RU172391U1

RU172391U1 - REMOTE COMBUSTION CAMERA OF A GAS-TURBINE ENGINE

Info

Publication number: RU172391U1
Application number: RU2016131676U
Authority: RU
Inventors: Борис Васильевич Шошин; Екатерина Владимировна Ломохова; Антон Геннадьевич Миронов; Оксана Александровна Шошина
Original assignee: Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн"
Priority date: 2016-08-01
Filing date: 2016-08-01
Publication date: 2017-07-06

Abstract

Полезная модель относится к турбостроению, в частности к газотурбинным двигателям (ГТД) наземного или морского применения, содержащим выносную камеру сгорания.Техническим результатом, на достижения которого направлена полезная модель, является повышение эффективности конвективного охлаждения газосборника и снижение потерь давления в камере сгорания.Технический результат достигается тем, что в выносной камере сгорания газотурбинного двигателя, содержащей корпус, расположенный между компрессором и турбиной и снабженный диффузором и окнами, окантованными фланцами, на которых установлены кожухи, внутри которых размещены жаровые трубы, соединенные с сопловым аппаратом турбины газосборниками в виде переходных каналов с наружными стенками, эквидистантно отстоящими от внутренних стенок и образующих с внутренними стенками каналы для прохода охлаждающего воздуха из внутренней полости корпуса в кольцевые полости между кожухами и жаровыми трубами, в отличие от известной наружная стенка газосборника выполнена в виде двух симметричных половин, скрепленных по стыкам продольными планками и соединенных между собой опорными полукольцами, состоящими из внутреннего и наружного полуколец, которые соединены между собой радиальными стойками и боковыми стенками, при этом внутренние полукольца входят в проточки внутренних стенок газосборников, кроме этого, в стыке кожухов с фланцами корпуса камеры сгорания размещен подвижный уплотнительный элемент, сопряженный с наружной стенкой газосборника и разделяющий внутреннюю полость корпуса камеры сгорания и внутренние полости кожухов снаружи наружной стенки газосборника.The utility model relates to turbine engineering, in particular to gas turbine engines (GTE) of land or sea applications containing an external combustion chamber. The technical result, which the utility model aims to achieve, is to increase the efficiency of convective cooling of the gas collector and reduce pressure losses in the combustion chamber. is achieved by the fact that in a remote combustion chamber of a gas turbine engine containing a housing located between the compressor and the turbine and equipped with a diffuser and windows edged with flanges, on which housings are installed, inside which there are flame tubes connected to the turbine nozzle apparatus by gas collectors in the form of transition channels with external walls equidistantly spaced from the internal walls and forming channels with internal walls for the passage of cooling air from the internal cavity of the housing into annular cavities between the shells and the heat pipes, in contrast to the known outer wall of the gas collector, are made in the form of two symmetrical halves fastened at the joints of the laths and interconnected supporting half rings, consisting of inner and outer half rings, which are interconnected by radial struts and side walls, while the inner half rings enter the grooves of the inner walls of the gas collectors, in addition, a movable a sealing element interfaced with the outer wall of the gas collector and separating the internal cavity of the housing of the combustion chamber and the internal cavities of the casings outside the outer wall of the gas collector rnika.

Description

Полезная модель относится к турбостроению, в частности к газотурбинным двигателям (ГТД) наземного или морского применения, содержащим выносную камеру сгорания.The utility model relates to turbine construction, in particular to gas turbine engines (GTE) of land or sea applications, containing a remote combustion chamber.

Известна выносная камера сгорания (патент № 31816, МПК F02C 3/00, опубл. 27.08.2003), содержащая корпус, снаружи которого установлены кожухи с жаровыми трубами, соединенными с турбиной газосборниками в виде переходных каналов переменной формы от кольцевого входного участка, примыкающего к жаровой трубе до коробчатого выходного участка, примыкающего к сопловому аппарату турбины. Такая конструкция камеры сгорания сокращает общую длину двигателя и позволяет выполнить разборку камеры сгорания в эксплуатации с целью ремонта ее частей.Known external combustion chamber (patent No. 31816, IPC F02C 3/00, publ. 08/27/2003), comprising a housing, the casings are installed on the outside with heat pipes connected to the turbine by gas collectors in the form of transition channels of variable shape from the annular inlet section adjacent to the flame tube to the box-shaped outlet portion adjacent to the nozzle apparatus of the turbine. This design of the combustion chamber reduces the overall length of the engine and allows disassembly of the combustion chamber in operation in order to repair its parts.

Недостатком такой конструкции является недостаточное охлаждение газосборника воздухом после компрессора конвективным способом из-за наличия застойных зон во внутренней полости корпуса камеры сгорания.The disadvantage of this design is the insufficient cooling of the gas collector by air after the compressor in a convective manner due to the presence of stagnant zones in the internal cavity of the combustion chamber body.

Наиболее близкой к заявленной конструкции является конструкция выносной камеры сгорания ГТД (патент 2496990, МПК F01D 9/02, опубл. 27.10.2013), включающая в себя корпус, расположенный между компрессором и турбиной и снабженный диффузором и окнами, окантованными фланцами, на которых установлены кожухи, внутри которых размещены жаровые трубы, соединенные с сопловым аппаратом турбины двухстеночными газосборниками в виде переходных каналов с наружными стенками, эквидистантно отстоящими от внутренних стенок и образующих с внутренними стенками каналы для прохода охлаждающего воздуха из внутренней полости корпуса в кольцевые полости между кожухами и жаровыми трубами. В данной конструкции газосборник снабжен наружными турбулизаторами спиралевидной формы и дополнительной стенкой с отверстиями, примыкающей к наружным торцам турбулизаторов. Благодаря этому часть воздуха после компрессора принудительно протекает по спиралевидным каналам между стенками газосборника, охлаждая его внутреннюю стенку. Недостатком данной конструкции является то, что в такой камере сгорания имеются повышенные потери давления из-за турбулизации воздушного потока, охлаждающего газосборник, и из-за его последующего смешения с другой частью воздуха, поступающего непосредственно из внутренней полости корпуса камеры сгорания в жаровую трубу. Кроме этого, эффективность охлаждения газосборника недостаточно высока, т.к. скорость течения воздуха по спиралевидным каналам мала из-за низкого перепада давления между входом и выходом спиралевидных каналов и из-за того, что в охлаждении газосборника участвует только часть общего воздушного потока.Closest to the claimed design is the design of an external combustion chamber of a gas turbine engine (patent 2496990, IPC F01D 9/02, publ. 10/27/2013), which includes a housing located between the compressor and the turbine and equipped with a diffuser and windows edged with flanges on which are installed housings inside which flame tubes are placed connected to the turbine nozzle apparatus by two-wall gas collectors in the form of transition channels with external walls equidistantly spaced from the internal walls and forming channels d with the internal walls I cooling air passage from the interior of the housing into the annular space between the covers and flue. In this design, the gas collector is equipped with external spiral turbulators and an additional wall with holes adjacent to the outer ends of the turbulators. Due to this, part of the air after the compressor forcibly flows through the spiral channels between the walls of the gas collector, cooling its inner wall. The disadvantage of this design is that in such a combustion chamber there are increased pressure losses due to turbulization of the air flow cooling the gas collector, and because of its subsequent mixing with another part of the air coming directly from the internal cavity of the combustion chamber body into the flame tube. In addition, the cooling efficiency of the gas collector is not high enough, because the speed of air flow through the spiral channels is low due to the low pressure drop between the inlet and outlet of the spiral channels and due to the fact that only part of the total air flow is involved in the cooling of the gas collector.

Техническим результатом, на достижения которого направлена полезная модель, является повышение эффективности конвективного охлаждения газосборника и снижение потерь давления в камере сгорания за счет использования всего потока воздуха от компрессора, протекающего через канал, образованный внутренней и наружной стенками газосборника.The technical result, which the utility model aims to achieve, is to increase the efficiency of convective cooling of the gas collector and to reduce the pressure loss in the combustion chamber by using the entire air stream from the compressor flowing through the channel formed by the inner and outer walls of the gas collector.

Технический результат достигается тем, что в выносной камере сгорания газотурбинного двигателя, содержащей корпус, расположенный между компрессором и турбиной и снабженный диффузором и окнами, окантованными фланцами, на которых установлены кожухи, внутри которых размещены жаровые трубы, соединенные с сопловым аппаратом турбины двухстеночными газосборниками в виде переходных каналов с наружными стенками, эквидистантно отстоящими от внутренних стенок и образующих с внутренними стенками каналы для прохода охлаждающего воздуха из внутренней полости корпуса в кольцевые полости между кожухами и жаровыми трубами в отличие от известной наружная стенка газосборника выполнена в виде двух симметричных половин, скрепленных по стыкам продольными планками и соединенных между собой опорными полукольцами, состоящими из внутреннего и наружного полуколец, которые соединены между собой радиальными стойками и боковыми стенками, при этом внутренние полукольца входят в проточки внутренних стенок газосборников, кроме этого, в стыке кожухов с фланцами корпуса камеры сгорания размещен подвижный уплотнительный элемент, сопряженный с наружной стенкой газосборника и разделяющий внутреннюю полость корпуса камеры сгорания и внутренние полости кожухов снаружи наружной стенки газосборника. Между стенками газосборника установлены направляющие пластины, присоединенные неподвижно к наружной стенке газосборника.The technical result is achieved in that in a remote combustion chamber of a gas turbine engine, comprising a housing located between the compressor and the turbine and equipped with a diffuser and windows edged with flanges on which housings are installed, inside which are placed flame tubes connected to the turbine nozzle by two-wall gas collectors in the form transition channels with outer walls equidistant from the inner walls and forming channels with the inner walls for the passage of cooling air from the inside in contrast to the well-known outer wall of the gas collector, made in the form of two symmetrical halves, fastened at the joints by longitudinal bars and interconnected by support half rings, consisting of internal and external half rings, which are interconnected by radial struts and side walls, while the inner half rings enter the grooves of the inner walls of the gas collectors, in addition, at the junction of the casings with the flanges of the combustion chamber housing A movable sealing element coupled to the outer wall of the gas collector and separating the internal cavity of the combustion chamber body and the internal cavities of the casings outside the outer wall of the gas collector is provided. Between the walls of the gas collector, guide plates are mounted fixedly attached to the outer wall of the gas collector.

Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - продольный разрез выносной камеры сгорания; фиг. 2 - сечение А-А; фиг. 3-сечение Б-Б.The claimed solution is illustrated by drawings, which depict: FIG. 1 is a longitudinal section of a remote combustion chamber; FIG. 2 - section aa; FIG. 3-section BB.

Выносная камера сгорания (фиг. 1) включает в себя корпус 1, на который установлены кожухи 2 с размещенными в них жаровыми трубами 3. Жаровые трубы 3 соединены с сопловым аппаратом 4 турбины газосборниками 5, состоящими из внутренней стенки 6, являющейся каналом для подвода газов от жаровой трубы к сопловому аппарату, и наружной стенки 7, эквидистантно отстоящей от внутренней стенки. Таким образом, между стенками газосборника образован канал 9 для прохода всего воздуха, поступающего от компрессора через диффузор 8 во внутреннюю полость корпуса камеры сгорания.The external combustion chamber (Fig. 1) includes a housing 1 on which housings 2 are installed with heat pipes 3 placed thereon. Heat pipes 3 are connected to the nozzle apparatus 4 of the turbine by gas collectors 5 consisting of an internal wall 6, which is a channel for supplying gases from the flame tube to the nozzle apparatus, and the outer wall 7 equidistantly spaced from the inner wall. Thus, a channel 9 is formed between the walls of the gas collector for the passage of all air coming from the compressor through the diffuser 8 into the internal cavity of the combustion chamber body.

Наружная стенка 7 состоит из двух симметричных половин (фиг. 2), скрепленных между собой двумя планками 10 и 11. Стенки газосборника (фиг. 3) скреплены между собой двумя опорными полукольцами 12, состоящих из внутреннего 13 и наружного 14 полуколец, соединенных между собой радиальными 15 и боковыми 16 стойками. При этом вход в канал 9 выполнен со стороны турбины, а выход расположен на участке соединения внутренней стенки 6 газосборника с жаровой трубой 3, где и происходит соединение стенок газосборника с помощью двух опорных полуколец 12.The outer wall 7 consists of two symmetrical halves (Fig. 2), fastened together by two strips 10 and 11. The walls of the gas collector (Fig. 3) are fastened together by two supporting half rings 12, consisting of an inner 13 and an outer 14 half rings interconnected radial 15 and side 16 racks. At the same time, the entrance to the channel 9 is made from the turbine side, and the exit is located on the connection section of the internal wall 6 of the gas collector with the flame tube 3, where the walls of the gas collector are connected using two supporting half rings 12.

Опорные полукольца 12 смонтированы в проточку внутренней стенки газосборника и соединены между собой боковыми стенками 16. Наружная стенка газосборника телескопически соединена с опорными полукольцами и закреплена на них винтами 17. Для исключения перетекания воздуха к жаровой трубе помимо канала газосборника в стык кожуха поставлен уплотнительный элемент 18, телескопически соединенный с наружной стенкой 7 газосборника, состоящей из двух симметричных половин 19 и 20. При этом в канале 9 на наружной стенке 7 газосборника могут быть установлены направляющие пластины 21.The supporting half rings 12 are mounted in the groove of the inner wall of the gas collector and are interconnected by the side walls 16. The outer wall of the gas collector is telescopically connected to the supporting half rings and screwed to them 17. To prevent air from flowing to the flame tube, in addition to the gas collector channel, a sealing element 18 telescopically connected to the outer wall 7 of the gas collector, consisting of two symmetrical halves 19 and 20. In this case, in the channel 9 on the outer wall 7 of the gas collector can be installed Guide plates 21.

В результате наружная и внутренняя стенки газосборника, эквидистантно отстоящие друг от друга, образуют канал для прохода всего воздуха, поступающего от компрессора. При этом вход в канал выполнен со стороны турбины, а выход расположен на участке соединения внутренней стенки газосборника с жаровой трубой, где и происходит соединение стенок газосборника с помощью двух опорных полуколец. Для предотвращения перетекания воздуха помимо указанного канала в стыках кожухов с корпусом КС установлен подвижный уплотнительный элемент, сопряженный одновременно с наружной стенкой газосборника. Для целенаправленного течения воздуха в канале на наружной стенке газосборника, состоящей из двух симметричных половин, соединенных между собой продольными планками, могут быть установлены направляющие пластины.As a result, the outer and inner walls of the gas collector, which are equidistant from each other, form a channel for the passage of all air coming from the compressor. In this case, the entrance to the channel is made from the turbine side, and the exit is located at the site of connection of the inner wall of the gas collector with the flame tube, where the walls of the gas collector are connected using two supporting half rings. In order to prevent air overflow, in addition to the specified channel, a movable sealing element is installed at the joints of the housings with the casing of the compressor assembly, coupled simultaneously with the outer wall of the gas collector. For targeted air flow in the channel on the outer wall of the gas collector, consisting of two symmetrical halves connected by longitudinal bars, guide plates can be installed.

Таким образом, данное техническое решение позволяет обеспечить повышение эффективности конвективного охлаждения газосборника и снижение потерь давления в камере сгорания.Thus, this technical solution allows to increase the efficiency of convective cooling of the gas collector and reduce pressure losses in the combustion chamber.

Claims

1. An external combustion chamber of a gas turbine engine, comprising a housing located between the compressor and the turbine and provided with a diffuser and windows edged with flanges on which housings are mounted, inside which are placed flame tubes connected to the nozzle apparatus of the turbine by gas collectors in the form of transition channels with external walls, equidistant from the inner walls and forming channels with the inner walls for the passage of cooling air from the inner cavity of the housing into the annular cavity between the housings fire tubes, characterized in that the outer wall of the gas collector is made in the form of two symmetrical halves, fastened at the joints by longitudinal bars and interconnected by support half rings, consisting of inner and outer half rings, which are interconnected by radial struts and side walls, while the inner half rings enter the grooves of the inner walls of the gas collectors, in addition, at the junction of the housings with the flanges of the combustion chamber housing, a movable sealing element is coupled to the outer separating the gas plenum wall and the internal cavity of the combustion chamber housing and the inner cavity of the casing outside of the outer wall of the gas plenum.

2. The remote combustion chamber of a gas turbine engine according to claim 1, characterized in that guide plates are mounted between the walls of the gas collector and are fixedly attached to the outer wall of the gas collector.