RU170790U1

RU170790U1 - Топливная форсунка основной камеры сгорания

Info

Publication number: RU170790U1
Application number: RU2016110537U
Authority: RU
Inventors: Сергей Вадимович Коцюбинский
Original assignee: Акционерное общество "Климов"
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Полезная модель относится к области авиационного двигателестроения, в частности, к основным камерам сгорания газотурбинных двигателей и, точнее, к форсункам для распыливания жидкого топлива. Топливная форсунка основной камеры сгорания газотурбинного двигателя, состоит из корпуса, противонагарного колпачка, резьбового фильтра, жиклера, втулки с седлом с коническим выходным отверстием для топлива, клапана тарельчатого типа, притянутого пружиной к поверхности седла герметично. При превышении порогового значения давления топлива клапан открывается в направлении камеры сгорания и создает стабильный конус распыливания. обеспечивая за счет давления топлива оптимальный размер капель топлива и прирост расхода топлива увеличением зазора между клапаном и седлом направляющей втулки. Полезная модель позволяет получить стабильный, угол конуса распыливания топлива с оптимальным размером капель, как при запуске двигателя, гак и во всем диапазоне рабочих режимов.

Description

Полезная модель относится к области авиационного двигателестроения, в частности, к основным камерам сгорания газотурбинных двигателей, точнее, к форсункам для распыливания жидкого топлива.

Процессы смесеобразования в камерах сгорания газотурбинных двигателей существенно влияют на организацию горения, надежность и экономичность работы камер сгорания, термический режим отдельных элементов двигателей.

Большинство современных газотурбинных двигателей снабжено центробежными механическими форсунками, например, центробежного типа или с аэродинамическим распылом.

Обладая простой конструкцией и надежностью в эксплуатации, форсунки должны обеспечивать заданный диапазон расхода при обеспечении требуемых значений угла распыливания и размеров капель при равномерном распределении топлива в факеле распыла, который создает зону обратных токов для удержания зоны горения.

Для обеспечения заданных требований форсунки выполняются центробежными двухканальными (см., например, книгу «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей» под ред. Хронина Д.В. - М.: Машиностроение, 1989, с. 412). Недостатком указанных форсунок является плохое распыливание на пониженных режимах работы двигателя при малых давлениях топлива в основном контуре. Угол конуса распыливания изменяется при изменении режимов работы двигателя.

При мало- и средненапорных системах топливоподачи расход топлива может колебаться вследствие изменения давления газов в камере сгорания, вызывая периодическое изменение параметров (см., например, книгу «Камеры сгорания газотурбинных двигателей». Пчелкин Ю.М. - М.: Машиностроение, 1984. - с. 243.).

Известна центробежная форсунка с поршнем, который при увеличении давления подачи топлива и его расхода открывает дополнительные входные каналы в камеру закрутки центробежной форсунки (см., например, книгу «Центробежные форсунки». Хавкин Ю.И. - Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1976 - 88 с). Недостатком такой форсунки является снижение угла конуса распыливания при увеличении давления топлива на входе в форсунку. В этом случае снижается диапазон рабочих режимов двигателя, где возможно воспламенение топливовоздушной смеси от свечей зажигания, поскольку факел распыла топлива значительно отходит от свечей. При малых расходах угол распыливания, как и у всех центробежных форсунок, уменьшается при ухудшении качества распыливания с образованием крупных капель топлива.

Задачей полезной модели является получение стабильного угла конуса распыливания топлива с оптимальным размером капель, как при запуске двигателя, так и во всем диапазоне рабочих режимов.

Поставленная задача решается тем, что в конструкции форсунки используется конический клапан тарельчатого типа, удерживающийся в закрытом состоянии с помощью пружины, открывающийся при достижении определенного давления топлива, необходимого для обеспечения качественного распыливания.

По мере увеличения перепада давления топлива ΔΡ между подводящим коллектором Р_m и камерой сгорания Р_кс происходит открытие клапана при заданной величине перепада давления ΔP₀, определяемой усилием затяжки пружины, и топливо выходит в зазор между клапаном и седлом направляющей втулки. Угол конуса распыливания определяется геометрией этих элементов. Качество распыливания обеспечивается перепадом давления даже при малых расходах топлива.

Поскольку дальнейшее увеличение расхода G_m вызывает нарастание перепада давления на форсунке ΔР, происходит перемещение клапана за счет сжатия пружины и увеличивается площадь зазора F_з между клапаном и седлом. Расход топлива, таким образом, зависит не только от перепада давления, но и от площади зазора

где G_m - расход топлива;

F_з - площадь проходного сечения форсунки;

ΔP=Р_m-Р_кс - перепад давления на проходном сечении форсунки.

Характеристика расхода изменяет наклон при изменении жесткости пружины, так как это влияет на ход клапана заданном давлении и F_з.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлены:

Фиг. 1 Разрез форсунки с тарельчатым клапаном.

Фиг. 2 Распыл топлива при открытии клапана.

Топливная форсунка с тарельчатым клапаном состоит из корпуса 1 с каналом подвода топлива 2, резьбового фильтра топлива 3 с жиклером отвода охлаждающего топлива 4, опоры пружины 5, пружины 6, тарельчатого клапана 7, направляющей втулки 8, втулки с седлом 9, противонагарного колпачка 10. Опора пружины 5 фиксируется с помощью стопорного кольца 11, устанавливаемого в канавке на штоке клапана 7. Канал слива 12 предназначен для охлаждения форсунки после останова двигателя путем отвода нагретого топлива в полость слива.

Поступающее в канал подвода 2 корпуса 1 топливо проходит через резьбовой фильтр 3 и по продольным каналам направляющей втулки 8 попадает в полость, ограниченную направляющей втулкой 8, втулкой с седлом 9 и тарельчатым клапаном 7.

Герметичность обеспечивается прилеганием клапана 7 к конусу втулки с седлом 9 и затяжкой пружины 6.

Регулирование затяжки пружины выполняется подбором толщины опоры пружины 5, охватывающей стопорное кольцо 11, и определяет давление момента открытия клапана ΔPο.

Подвод расхода топлива под клапан 7 вызывает нарастание давления и открытие кольцевого зазора при достижении ΔPо. Угол конуса распыливания близок к углу конуса клапана 7 и втулки с седлом 9.

Дальнейшее увеличение расхода топлива приводит к увеличению перепада на тарельчатом клапане 7, сжатию пружины 6 и открытию клапана 7 на больший зазор. Качество распыливания при этом улучшается за счет увеличения перепада.

При малых расходах и после останова двигателя топливо, охлаждающее форсунку и клапан 7, отводится по проточкам направляющей втулки 8 через жиклер 4 в канал слива 12.

Claims

Топливная форсунка основной камеры сгорания газотурбинного двигателя, состоящая из корпуса, противонагарного колпачка, резьбового фильтра, жиклера, втулки с седлом и клапана, отличающаяся тем, что во втулке с седлом выполнено коническое выходное отверстие для топлива, в контакте с клапаном тарельчатого типа, притянутым пружиной к поверхности седла герметично, с возможностью открывания в направлении камеры сгорания при превышении порогового значения давления настройки.