и турбины, при этом стенка, присоединенная к компрессору, имеет отверстия, окантованные фланцами, к которым присоединены кожухи с расположенными внутри них и зафиксированными относительно них жаровыми трубами, причем жаровые трубы телескопически соединены с газосборниками, которые закреплены на фланце, расположенном на внутренней поверхности конической стенки, присоединенной к турбине, в отличие от известной в конической стенке силового корпуса, присоединенной к турбине, выполнены окна для прохода газосборников, причем на ее наружной поверхности расположены кольцевой фланец, примыкающий к ее большему основанию, и кольцевая диафрагма, примыкающая к ее меньшему основанию, при этом к торцам кольцевого фланца конической стенки и диафрагмы присоединен наружный кожух.
В силовом корпусе в радиальных плоскостях, расположенных между окнами для прохода газосборников, выполнены ребра, соединяющие конические стенки, присоединенные соответственно к корпусам компрессора и турбины.
Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - продольный разрез выносной камеры сгорания; фиг. 2 - сечение А-А.
Выносная камера сгорания (фиг. 1) содержит жаровые трубы 1, каждая из которых расположена в отдельном кожухе 2 и зафиксирована относительно него с возможностью тепловых перемещений. Жаровые трубы 1 телескопически соединены с газосборниками 3 в виде переходных каналов от выхода жаровых труб до входа в сопловой аппарат 4 турбины 5 ГТУ. Газосборники закреплены на силовом корпусе 6 с возможностью тепловых перемещений. Силовой корпус 6 выполнен в виде двух конических стенок 7 и 8, неразъемно соединенных между собой большими основаниями, а меньшие основания стенок 7 и 8 снабжены фланцами 9 и 10 для присоединения к корпусу компрессора 11 и корпусу турбины 5. Стенка 7 имеет отверстия 12 для прохода жаровых труб, окантованные фланцами, на которых базируются кожухи 2 с жаровыми трубами 1. В конусной стенке 8, примыкающей к турбине, выполнены окна 13 (фиг. 2) для демонтажа газосборников 3 в эксплуатации. Кроме этого, к фланцу 9 стенки снаружи примыкает кольцевая диафрагма 14 с наружным фланцем 15. При этом к торцам фланцев 16 и 15 конической стенки 7 и диафрагмы 14, обращенным в сторону турбины, присоединен соответствующими фланцами 17 и 18 наружный относительно конической стенки 7 кожух 19 с возможностью сдвижки в сторону турбины при демонтаже газосборников 3.
При необходимости, для повышения жесткости силового корпуса в нем могут быть выполнены продольные ребра 20, соединяющие конические стенки 7 и 8 силового корпуса 6, которые расположены между отверстиями 12 и окнами 13 в конических стенках силового корпуса 6.
При работе ГТУ от возникающих во внутренней полости выходной камеры сгорания сил внутреннего давления происходит осевая деформация наружного кожуха 19 и упругий изгиб диафрагмы 14 в сторону турбины. При этом коническая стенка 7 силового корпуса 6, не нагруженная силами давления воздуха в полости выносной камеры сгорания, перемещается незначительно, чем обеспечиваются оптимальные осевые зазоры между деталями ротора и статора ГТУ.
Для замены или ремонта в эксплуатации жаровые трубы 1 демонтируются непосредственно вместе с кожухами 2, а газосборники 3 вынимаются через окна 13 с предварительной сдвижкой наружного кожуха 19 в сторону турбины. При этом не нарушается силовая связь корпусов ГТУ.
Таким образом, коническая стенка, присоединенная к турбине, не нагружена силами внутреннего давления, поэтому не имеет существенных осевых деформаций, приводящих к значительному уменьшению осевых зазоров между статором и ротором турбины. При этом осевые деформации наружного кожуха от сил внутреннего давления приводят только к упругому изгибу присоединенной к нему кольцевой диафрагмы, примыкающей к меньшему основанию конической стенки.
В результате, за счет возможности демонтажа в эксплуатации газосборников и жаровых труб выносной камеры сгорания и повышения жесткости ее силового корпуса обеспечивается ремонтопригодность и повышается надежность работы ГТУ.
1. Выносная камера сгорания, содержащая силовой корпус в виде двух конических стенок, неразъемно соединенных между собой большими основаниями, а меньшими основаниями присоединенных соответственно к корпусам компрессора и турбины, при этом стенка, присоединенная к компрессору, имеет отверстия, окантованные фланцами, к которым присоединены кожуха с расположенными внутри них и зафиксированными относительно них жаровыми трубами, причем жаровые трубы телескопически соединены с газосборниками, которые закреплены на фланце, расположенном на внутренней поверхности конической стенки, присоединенной к турбине, отличающаяся тем, что в конической стенке силового корпуса, присоединенной к турбине, выполнены окна для прохода газосборников, причем на ее наружной поверхности расположены кольцевой фланец, примыкающий к ее большему основанию, и кольцевая диафрагма, примыкающая к ее меньшему основанию, при этом к торцам кольцевого фланца конусной стенки и диафрагмы присоединен наружный кожух.
2. Выносная камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что в силовом корпусе в радиальных плоскостях, расположенных между окнами для прохода газосборников, выполнены ребра, соединяющие конические стенки, присоединенные соответственно к корпусам компрессора и турбины.
