RU1836606C - Кольцева камера сгорани газотурбинного двигател - Google Patents

Abstract

Использование: в газотурбостроении. Сущность изобретени : топливные форсунки (Тф) установлены по окружности в два р да и имеют размещенные вокруг них за- вихрители 3. Кажда  из ТФ одного р да установлена в окружном направлении между соседними ТФ другого р да, а завихрители 3 имеют направление закрутки потока, одинаковое дл  всех ТФ одного р да и противоположные дл  всех ТФ в другом р ду.

Description

Изобретение относили к газотурбинным двигател м самолетов, в частности к конструкции топливной форсунки камеры сгорани  двигател .

Цель изобретени  - создание усовершенствованной камеры сгорани  дл  газотурбинного двигател ..

На фиг. 1 схематически изображены участки купола и топливного инжектора типичной известной камеры сгорани ; на фиг. 2 - области высокой и низкой интенсивности сгорани , камеры на фиг. 1; на фиг. 3 - два соседних топливных сопла, схематический вид фиг. 1; на фиг. 4 - купол и треугольное расположение топливных инжекторов в камере сгорани  в соответствии с насто щим изобретением; на фиг. 5 - увеличенный схематический вид фиг. 4, на котором показано несколько топливных инжекторов; на фиг. 6 - графическое сравнение коэффициента расположени  обычных топливных инжекторов с коэффициентом расположени  дл  насто щего изобретени .

Предпочтительный вариант осуществлени  насто щего изобретени .

Хот  насто щее изобретение описываетс  с использованием схематических иллюстраций камер сгорани , следует понимать, что изготовление камер сгорани , топливных инжекторов и крепежных структур зве- стно и примеры типичных конструкций можно найти в таких самолетных двигател х , как двигатели серий PW 4000, PW 2000 и F 100, выпускаемые фирмой Пратт энд Уитни корпорации Юнайтид Текнолоджиз , котора   вл етс  правопреемником насто щей патентной за вки.

Достаточно отметить, что камера сгорани   вл етс  камерой кольцевого типа, имеющей наружную кольцевую жаровую трубу и внутреннюю кольцевую жаровую трубу, которые образуют камеру сгорани , состо щую из зоны сгорани  и зоны разбавлени . Жарова  труба может сочетатьс  с соответствующей конструкцией в виде жалюзийно- го выт жного отверсти  или облицовки

, Флоутуолл, сделанных из материалов, способных выдерживать высокие температуры, характерные дл  скоростного самолета. В типичном осуществлении кольцева  камера сгорани  имеет «упол, соедин ющий внутреннюю и наружную жаровые трубы на переднем конце, который служит дл  закрывани  переднего конца камеры сгора00

со

CS

о о а

со

ни  и на котором расположено множество топливных инжекторов, подающих топливо и воздух в зону сгорани . Воздух подсасываетс  в двигатель, и его давление и температура поднимаютс  при помощи соответствующих, компрессоров перед подачей в камеру сгорани . Чтобы пон ть насто щее изобретение, отметим, что часть воздуха поступает в зону сгорани  через воздушные завихрители вокруг топливных форсунок, которые могут работать по принципу распылени  давлением либо по принципу воздушного распылени . Часть воздуха поступает через отверсти  дл  воздуха камеры сгорани , образованные в жаровой трубе после топливных инжекторов, а часть воздуха используетс  дл  охлаждени  жаровой трубы путем пропускани  охлаждающего воздуха вдоль стенок камеры сгорани .

Чтобы лучше пон ть насто щее изобретение , следует обратитьс  к чертежам на фиг, 1-3, на которых показана типична  конструкци  прототипа с инжекторами, установленными в куполе камеры сгорани . Как говорилось ранее, топливные инжекторы обычно располагают на равных рассто ни х „друг от друга на окружности с посто нным радиусом вокруг купола.; камеры сгорани , Дл  этих известных конструкций типично также, что все топливные инжекторы имеют одинаковую ориентацию вихрей, т.е. все за-. вихрители задают вихрь по часовой стрелке либо все завихрители задают вихрь против часовой стрелки дл  воздуха, который они подают в камеру сгорани .

Как показано на фиг, 1, купол камеры сгорани , обозначенный цифрой 10, содержит топливные инжекторы, расположенные на равных рассто ни х друг от друга и обозначенные кружками 12 (топливные инжекторы имеют отверстие дл  введени  топлива в зону сгорани  и завихритель воздуха дл  введени  воздуха в зону сгорани ). Как следует из названи , завихритель сообщает вихрь воздуху перед подсасыванием его в зону сгорани , и ориентаци  или направление вихр  задаетс  конструкцией завихри- тел . Стрелки А в этом примере показывают, что вихрь имеет направление по часовой стрелке и все еихри имеют то же направление . Можно чередовать направление соседних завихрителей, но это отрицательно скажетс  на сроке службы жаровой трубы, поскольку в этом случае гор чие газы будут направл тьс  на стенку жаровой трубы. Поэтому взаимное .усиление вихр  в результате противоположных направлений вихрей будет достигнуто ценой долговечности камеры сгорани  и, следовательно, чередующиес  ориентации вихрей недопустимы в современных известных конструкци х камер сгорани  единичного или двойного кольцевого типа.

Как показано на фиг. 2, сгорание большой интенсивности в первичной зоне 14, обозначенной штрихованной областью. В камеры сгорани , не занимает полностью объем камеры сгорани . Поэтому камера

0 сгорани  больше, чем потребовалось бы в другом случае.

В соответствии с насто щим изобретением , как показано на фиг. 4-6, топливные инжекторы 12а располагаютс  в куполе,

5 обозначенном цифрой 10а, образу  треугольники , обозначенные буквой G. Кроме того, направление вихр  от соседних топливных инжекторов чередуетс , что видно на фиг. 4, где соседние завихрители распо0 ложены на различных радиусах. Как показано , завихритель 12а внутреннего радиуса осуществл ет вращение по часовой стрелке, а завихритель 12а наружного радиуса осуществл ет вращение против ча.совой стрел-,.

5 ки.Така  конструкци  позвол еттопливным инжекторам усиливать вихри друг друга, не направл   при этом газы сгорани  на жаро-. вую трубу.

Кроме того, как видно из фиг. 5, благо0 дар  взаимному усилению топливо стремитс  распределитьс  более равномерно, а смешение топлива и воздуха происходит болев интенсивно - следовательно, интенсивное сгорание начинаетс  .ближе к куполу

5 камеры сгорани , как показано буквой Ci, и сгорание большой интенсивности распростран етс  на меньший Промежуток, как показано буквой DL Важно также то, что благодар  расположению-топливных ин0 жекторов интенсивное сгорание занимает большую часть кольца, как показано заштрихованной областью Е1. При меньшей длине сгорани , необходимой дл  высокоэффективного горени , длину камеры сгора5 ни  можно уменьшить, что, в свою очередь, ведет к уменьшению длины и веса двигател . Из вышесказанного видно, что диаметр купола камеры сгорани  в соответствии с насто щим изобретением не увеличиваетс 

0 по сравнению с диаметром купола известной камеры сгорани , изображенной на фиг. 1-3.

В соответствии с насто щим изобретением в области купола, не превышающей

5 купол известной камеры сгорани , располагаетс  больше топливных инжекторов. Така  конструкци  увеличивает вли ние топливных инжекторов и их скорости смешени  на область потока сгорани . Как показано на фиг. 6, зона с низкой

интенсивностью горени , обозначенна  через FL занимает меньшую область по сравнению с известной камерой сгорани .

Как показано на фиг. 7, расположение топливных инжекторов в соответствии с на- сто щим изобретением позвол ет получить камеру сгорани , котора  короче известной камеры сгорани , но не обладает недостатками , которые влечет за собой уменьшение длины обычной камеры сгорани . Кроме то- го, при фиксированной длине камеры сгора- ни  коэффициент расположени  дл  насто щего изобретени  (камера сгорани  TRI N AR) меньше, чем дл  известной камеры сгорани  (фиг. 1-3).

Насто щим изобретением предлагаетс  иде  усовершенствованного горени , по- звол юща  получить более короткую камеру сгорани  без ухудшени  коэффициента расположени . Кроме того, улучшено смешение топлива с воздухом, что позвол ет обеспечить более высокую интенсивность сгорани  при меньшей длине. Как и в двойной кольцевой камере сгорани , насто щее изобретение позвол ет использовать больше топливных инжекторов, но без увеличени  высоты купола или площадей поверхности футеровки, что потребовалось бы в двойной кольцевой камере сгорани .

Насто щее изобретение было показано и описано на его подробных осуществлени х , но специалисты поймут, что в пределах идеи и объема предлагаемого изобретени  возможны различные изменени  по форме

и в детал х.

.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Кольцева  камера сгорани  газотурбинного двигател , содержаща  внутреннюю и наружную кольцевые обечайки, соедин ющую их переднюю стенку и размещенные в последней по окружности в два р да топливные форсунки с установленными вокруг них завихрител ми, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности, кажда  из форсунок одного р да установлена в окружном направлении между соседними форсунками другого р да, а завихрители имеют направлени  закрутки потока, одинаковое дл - всех1 форсунок в .одном р ду и противоположное дл  всех форсунок в другом р ду.

   (Q. A v ,ч 6

   Фиг У

   COMBUSTION AIR

   DILUTION AIR

   Фог.2

   , dovu

   фи24

   COMBUSTION AIR

   2а

   Фиг 3

   Юо

   DILUTION

   фа г. 6

   PATTERN FACTOR

   PREMIXED

   CONVENTIONAL