Многоколлекторное устройство подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя

Авторы патента:

Плескань Алексей Юрьевич (RU)

Онегин Сергей Фирсович (RU)

Россик Михаил Викторович (RU)

Андрюков Николай Анатольевич (RU)

Бушуев Алексей Александрович (RU)

F02C7/26 - пуск; зажигание

F02C7/22 - системы подачи топлива

Владельцы патента RU 2664900:

Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") (RU)

Изобретение относится к области эксплуатации авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) и может быть использовано для управления подачей топлива в коллекторы основной и/или форсажной камер сгорания ГТД. Многоколлекторное устройство подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащее два и более топливных коллектора для подвода топлива к топливным форсункам, дозатор. Между каждыми двумя последовательно подключаемыми топливными коллекторами дополнительно содержится соединительная магистраль с установленным в ней жиклером, с возможностью дозированного перетекания топлива из одного коллектора в другой на режимах запуска газотурбинного двигателя. Предлагаемое изобретение позволяет обеспечить последовательное дозированное заполнение топливных коллекторов через соединительные магистрали с жиклерами, повысить надежность работы устройства подачи топлива и надежность процесса запуска двигателя в наземных и полетных условиях. 1 ил.

Известно устройство подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащее топливные магистрали, каналы выхода в I и II коллекторы форсунок камеры сгорания, запорный клапан, соединенный с источником высокого давления и с каналом выхода в I коллектор, и распределительный клапан, который соединен с одной стороны с каналом выхода в I коллектор, а с другой - с каналом выхода во II коллектор, дополнительно введены шунтирующий и электромагнитный клапаны, причем запорный элемент шунтирующего клапана установлен с возможностью соединения канала выхода в I коллектор с каналом выхода во II коллектор, а полость управления шунтирующего клапана соединена с электромагнитным клапаном и через жиклер с источником постоянного давления (Патент RU №2616327, МПК F02C 7/22, публ. 14.04.2017).

Недостатком устройства является отсутствие возможности плавного повышения режима работы двигателя на запуске ввиду необходимости заполнения топливом второго коллектора после открытия распределительного клапана. Это приводит к ступенчатому запуску и, как следствие, к повышению времени запуска, снижает надежность запуска и срок службы пусковых устройств.

Известно устройство подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, принятое за прототип, содержащее насосный блок, имеющий возможность соединения своим входом с топливным баком, а выходом - посредством основной топливной магистрали через распределитель - с дозаторами топлива в коллекторы камеры сгорания, новым является то, что как минимум один топливный коллектор имеет второй вход, соединенный первой дополнительной топливной магистралью с выходом насосного блока, и выход, соединенный второй дополнительный топливной магистралью с входом насосного блока, причем в дополнительных топливных магистралях установлены отсечные клапаны, при этом в первой дополнительной топливной магистрали может быть установлен регулятор давления топлива, связанный с датчиком давления газов в камере сгорания (Патент RU №148619, МПК F02C 9/26, публ. 10.12.2014).

Недостатком устройства является наличие отсечных клапанов в дополнительных магистралях, через которые осуществляется заполнение коллекторов недозированным топливом, что усложняет систему подачи топлива в камеру сгорания, снижает ее надежность. Кроме этого, на запуске двигателя давление топлива перед насосом может быть выше давления воздуха в камере сгорания. В этом случае недозированное топливо может перетекать в форсунки, что ухудшает стабильность запуска, снижает его надежность.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции устройства подачи топлива, повышение надежности его работы, повышение надежности запуска двигателя на земле и в полете.

Техническая задача решается за счет того, что в многоколлекторном устройстве подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащем два и более топливных коллектора для подвода топлива к топливным форсункам, дозатор, согласно изобретению, между каждыми двумя последовательно подключаемыми топливными коллекторами дополнительно содержится соединительная магистраль с установленным в ней жиклером, с возможностью дозированного перетекания топлива из одного коллектора в другой на режимах запуска газотурбинного двигателя.

На фиг. 1 представлена схема устройства, где 1 - дозатор, 2 - топливные форсунки, 3 - первый коллектор, 4 - второй коллектор, 5 - дополнительная соединительная магистраль, 6 - жиклер, 7 - третий коллектор, 8 - дополнительная соединительная магистраль, 9 - жиклер.

На запуске двигателя во время раскрутки ротора компрессора высокого давления (КВД) пусковым устройством или при его авторотации в условиях полета топливо от дозатора 1 подается в первый коллектор 3 и группу топливных форсунок 2, запитываемую этим коллектором. Одновременно, под действием перепада давления между давлением топлива в коллекторе 3 и давлением в камере сгорания топливо поступает во второй коллектор 4 через дополнительную соединительную магистраль 5 с жиклером 6. Величина расхода топлива через дополнительную соединительную магистраль 5 определяется размером жиклера 6 и подбирается исходя из условия полного заполнения топливом коллектора 4 к моменту начала подачи топлива в коллектор 4 от дозатора 1 при раскрутке ротора КВД. Аналогичным образом осуществляется предварительное заполнение третьего коллектора 7 через дополнительную соединительную магистраль 8 с жиклером 9.

Применение двух и более коллекторов, запитывающих соответствующие группы топливных форсунок, позволяет более равномерно распределить топливо в камере сгорания по окружности на розжиге и при выходе газотурбинного двигателя на режим малого газа. Розжиг камеры сгорания осуществляется с помощью первого (пускового) коллектора. По мере увеличения оборотов ротора КВД происходит подключение последующих коллекторов. Для того чтобы исключить заброс температуры газа перед турбиной необходимо плавное подключение вторичных коллекторов. Для решения этой задачи между предыдущим и последующим коллекторами устанавливается дополнительная соединительная магистраль с жиклером. Предварительное заполнение коллектора осуществляется дозированным топливом через дополнительную магистраль. Размер жиклера подбирается таким образом, чтобы обеспечить заполнение коллектора топливом до форсунок на заданных оборотах ротора КВД. Это позволяет упростить конструкцию устройства подачи топлива, повысить его надежность, повысить стабильность запуска двигателя на земле и в полете.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить последовательное дозированное заполнение топливных коллекторов через соединительные магистрали с жиклерами, повысить надежность работы устройства подачи топлива и надежность процесса запуска двигателя в наземных и полетных условиях.

Многоколлекторное устройство подачи топлива в камеру сгорания газотурбинного двигателя, содержащее два и более топливных коллектора для подвода топлива к топливным форсункам, дозатор, отличающееся тем, что между каждыми двумя последовательно подключаемыми топливными коллекторами дополнительно содержится соединительная магистраль с установленным в ней жиклером, с возможностью дозированного перетекания топлива из одного коллектора в другой на режимах запуска газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к способу контроля степени коксования на динамических уплотнениях турбомашины, включающей в себя газогенератор, содержащий вращающийся вал и установленный на указанном валу форсуночный диск, форсуночный коллектор, динамические уплотнения, предназначенные для обеспечения герметичности между форсуночным диском и форсуночным коллектором, и стартер, при этом способ содержит следующие этапы: во время фазы приведения во вращение вала газогенератора стартером измеряют ток, проходящий через стартер, и напряжение на клеммах стартера, на основании измеренных тока и напряжения определяют степень коксования на динамических уплотнениях.

Система и способ экстренного запуска газотурбинного двигателя летательного аппарата // 2660725

Предложена система экстренного запуска газотурбинного двигателя, содержащая, по меньшей мере, один газогенератор на твердом ракетном топливе, электрически управляемое устройство воспламенения, вычислительное устройство, связанное с устройством воспламенения, и, по меньшей мере, два независимых стартера, каждый из которых предназначен для запуска одного газотурбинного двигателя, при этом каждый стартер содержит турбину привода вала, предназначенного для соединения с валом соответствующего газотурбинного двигателя, при этом выход газов генератора соединен с входом турбины стартера каждого стартера через один распределительный вентиль, связанный с вычислительным устройством.

Газотурбинная силовая установка летательного аппарата // 2659426

Изобретение относится к авиационному двигателестроению, в частности к малоразмерным газотурбинным двигателям летательных аппаратов. Газотурбинная силовая установка летательного аппарата содержит расположенные в корпусе воздухозаборный канал с полым центральным обтекателем, стойками и антиобледенительным устройством, двигатель с выходным валом, планетарный редуктор с механизмом переключения и стартер-генератор, расположенный в полости центрального обтекателя и выполненный в виде обратимой электрической машины, статор которой закреплен на корпусе, а ротор - через планетарный редуктор подключен к выходному валу двигателя.

Устройство запуска турбонасоса ракетного двигателя // 2648480

Изобретение относится к устройству запуска турбонасоса (1) ракетного двигателя летательного аппарата, содержащего тяговый газотурбинный двигатель и ракетный двигатель, которое содержит систему пневматического питания запуска турбины (1а) турбонасоса сжатым воздухом, отбираемым при помощи отвода (4) на ступени (6а) компрессора тягового турбинного двигателя (5) летательного аппарата на входе в камеру (7) сгорания указанного газотурбинного двигателя.

Способ контроля степени забивания пусковых форсунок газотурбинного двигателя // 2643568

Изобретение относится к энергетике. Способ контроля степени забивания пусковых форсунок газотурбинного двигателя, содержащего камеру сгорания, в которую открыта по меньшей мере одна питаемая топливом пусковая форсунка, при этом указанные пусковые форсунки выполнены с возможностью инициации горения в указанной камере посредством воспламенения топлива, и турбину, приводимую во вращение газообразными продуктами горения топлива в камере.

Устройство зажигания для авиационного двигателя // 2641763

Изобретение относится к устройству зажигания двигателя. Устройство зажигания двигателя содержит по меньшей мере две свечи, источник питания, первый канал для питания первой свечи и второй канал для питания второй свечи, при этом упомянутые каналы соединены с источником питания через средства распределения питания, управляемые системой управления типа FADEC, при этом упомянутые средства распределения содержат первую цепь для поочередного питания упомянутого первого канала или упомянутого второго канала и вторую цепь для одновременного питания упомянутых первого и второго каналов, при этом устройство выполнено таким образом, чтобы использовать во время запуска либо первую цепь, либо вторую цепь.

Устройство для запуска газотурбинного двигателя // 2635164

Изобретение относится к области авиационной техники, в частности к способам запуска авиационных турбореактивных двигателей. Устройство для запуска газотурбинного двигателя содержит ротор, образованный компрессором, турбиной и валом, соединяющим их, камеру сгорания, вспомогательную силовую установку, трубопровод, соединяющий вспомогательную силовую установку с системой охлаждения турбины, содержащей сопловые лопатки с внутренним трактом, связанным с проточной частью турбины через щели в выходных кромках сопловых лопаток, и рабочее колесо с диском и рабочими лопатками.

Устройство для запуска газотурбинного двигателя // 2635163

Устройство для запуска газотурбинного двигателя // 2634444

Способ управления стартер-генератором, интегрированным в газотурбинный двигатель, при коротком замыкании // 2630285

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано в авиационных стартер-генераторах, интегрированных в авиационный газотурбинный двигатель.

Блок подготовки топливного, буферного и разделительного газов // 2659863

Изобретение относится к энергетике. Блок подготовки топливного, буферного и разделительного газов содержит сепаратор центробежный вихревой, клапан на входе трубопровода, второе устройство замера расхода газа - буферного газа, средства измерений температуры и давления, нагреватель, фильтры с коалесцирующими фильтрующими элементами, в качестве редуцирующего устройства использован регулятор давления «после себя»; в качестве устройства замера расхода газа использован электронный датчик расхода газа с вихревым преобразователем расхода.

Топливная система с многоканальными форсунками для газотурбинного двигателя и соответствующий способ регулирования // 2657402

Изобретение относится к топливной системе газотурбинного двигателя, содержащей контрольный контур, главный контур, регулятор расхода, выполненный с возможностью регулирования расхода топлива в контрольном и главном контуре в зависимости от режима работы газотурбинного двигателя, и продувочный резервуар, выполненный с возможностью всасывания, накопления или продувки топлива в главном контуре в зависимости от разности давления между главным контуром и резервуаром или насосом высокого давления, с которым он соединен.

Дренажная продувка наружной камеры предварительного смешивания // 2657080

Изобретение относится к газотурбинным агрегатам, а в частности к топливным форсункам с наружной камерой предварительного смешивания. Наружная камера предварительного смешивания включает в себя часть корпуса, часть камеры и несколько лопаток.

Устройство подогрева топлива малоразмерного газотурбинного двигателя // 2656534

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения и, в частности, к устройству подогрева топлива малоразмерного газотурбинного двигателя в условиях низких температур наружного воздуха.

Способ очистки двухконтурных форсунок камеры сгорания газотурбинного двигателя от продуктов коксования топлива и нагара и устройство для его осуществления // 2650438

Изобретение относится к отраслям промышленности, связанным с необходимостью очистки проточных частей внутренних каналов: общее машиностроение, энергетика, нефтегазовая отрасль, авиация и космонавтика, химическое производство и др.

Система сгорания газотурбинного двигателя, содержащая усовершенствованный контур подачи топлива // 2646950

Система сгорания газотурбинного двигателя содержит камеру сгорания, по меньшей мере одну пусковую форсунку, выполненную с возможностью инициации горения в камере, множество главных форсунок, распределенных с постоянным угловым интервалом по окружности камеры сгорания, выполненных с возможностью питания топливом камеры сгорания после инициации горения, и контур подачи топлива в форсунки.

Система впрыска топлива для камеры сгорания турбомашины, содержащей кольцевую стенку с сужающимся внутренним профилем // 2645801

Изобретение относится главным образом к системе впрыска топливовоздушной смеси в днище кольцевой камеры сгорания турбомашины, которая включает по меньшей мере два топливных форсуночных устройства, одно из которых - центральная форсунка (26) и второе - кольцевая периферическая форсунка (43), расположенная вокруг указанной центральной форсунки (26), и внутренний кольцевой канал (71) воздухозаборника, в который заходит центральная форсунка (26), чтобы обеспечить смешение топлива, поступающего из центральной форсунки (26), и воздуха, принятого во внутреннем кольцевом канале (71), и по меньшей мере один наружный кольцевой канал (30) воздухозаборника, который позволяет обогащать воздухом эту смесь и стабилизировать зону горения предварительного впрыска.

Способ контроля степени забивания пусковых форсунок газотурбинного двигателя // 2643568

Вторичное устройство сгорания (варианты) // 2642940

Вторичное устройство сгорания предназначено для введения топливно-воздушной смеси в поток газов сгорания в камере сгорания газотурбинного двигателя и содержит кольцевой распределитель и инжекторы, проходящие от кольцевого распределителя в поток газов сгорания.

Блиск охлаждаемых пилонов подачи горючего // 2642718

Изобретение относится к области аэрокосмической техники и может быть использовано для подачи горючего в высокоскоростной поток воздуха в перспективных прямоточных воздушно-реактивных двигателях внутриатмосферных летательных аппаратов.

Газотурбинный агрегат с сужающимся жидкостным каналом форсунки // 2664904

Изобретение относится к газотурбинным агрегатам, в частности к топливным форсункам с сужающимся жидкостным каналом. Узел жидкостного канала для топливной форсунки газотурбинного агрегата включает в себя тело канала, спиральную канавку жидкостного канала, несколько впускных отверстий форсунок и несколько выступов форсунок. Спиральная канавка жидкостного канала выполнена в теле канала и простирается по окружности от первого конца до второго конца. Спиральная канавка жидкостного канала обладает сужением с площадью поперечного сечения спиральной канавки жидкостного канала уменьшающейся от первого конца ко второму концу. Каждый вход форсунки имеет жидкостную связь со спиральной канавкой жидкостного канала. Каждый выступ форсунки выровнен относительно каждого из входов форсунки. Также представлены топливная форсунка газотурбинного агрегата, включающая узел жидкостного канала, и способ капитального ремонта форсунки газотурбинного агрегата. Изобретение позволяет уменьшить или предотвратить закоксовывание топливных каналов за счёт снижения температуры топлива. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.