RU125310U1

RU125310U1 - RING FLASH CHAMBER

Info

Publication number: RU125310U1
Application number: RU2012140516/06U
Authority: RU
Inventors: Алексей Викторович Тарасов; Валентин Викторович Зарицкий; Дмитрий Владимирович Аникин; Ольга Владимировна Жаворонкова; Виктор Михайлович Куфтарев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "СИБЭКС"
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-02-27

Abstract

Полезная модель относится к газотурбинным двигателям и может быть использована в качестве камер сгорания газотурбинных установок.The invention relates to gas turbine engines and can be used as combustion chambers of gas turbine installations.

Заявляемая кольцевая камера сгорания содержит наружный каркас 1, в кольцевой полости 2 расположен газосборник, который состоит из наружной обечайки 3 и внутренней обечайки 4. На входе в газосборник установлен смеситель, выполненный в виде стакана 10, с одного торца стенки стакана 10 образуют входной цилиндр 11, который соединен с лопаточным завихрителем 8 фронтового устройства 7. На смесителе 10 выполнены поперечные пояса отверстий 5, предназначенные для охлаждения смесителя 10, и отверстия 6, предназначенные для поджима факела, причем диаметр отверстий поперечных поясов 5 меньше чем диаметр отверстий поперечного пояса 6. Отверстия поперечных поясов 5 выполнены неотбротованными, а отверстия поясов 6 выполнены отбортованными. На входе в газосборник расположено фронтовое устройство 7 с лопаточным завихрителем 8 и топливной форсункой 9.The inventive annular combustion chamber contains an outer frame 1, a gas collector is located in the annular cavity 2, which consists of an outer shell 3 and an inner shell 4. At the entrance to the gas collector there is a mixer, made in the form of glass 10, from the one end of the wall of glass 10 form the input cylinder 11 which is connected to the paddle swirler 8 of the front-end device 7. On the mixer 10, there are transverse belts of holes 5 for cooling the mixer 10 and holes 6 for pressing the torch, the diameter from ERSTU transverse belts 5 smaller than the diameter of holes 6. The holes cross belt transverse belts 5 are neotbrotovannymi and belts holes 6 are flanged. At the entrance to the gas collector there is a front-mounted device 7 with a blade swirler 8 and a fuel injector 9.

Технический результат - повышение надежности камеры, стабилизация температуры по объему камеры, повышение равномерности смешения топлива.1 н.п. ф-лы, 1 рисунок EFFECT: increased reliability of the chamber, stabilization of temperature throughout the chamber volume, increased uniformity of fuel mixing. 1 bp files, 1 drawing

Description

Известна трубчато-кольцевая камера сгорания газотурбинной энергетической установки, содержащая жаровые трубы, соединенные с газосборником, скрепленным с внешним и внутренним корпусами, полость которого образована его собственными кольцевыми стенками, при этом каждая из жаровых труб содержит на выходе в поперечном потоку направлении лобовую стенку, скрепленную со стенкой жаровой трубы и соединенную с газосборником, в жаровой трубе в плоскости лобовой стенки, обращенной к потоку, по периметру стенки жаровой трубы выполнены каналы, отличающаяся тем, что лобовая стенка соединена с газосборником с возможностью перемещения вдоль оси жаровой трубы, в последней перед лобовой стенкой выше по потоку выполнен минимум один ряд отверстий, от которых стенка жаровой трубы сплошная, а каналы в жаровой трубе выполнены щелевьми (патент на изобретение РФ № 2107227, опубл. 20.03. 1998 г.).Known tubular annular combustion chamber of a gas turbine power plant, comprising flue tubes connected to a gas collector fastened to the outer and inner housings, the cavity of which is formed by its own annular walls, each of the flue tubes containing at the outlet in the transverse flow the frontal wall fastened with the wall of the flame tube and connected to the gas collector, channels are made in the flame tube in the plane of the frontal wall facing the flow, along the perimeter of the flame tube wall, channels are cast Due to the fact that the frontal wall is connected to the gas collector with the ability to move along the axis of the flame tube, at least one row of holes is made upstream from the frontal wall upstream, from which the flame tube wall is solid, and the channels in the flame tube are made with slots (RF patent No. 2107227, published on March 20, 1998).

Известна кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, которая содержит корпус, жаровую трубу, на фронтальной стенке которой размещены воздушные завихрители, а на боковых стенках - отверстия для подвода воздуха и, по меньшей мере, одно запальное устройство. Топливные форсунки установлены коаксиально воздушным завихрителям и выполнены в виде топливного завихрителя с тангенциальными каналами и/или выходного сопла. По меньшей мере, одна топливная форсунка, расположенная в зоне запального устройства, выполнена с суммарной площадью ее тангенциальных каналов и/или сопла, на 2-30% большей, чем у остальных форсунок (патент на изобретение РФ № 2250415, опубл. 20.04.2005 г.).Known annular combustion chamber of a gas turbine engine, which includes a housing, a flame tube, on the front wall of which are placed air swirlers, and on the side walls - openings for supplying air and at least one ignition device. Fuel injectors are installed coaxially to air swirlers and made in the form of a fuel swirler with tangential channels and / or an output nozzle. At least one fuel injector located in the zone of the ignition device is made with a total area of its tangential channels and / or nozzles 2-30% higher than the other nozzles (patent for invention of the Russian Federation No. 2250415, publ. 04.04.2005 g.).

Наиболее близким техническим решением выбранным заявителем в качестве прототипа является кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, которая содержит наружный корпус и внутренний корпус, выполненный в виде газосборника, установленный на входе в камеру сгорания заборное устройство в виде кольцевого диффузора, газосборник размещен в кольцевой полости и выполнен из наружной и внутренней обечаек с поперечными поясами отверстий подвода воздуха. На входе в газосборник расположено кольцевое фронтовое устройство, с лопаточным завихрителем (патент на изобретение РФ № 2349840, опубл. 20.03.2009 г.).The closest technical solution chosen by the applicant as a prototype is an annular combustion chamber of a gas turbine engine, which contains an outer case and an inner case, made in the form of a gas collector, installed at the entrance to the combustion chamber intake device in the form of an annular diffuser, the gas collector is placed in the annular cavity and made of outer and inner shells with transverse zones of air supply holes. An annular front-mounted device is located at the entrance to the gas collector, with a vane swirler (patent for invention of the Russian Federation No. 2349840, published on March 20, 2009).

Недостатком данной конструкции является недостаточная надежность из-за возможного выноса языка пламени в сопловой аппарат и как следствие пережег лопаток первой ступени.The disadvantage of this design is the lack of reliability due to the possible removal of the tongue of flame in the nozzle apparatus and as a result burned blades of the first stage.

Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности камеры, стабилизация температуры по объему камеры, повышение равномерности смешения топлива.The technical task of the claimed utility model is to increase the reliability of the chamber, stabilize the temperature over the chamber volume, increase the uniformity of fuel mixing.

Техническая задача достигается тем, что кольцевая камера сгорания газотурбинной установки содержит наружный каркас и газосборник, который размещен в кольцевой полости и выполнен из наружной и внутренней обечаек с поперечными поясами отверстий подвода воздуха, на входе в газосборник расположено фронтовое устройство с лопаточным завихрителем и топливной форсункой, отличается тем, что на входе в газосборник дополнительно установлен смеситель, выполненный в виде стакана, причем с одного торца стенки смесителя образуют входной цилиндр, который соединен с лопаточным завихрителем фронтового устройства, а с другого торца смеситель соединен с газосборником, смеситель снабжен поясами отверстий подвода воздуха для охлаждения поверхности смесителя и для поджима факела, отверстия пояса подвода воздуха для охлаждения поверхности смесителя выполнены неотбортованными и по диаметру меньше, чем отверстия пояса подвода воздуха для поджима факела.The technical problem is achieved by the fact that the annular combustion chamber of a gas turbine installation contains an outer frame and a gas collector, which is located in the annular cavity and is made of outer and inner shells with transverse belts of the air supply openings. characterized by the fact that at the entrance to the gas collector there is additionally installed a mixer, made in the form of a glass, and from one end of the wall of the mixer form an input cylinder, is connected to the blade swirler of the front device, and from the other end the mixer is connected to the gas collector, the mixer is provided with belts of air supply holes for cooling the surface of the mixer and for pressing the torch, air supply belt holes for cooling the surface of the mixer are non-flanged and smaller in diameter than the belt holes supply air for pressing the torch.

Сравнение заявляемой полезной модели с прототипом показывает, что она отличается следующими признаками:Comparison of the proposed utility model with the prototype shows that it has the following features:

- на входе в газосборник дополнительно установлен смеситель;- at the entrance to the gas collector, an additional mixer is installed;

- смеситель выполнен в виде стакана;- the mixer is made in the form of glass;

- с одного торца стенки смесителя образуют входной цилиндр;- from one end of the wall of the mixer form the input cylinder;

- входной цилиндр соединен с лопаточным завихрителем фронтового устройства;- the input cylinder is connected to the blade swirl front of the device;

- с другого торца смеситель соединен с газосборником;- from the other end of the mixer is connected to the gas collector;

- смеситель снабжен поясами отверстий для подвода воздуха;- the mixer is equipped with belts of holes for air supply;

- пояса отверстий подвода воздуха, предназначенные для охлаждения поверхности смесителя выполнены неотбортованными;- belts of air inlets for cooling the surface of the mixer are made non-flanged;

- пояса отверстий подвода воздуха предназначенные для охлаждения поверхности смесителя по диаметру меньше чем отверстия пояса подвода воздуха предназначенного для поджима факела.- belts of air inlet openings intended to cool the surface of the mixer in diameter less than the openings of the air inlet belt intended for pressing the torch.

Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».Therefore, we can assume that the claimed utility model meets the criterion of "novelty."

Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».The utility model can be made on standard equipment using known technological processes, so it meets the criterion of "industrial applicability".

На рисунке показана кольцевая камера сгорания. Заявляемая камера сгорания содержит наружный каркас 1, в кольцевой полости 2 расположен газосборник, который состоит из наружной обечайки 3 и внутренней обечайки 4. На входе в газосборник установлен смеситель, выполненный в виде стакана 10, с одного торца стенки стакана 10 образуют входной цилиндр 11, который соединен с лопаточным завихрителем 8 фронтового устройства 7. На смесителе 10 выполнены поперечные пояса отверстий 5, предназначенные для охлаждения смесителя 10, и отверстия 6, предназначенные для поджима факела, причем диаметр отверстий поперечных поясов 5 меньше чем диаметр отверстий поперечного пояса 6. Следует отметить, что отверстия поперечных поясов 5 выполнены неотбротованными, а отверстия поясов 6 выполнены отбортованными. На входе в газосборник расположено фронтовое устройство 7 с лопаточным завихрителем 8 и топливной форсункой 9.The figure shows an annular combustion chamber. The inventive combustion chamber contains an outer frame 1, in the annular cavity 2 there is a gas collector, which consists of an outer shell 3 and an inner shell 4. At the entrance to the gas collector there is a mixer, made in the form of glass 10, from the one end of the wall of glass 10 form an input cylinder 11, which is connected to the paddle swirler 8 of the front-end device 7. On the mixer 10, there are transverse belts of holes 5 for cooling the mixer 10 and holes 6 for pressing the torch, and the diameter of the holes erechnyh belt 5 is less than the diameter of the transverse holes belt 6. It should be noted that the transverse openings formed neotbrotovannymi belts 5 and 6 belts openings are flanged. At the entrance to the gas collector there is a front-mounted device 7 with a blade swirler 8 and a fuel injector 9.

Устройство работает следующим образом. Топливо подается по газоподводящей трубе 12 в топливную форсунку 9. В кольцевой полости 2 подается поток сжатого воздуха, который через входной цилиндр 11 смесителя 10 проходит через лопаточный завихритель 8, который турбулизирует поток газовой смеси. Газовая смесь воспламеняется обычным для таких систем способом, например при помощи воспламенителя искрового действия (на рисунке не показан), при этом во фронтовом устройстве 7 образуется факел пламени. Сжатый воздух поступает в смеситель 10 из кольцевой полости 2 через отверстия поперечных поясов 5, которые выполнены неотбортованными, поэтому воздух, выходя из этих отверстий, растекается по внутренней поверхности стакана 10 и обеспечивает охлаждение стенок стакана, предотвращая их прогорание. Часть сжатого воздуха поступает в смеситель через отверстия поясов 6, которые имеют диаметр больше, чем отверстия поперечных поясов 5, и выполнены отбортованными, вследствие этого в проистекающие столбы воздуха смесителе создают объем воздуха, направленный навстречу фронту факела пламени, который образует обратный вихрь и не дает пламени сорваться с форсунки, поджимая факел к фронтовому устройству, при этом происходит дополнительное перемешивание газовоздушной смеси и стабилизация температуры горения. Испытания заявляемой камеры сгорания показали, что выноса языка пламени в сопловой аппарат не происходит, а также обеспечивается минимальный перекос температурного поля перед турбиной высокого давления, и обеспечивается повышение полноты сгорания топлива.The device works as follows. The fuel is supplied through the gas supply pipe 12 to the fuel injector 9. In the annular cavity 2, a stream of compressed air is supplied, which passes through the inlet cylinder 11 of the mixer 10 through the blade swirl 8, which turbulently flows the gas mixture. The gas mixture is ignited in the usual way for such systems, for example, using a spark igniter (not shown in the figure), and a flame is formed in the front-end device 7. Compressed air enters the mixer 10 from the annular cavity 2 through the openings of the transverse belts 5, which are non-flanged, so the air, coming out of these holes, spreads along the inner surface of the glass 10 and provides cooling of the walls of the glass, preventing them from burning. Part of the compressed air enters the mixer through the openings of the belts 6, which have a diameter larger than the openings of the transverse belts 5, and are made flanged, as a result, a volume of air directed towards the front of the flame, which forms a reverse vortex and does not produce, results in the resulting air columns of the mixer. flame from the nozzle, pushing the torch to the front-mounted device, this results in additional mixing of the gas-air mixture and stabilization of the combustion temperature. Tests of the inventive combustion chamber showed that the removal of the flame tongue into the nozzle apparatus does not occur, and the temperature field in front of the high-pressure turbine is minimal, and the combustion efficiency is improved.

Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает повышение надежности кольцевой камеры сгорания.Thus, the claimed utility model provides increased reliability of the annular combustion chamber.

Claims

The annular combustion chamber of a gas turbine installation, which contains the outer frame and gas collector, which is placed in the annular cavity and is made of outer and inner shells with transverse belts of the air supply holes, at the entrance to the gas collector is a front-mounted device with a vane swirler and a fuel injector, characterized by at the entrance to the gas collector, there is additionally installed a mixer, made in the form of a glass, and at one end of the wall of the mixer form an input cylinder, which is connected to the scapular with a frontal device, and from the other end, the mixer is connected to the gas collector, the mixer is provided with belts of air supply holes for cooling the surface of the mixer and for pressing the torch, air supply belt holes for cooling the surface of the mixer are non-flanged and smaller in diameter than the air supply belt holes for pressing torch.