RU135082U1

RU135082U1 - HEAT PROTECTIVE SCREEN OF FORCING CHAMBER OF A GAS TURBINE ENGINE

Info

Publication number: RU135082U1
Application number: RU2013119407/06U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Петухов
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2013-11-27

Abstract

Теплозащитный экран форсажной камеры газотурбинного двигателя, содержащий металлическую оболочку и теплозащитную футеровку, размещенную на поверхности оболочки, обращенной в сторону источника тепла, отличающийся тем, что теплозащитная футеровка выполнена в виде сплошного слоя волокнистого оксид-оксидного композиционного материала, внутри которого установлена металлическая сетка, точечно закрепленная на поверхности оболочки.The heat shield of the afterburner chamber of the gas turbine engine, comprising a metal shell and a heat shield, placed on the surface of the shell facing the heat source, characterized in that the heat shield is made in the form of a continuous layer of fibrous oxide oxide material, inside which a metal mesh is installed, point fixed on the surface of the shell.

Description

Полезная модель относится к области авиационной и энергетической промышленности и может найти применение в теплозащитных элементах конструкций форсажных камер, жаровых труб камер сгорания и других частей горячего тракта газотурбинных двигателей (ГТД) и установок (ГТУ).The utility model relates to the field of aviation and energy industry and can be used in heat-shielding elements of afterburner chambers, flame tubes of combustion chambers and other parts of the hot path of gas turbine engines (GTE) and installations (GTU).

Одной из основных проблем в устройствах горячего тракта ГТД в виду высоких рабочих температур является охлаждение или теплозащита элементов конструкции.One of the main problems in the devices of a hot gas turbine engine due to high operating temperatures is the cooling or thermal protection of structural elements.

Известно, например, устройство теплозащитного экрана для компонентов горячего тракта, в частности, камеры сгорания газовой турбины, который состоит из закрепленных на опорной конструкции рядом друг с другом теплозащитных элементов, изготовленных из жаростойких металлических сплавов, при этом элементы образуют внутренние полости, куда через специальные каналы в опорной конструкции подается охлаждающий воздух (US 2009077974, F23M 5/00, F23R 3/00, 2009). Недостатками данного устройства является достаточно сложная конструкция, необходимость использования дорогостоящих материалов и применение воздушного охлаждения.It is known, for example, to provide a heat shield for components of a hot duct, in particular, a combustion chamber of a gas turbine, which consists of heat-insulating elements mounted on a supporting structure next to each other, made of heat-resistant metal alloys, while the elements form internal cavities, through special channels in the supporting structure are supplied with cooling air (US 2009077974, F23M 5/00, F23R 3/00, 2009). The disadvantages of this device is a rather complicated design, the need to use expensive materials and the use of air cooling.

Известно также устройство теплозащитного экрана, в частности, для конструкционных элементов ГТУ, принятое за прототип и выполненное в виде закрепленных на несущей конструкции рядом друг с другом с зазором теплозащитных элементов с футеровкой из жаростойкого керамического материала, размещенной, например, на металлической пластине (RU 184319, F23R 3/00, 2002). Недостатком известного устройства также является сложность конструкции: наличие большого числа крепежных элементов, необходимость установки и крепления каждого отдельного элемента, их выравнивание, а также ограниченные способности керамической футеровки по теплоизоляции в виду невозможности существенного увеличения ее толщины из-за возникающих при этом термонапряжений, приводящих к растрескиванию футеровки.A heat shield device is also known, in particular for GTU structural elements, adopted as a prototype and made in the form of heat shield elements fixed to a supporting structure next to each other with a lining of heat-resistant ceramic material placed, for example, on a metal plate (RU 184319 , F23R 3/00, 2002). A disadvantage of the known device is also the design complexity: the presence of a large number of fasteners, the need to install and fasten each individual element, their alignment, as well as the limited ability of the ceramic lining for thermal insulation in view of the impossibility of a significant increase in its thickness due to thermal stresses resulting in this lining cracking.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности и эффективности тепловой защиты форсажной камеры при упрощении конструкции такой защиты.The objective of the proposed utility model is to increase the reliability and efficiency of thermal protection of the afterburner while simplifying the design of such protection.

Решение указанной задачи достигается тем, что в теплозащитном экране форсажной камеры ГТД, выполненным в виде металлической оболочки и теплозащитной футеровки, размещенной на ее поверхности, обращенной в сторону источника тепла, упомянутая футеровка выполнена в виде сплошного слоя волокнистого оксид-оксидного композиционного материала (ООКМ), внутри которого установлена металлическая сетка, точечно закрепленная на поверхности оболочки.The solution to this problem is achieved by the fact that in the heat shield of the afterburner of the gas turbine engine, made in the form of a metal shell and a heat shield lining placed on its surface facing the heat source, said lining is made in the form of a continuous layer of fibrous oxide-oxide composite material (OOKM) inside which a metal mesh is installed, point-wise mounted on the surface of the shell.

Полезная модель поясняется чертежом, где показан фрагмент сечения теплозащитного экрана форсажной камеры.The utility model is illustrated by the drawing, which shows a fragment of a cross section of the heat shield of the afterburner.

Теплозащитный экран выполнен в виде металлической оболочки 1, на поверхности которой обращенной в сторону источника тепла (в данном случае это внутренняя поверхность), размещена теплозащитная футеровка 2. Футеровка 2 размещается следующим образом. На внутреннюю поверхность оболочки 1 устанавливается металлическая сетка 3 и точечно закрепляется на ней, например, контактной сваркой. В зависимости от рабочих температур в качестве материала сетки может использоваться, например, нихром или нержавеющая сталь. Затем на сетку наносится сплошной слой волокнистого ООКМ, находящегося в пластичном состоянии, с внедрением его в ячейки сетки 3 до контакта с поверхностью оболочки 1. Таким образом сетка 3 оказывается внутри слоя футеровки 2. После сушки и прокалки слоя ООКМ получается футеровка, прочно связанная с поверхностью оболочки экрана.The heat shield is made in the form of a metal shell 1, on the surface of which is facing the heat source (in this case, the inner surface), a heat shield lining 2. Lining 2 is placed as follows. A metal mesh 3 is mounted on the inner surface of the shell 1 and is spotted onto it, for example, by contact welding. Depending on the operating temperatures, for example, nichrome or stainless steel can be used as the mesh material. Then, a continuous layer of fibrous OOKM in a plastic state is applied to the mesh with its introduction into the cells of the mesh 3 until it contacts the surface of the shell 1. Thus, the mesh 3 is inside the lining layer 2. After drying and calcination of the OOKM layer, a lining is firmly bonded to the surface of the shell of the screen.

В качестве исходных материалов для получения ООКМ могут использоваться такие же материалы, как, например, для «Promaform» фирмы «Promat» (Германия) или «FiberfraxRigiform» фирмы «Unifrax» (Франция).As starting materials for the preparation of OKOK, the same materials can be used as, for example, for Promaform of Promat (Germany) or FiberfraxRigiform of Unifrax (France).

Применение в качестве материала футеровки волокнистого ООКМ с закреплением его на оболочке посредством металлической сетки позволяет получить экран достаточно простой конструкции, имеющий защитный слой с высокими показателями по теплоизоляции, долговечности и надежности, что дает возможность снизить требования к материалу оболочки, к системе воздушного охлаждения, улучшить условия сжигания топлива.The use of fibrous OOKM as a lining material with its fastening on the shell by means of a metal mesh makes it possible to obtain a screen with a rather simple structure, which has a protective layer with high thermal insulation, durability and reliability, which makes it possible to reduce the requirements for the shell material and the air cooling system, to improve fuel combustion conditions.

Claims

The heat shield of the afterburner chamber of the gas turbine engine, comprising a metal shell and a heat shield, placed on the surface of the shell facing the heat source, characterized in that the heat shield is made in the form of a continuous layer of fibrous oxide oxide composition, inside which a metal mesh is installed, point fixed on the surface of the shell.