RU2012153796A

RU2012153796A - Тангенциальная камера сгорания с безлопаточной турбиной для газотурбинного двигателя

Info

Publication number: RU2012153796A
Application number: RU2012153796/06A
Authority: RU
Inventors: Маджед Др. ТОКАН; Брент Аллан ГРЕГОРИ; Риан Садао ЯМАН; Джонатан Дэвид РЕГЕЛЬ
Original assignee: Маджед Др. ТОКАН; Брент Аллан ГРЕГОРИ; Риан Садао ЯМАН; Джонатан Дэвид РЕГЕЛЬ
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2014-06-27
Also published as: EP2577169A1; WO2011149973A1; JP2013527421A; EP2577169A4; JP5842311B2; US8904799B2; CN102985758B; EP2577169B1; HK1183511A1; RU2619963C2; WO2011149973A8; US20110209482A1; CN102985758A

Abstract

1. Камера сгорания кольцевой формы для газовой турбины, применяемой в наземных энергетических установках, двигателях наземных или морских транспортных средств или воздушных судов, содержащая множество топливных, воздушных и/или топливно-воздушных сопел, разнесенных друг от друга по окружности, причем сопла одного типа расположены в одной плоскости, в отличие от сопел разных типов, ориентированных перпендикулярно продольному направлению, кожух или жаровую трубу из жаропрочных сплавов или керамического материала с желобками внутреннего и наружного кожуха, расположенными по окружности на одинаковом расстоянии друг от друга и проникающими в поток горячих газов в указанном кожухе камеры сгорания, причем желобки способствуют завихрению этого потока вокруг центральной линии двигателя при движении потока в продольном направлении, при этом кожух или жаровая труба соединен (соединена) с противоположным кожухом или состыкован (состыкована) с ним через небольшой зазор и проходит через часть всей протяженности пространства камеры сгорания.2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что топливно-воздушных сопла выполнены с возможностью введения потока через наружную жаровую трубу камеры сгорания, причем эти сопла, в зависимости от их типов, находятся в одной плоскости или в нескольких плоскостях, перпендикулярных продольному направлению, и равномерно или неравномерно распределены в окружном направлении, при этом их ориентация характеризуется преимущественно окружной и радиальной составляющими, а также наличием небольшой продольной составляющей или ее отсутствием.3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что топливно-воздушн�

Claims

1. Камера сгорания кольцевой формы для газовой турбины, применяемой в наземных энергетических установках, двигателях наземных или морских транспортных средств или воздушных судов, содержащая множество топливных, воздушных и/или топливно-воздушных сопел, разнесенных друг от друга по окружности, причем сопла одного типа расположены в одной плоскости, в отличие от сопел разных типов, ориентированных перпендикулярно продольному направлению, кожух или жаровую трубу из жаропрочных сплавов или керамического материала с желобками внутреннего и наружного кожуха, расположенными по окружности на одинаковом расстоянии друг от друга и проникающими в поток горячих газов в указанном кожухе камеры сгорания, причем желобки способствуют завихрению этого потока вокруг центральной линии двигателя при движении потока в продольном направлении, при этом кожух или жаровая труба соединен (соединена) с противоположным кожухом или состыкован (состыкована) с ним через небольшой зазор и проходит через часть всей протяженности пространства камеры сгорания.

2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что топливно-воздушных сопла выполнены с возможностью введения потока через наружную жаровую трубу камеры сгорания, причем эти сопла, в зависимости от их типов, находятся в одной плоскости или в нескольких плоскостях, перпендикулярных продольному направлению, и равномерно или неравномерно распределены в окружном направлении, при этом их ориентация характеризуется преимущественно окружной и радиальной составляющими, а также наличием небольшой продольной составляющей или ее отсутствием.

3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что топливно-воздушные сопла имеют коаксиальную круглую область, в которой могут находиться осевой завихритель потока и/или топливно-воздушный жиклер, и кольцевое концентрическое отверстие впуска потока, через которое поток проходит с минимальным завихрением или без завихрения.

4. Камера по п.1, отличающаяся тем, что топливно-воздушные сопла имеют кольцевое отверстие впуска потока, через которое поток проходит с минимальным завихрением или без завихрения (0<завихрение<0,5), для направления потока с выраженной тангенциальной составляющей скорости, благодаря чему увеличивается угол протекания потока, который таким образом приближается к углу ориентации желобков, что позволяет уменьшить требуемую длину указанных желобков для закручивания потока.

5. Камера по п.1, отличающаяся тем, что единственный ряд топливно-воздушных сопел расположен по окружности вокруг наружной жаровой трубы камеры сгорания.

6. Камера по п.1, отличающаяся тем, что два или более рядов топливно-воздушных сопел расположены по окружности вокруг наружной жаровой трубы камеры сгорания.

7. Камера по п.1, отличающаяся тем, что желобок проходит от выпускного отверстия камеры сгорания в продольном направлении на расстоянии выше по потоку.

8. Камера по п.1, отличающаяся тем, что желобки закручены вокруг центральной линии двигателя таким образом, что азимутальный угол, лежащий в плоскости, перпендикулярной продольному направлению, образованный линией, отходящей от центральной линии двигателя и проходящей через середину желобка в его начальной точке, и линией, проходящей через центр соседнего желобка, лежит в диапазоне 10-120 градусов.

9. Камера по п.1, отличающаяся тем, что окружная ширина желобка, проходящего через поток горячих газов, не превышает окружное расстояние между соседними желобками и может быть разной в различных точках, взятых в продольном направлении.

10. Камера по п.1, отличающаяся тем, что касательная к центральной линии желобка в точке, наиболее удаленной выше по потоку, лежащая в плоскости, перпендикулярной радиусу, проходящему через эту точку, образует с продольной осью угол, отсчитываемый против часовой стрелки и лежащий в диапазоне от -90 до 90 градусов.

11. Камера по п.1, отличающаяся тем, что касательная к центральной линии желобка в точке, наиболее удаленной ниже по потоку, лежащая в плоскости, перпендикулярной радиусу, проходящему через эту точку, образует с продольной осью угол, отсчитываемый по часовой стрелке и лежащий в диапазоне от -90 до 90 градусов.

12. Камера по п.1, отличающаяся тем, что в зависимости от размера и формы газотурбинного двигателя радиус внутренней и наружной жаровых труб изменяется в продольном направлении.

13. Камера по п.1, отличающаяся тем, что для охлаждения компонентов газовой турбины может использоваться любой способ, например, ударное охлаждение, проникающее охлаждение, испарительное охлаждение и т.д.

14. Камера по п.1, отличающаяся тем, что указанные желобки ускоряют или направляют горячие газообразные продукты сгорания газы, в результате чего при попадании на вращающиеся лопасти первой ступени турбины они достигают скорости с числом Маха, лежащим в диапазоне 0,6-0,9 и с абсолютным опорным углом, лежащим в диапазоне 0-90 градусов.

15. Камера по п.1, отличающаяся тем, что указанные топливные, воздушные и/или топливно-воздушные сопла, расположенные по окружности вокруг кожуха наружной жаровой трубы, обуславливают среднюю величину угла впуска потока, проходящего в желобковую секцию, лежащую в диапазоне 10-70 градусов.

16. Камера по п.15, отличающаяся тем, что указанные сопла расположены в одной или более плоскостях по длине камеры сгорания в продольном направлении.

17. Камера по п.15, отличающаяся тем, что указанные сопла расположены в разных плоскостях, перпендикулярных продольному направлению камеры сгорания.

18. Камера по п.15, отличающаяся тем, что указанные сопла сдвинуты относительно друг друга в разных плоскостях.

19. Камера по п.15, отличающаяся тем, что указанные сопла расположены таким образом, что тангенциальные углы сопел сдвинуты относительно друг друга в одной плоскости.

20. Камера по п.15, отличающаяся тем, что указанные сопла расположены в разных плоскостях, причем их тангенциальные углы сдвинуты в разных плоскостях.

21. Камера по п.1, отличающаяся тем, что топливно-воздушные сопла расположены таким образом, чтобы подавать предварительно полученную топливно-воздушную смесь перед ее попаданием в камеру сгорания.

22. Камера по п.1, отличающаяся тем, что топливные и воздушные сопла отделены друг от друга для обеспечения диффузного горения.

23. Камера по п.15, отличающаяся тем, что топливно-воздушные сопла имеют постоянный или изменяющийся от плоскости к плоскости угол (31) ориентации, лежащий в диапазоне 0-90 градусов.

24. Камера по п.16, отличающаяся тем, что сопла, лежащие в разных плоскостях, пропускают смесь с постоянным или переменным соотношением топливо-воздух.

25. Камера по п.10, отличающаяся тем, что окружная составляющая скорости результирующего потока, проходящего через камеру сгорания, обеспечивает уменьшение необходимой длины желобков, причем угол желобка больше нуля, для приближения его значения к величине физического угла ориентации передней кромки камеры сгорания.