RU193928U1

RU193928U1 - FUEL BURNER

Info

Publication number: RU193928U1
Application number: RU2019124452U
Authority: RU
Inventors: Матвей Нестерович Барашев
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2019-11-21

Abstract

Полезная модель относится к области двигателестроения и турбиностроения, в частности к камерам сгорания газотурбинных двигателей и газотурбинных энергетических установок, точнее к форсункам для распиливания жидкого топлива. Сущность: топливная форсунка состоит из корпуса, противонагарного колпачка с отверстиями для подачи охлаждающего воздуха, фильтра с жиклером, втулки с седлом и клапана. Втулка с седлом выполнена с коническим выходным отверстием для топлива, контактирующим с клапаном, притянутым пружиной к поверхности седла герметично с возможностью открывания в направлении камеры сгорания при превышении порогового значения давления настройки. На внутренней стороне противонагарного колпачка расположен буртик, содержащий канавки, ориентированные от внешней стенки большего радиуса буртика к внутренней стенке меньшего радиуса, направленные по касательным к конической поверхности конуса распыла топлива. Технический результат - повышение качества топливовоздушной смеси, заключающееся в уменьшении размера капель топлива, насыщении смеси кислородом, улучшении стехиометрии.The utility model relates to the field of engine building and turbine engineering, in particular to the combustion chambers of gas turbine engines and gas turbine power plants, more specifically to nozzles for sawing liquid fuel. SUBSTANCE: fuel nozzle consists of a body, an anti-burn cap with holes for supplying cooling air, a filter with a jet, a sleeve with a seat, and a valve. The sleeve with the seat is made with a conical fuel outlet, in contact with the valve, tightened by a spring to the surface of the seat, with the possibility of opening in the direction of the combustion chamber when the threshold value of the setting pressure is exceeded. On the inner side of the anti-burn cap is a collar containing grooves oriented from the outer wall of the larger radius of the collar to the inner wall of the smaller radius, directed tangentially to the conical surface of the cone of atomization of fuel. The technical result - improving the quality of the air-fuel mixture, which consists in reducing the size of droplets of fuel, saturating the mixture with oxygen, improving stoichiometry.

Description

Полезная модель относится к области двигателестроения и турбиностроения, в частности к камерам сгорания газотурбинных двигателей и газотурбинных энергетических установок, точнее к форсункам для распыливания жидкого топлива.The utility model relates to the field of engine building and turbine engineering, in particular to the combustion chambers of gas turbine engines and gas turbine power plants, more specifically to nozzles for spraying liquid fuel.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является топливная форсунка основной камеры сгорания газотурбинного двигателя, состоящая из корпуса, противонагарного колпачка, резьбового фильтра, жиклера, клапана и втулки с седлом, в которой 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. Топливный клапан выполнен коническим тарельчатого типа для обеспечения стабильного угла конуса распыливания топлива с оптимальным размером капель, как при запуске двигателя, так и во всем диапазоне рабочих режимов (см. патент РФ №170790, F23D 11/14).The closest analogue to the claimed utility model is the fuel nozzle of the main combustion chamber of a gas turbine engine, consisting of a housing, an anti-burn cap, a threaded filter, a jet, a valve and a sleeve with a seat, in which a conical fuel outlet is made in contact with a poppet valve spring to the surface of the seat hermetically with the possibility of opening in the direction of the combustion chamber when exceeding the threshold pressure settings. The fuel valve is made of a tapered poppet type to ensure a stable angle of the fuel atomization cone with an optimal droplet size, both when starting the engine and in the entire range of operating modes (see RF patent No. 170790, F23D 11/14).

Однако качество распыла топлива существенно отличается на различных режимах работы двигателя. Образование крупных капель топлива преобладает при малых и средних расходах топлива. В режимах с повышенным расходом топлива стехиометрия топливовоздушной смеси нарушается во внутренней области конуса распыла ввиду того, что воздух подается на внешнюю поверхность топливного конуса. Обедненность кислородом внутренней области топливного конуса приводит к неполному сгоранию топлива, так как процесс горения топлива идет преимущественно со стороны внешней поверхности топливного конуса.However, the quality of fuel atomization differs significantly in different engine operating modes. The formation of large droplets of fuel prevails at low and medium fuel consumption. In modes with high fuel consumption, the stoichiometry of the air-fuel mixture is violated in the inner region of the spray cone due to the fact that air is supplied to the outer surface of the fuel cone. The oxygen depletion of the inner region of the fuel cone leads to incomplete combustion of the fuel, since the fuel combustion process proceeds mainly from the outer surface of the fuel cone.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя состоит из корпуса, противонагарного колпачка, содержащего отверстия для подачи охлаждающего воздуха, резьбового фильтра, жиклера, втулки с седлом и клапана. Втулка с седлом выполнена с коническим выходным отверстием для топлива, контактирующим с клапаном тарельчатого типа, притянутым пружиной к поверхности седла герметично с возможностью открывания в направлении камеры сгорания при превышении порогового значения давления настройки. На внутренней стороне противонагарного колпачка обращенной к втулке с седлом, содержится буртик, расположенный коаксиально коническому выходному отверстию для топлива. В буртике выполнены канавки, ориентированные от внешней стенки большего радиуса буртика к внутренней стенке меньшего радиуса, направленные по касательным к конической поверхности конуса распыла топлива.The essence of the claimed utility model lies in the fact that the fuel nozzle of the combustion chamber of a gas turbine engine consists of a housing, an anti-burn cap containing openings for supplying cooling air, a threaded filter, a jet, a sleeve with a seat and a valve. The sleeve with the seat is made with a conical fuel outlet, in contact with a poppet type valve, tightened by a spring to the surface of the seat with the possibility of opening in the direction of the combustion chamber when the threshold pressure setting is exceeded. On the inner side of the anti-burn cap facing the sleeve with the seat contains a flange located coaxially with the conical fuel outlet. Grooves are made in the flange, oriented from the outer wall of the greater radius of the flange to the inner wall of the smaller radius, directed tangentially to the conical surface of the cone of atomization of the fuel.

Технический результат, достигаемых заявляемым техническим решением, заключается в повышении качества топливовоздушной смеси, заключающееся в уменьшении размера капель топлива, насыщении смеси кислородом и улучшении стехиометрии.The technical result achieved by the claimed technical solution is to improve the quality of the air-fuel mixture, which consists in reducing the size of the droplets of fuel, saturating the mixture with oxygen and improving stoichiometry.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображена топливная форсунка с тарельчатым клапаном.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which schematically shows a fuel nozzle with a poppet valve.

Топливная форсунка состоит из корпуса 1 с каналом 2 подвода топлива, резьбового фильтра 3 топлива с жиклером 4 отвода охлаждающего топлива, опоры 5 пружины, пружины 6, тарельчатого клапана 7, направляющей втулки 8, втулки 9 с седлом, противонагарного колпачка 10 с отверстиями 11 для подачи охлаждающего воздуха. Опора 5 пружины зафиксирована с помощью стопорного кольца 12, устанавливаемого в канавке на штоке клапана 7. Канал 13 слива предназначен для охлаждения форсунки после останова двигателя путем отвода нагретого топлива в полость слива. На внутренней стороне противонагарного колпачка 10 выполнен буртик 14 с канавками 15.The fuel nozzle consists of a housing 1 with a channel 2 for supplying fuel, a threaded fuel filter 3 with a nozzle 4 for removing cooling fuel, a support 5 for a spring, a spring 6, a poppet valve 7, a guide sleeve 8, a sleeve 9 with a seat, an anti-burn cap 10 with holes 11 for supply of cooling air. The spring support 5 is fixed by means of a locking ring 12 installed in the groove on the valve stem 7. The drain channel 13 is designed to cool the nozzle after the engine is stopped by removing heated fuel to the drain cavity. A flange 14 with grooves 15 is made on the inner side of the anti-burn cap 10.

Работа заявляемой полезной модели осуществляется следующим образом.The operation of the claimed utility model is as follows.

Поступающее в канал 2 корпуса 1 топливо проходит через резьбовой фильтр 3 и по продольным каналам направляющей втулки 8 попадает в полость, ограниченную направляющей втулкой 8, втулкой 9 с седлом и тарельчатым клапаном 7. Герметичность обеспечена прилеганием клапана 7 к конусу втулки 9 с седлом и затяжкой пружины 6. Регулирование затяжки пружины 6 выполняется подбором толщины опоры 5 пружины, охватывающей стопорное кольцо 12. Подвод расхода топлива под клапан 7 вызывает нарастание давления и открытие кольцевого зазора. Угол конуса распыливания близок к углу конуса клапана 7 и втулки 9 с седлом. Воздух через отверстия 11 поступает в промежуток между внутренней стенкой противонагарного колпачка 10 и втулкой 9 с седлом, проходя по канавкам 15 в буртике 14, и приобретает преимущественные направления движения, ориентированные по касательным к конической поверхности конуса распыла топлива, закручивая конус распыла и тем самым способствуя образованию конуса распыла топлива, содержащего более мелкие капли топлива, лучшим образом перемешанные с воздухом. После останова двигателя топливо, охлаждающее форсунку и клапан 7, отводится по проточкам направляющей втулки 8 через жиклер 4 в канал 13 слива.The fuel entering the channel 2 of the housing 1 passes through a threaded filter 3 and enters the cavity defined by the guide sleeve 8, the sleeve 9 with the seat and the poppet valve 7 along the longitudinal channels of the guide sleeve 8. The tightness is ensured by the fit of the valve 7 to the cone of the sleeve 9 with the seat and tightening springs 6. The adjustment of the tightening of the spring 6 is performed by selecting the thickness of the spring support 5, covering the retaining ring 12. The fuel flow under the valve 7 causes an increase in pressure and the opening of the annular gap. The angle of the spray cone is close to the angle of the valve cone 7 and sleeve 9 with seat. Air through the holes 11 enters the gap between the inner wall of the anti-burn cap 10 and the sleeve 9 with the seat, passing through the grooves 15 in the shoulder 14, and acquires the preferred directions of movement oriented tangentially to the conical surface of the fuel spray cone, twisting the spray cone and thereby contributing to the formation of a fuel spray cone containing finer droplets of fuel that are best mixed with air. After the engine is stopped, the fuel cooling the nozzle and valve 7 is diverted along the grooves of the guide sleeve 8 through the nozzle 4 into the drain channel 13.

Claims

The fuel nozzle of the main combustion chamber of a gas turbine engine, consisting of a housing, an anti-burn cap, containing openings for supplying cooling air, a threaded filter, a jet, a valve and a sleeve with a seat made with a conical fuel outlet for contacting a poppet valve pulled by a spring to the surface of the seat is hermetically openable in the direction of the combustion chamber when the threshold pressure of the setting is exceeded, characterized in that the anti-burn count the pack on the inner side facing the sleeve with the saddle contains a flange located coaxially to the conical fuel outlet, while grooves are made in the flange, oriented from the outer wall of the larger radius of the flange to the inner wall of the smaller radius, tangential to the conical surface of the spray cone fuel.