RU215442U1 - Элемент системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания - Google Patents
Элемент системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU215442U1 RU215442U1 RU2022127332U RU2022127332U RU215442U1 RU 215442 U1 RU215442 U1 RU 215442U1 RU 2022127332 U RU2022127332 U RU 2022127332U RU 2022127332 U RU2022127332 U RU 2022127332U RU 215442 U1 RU215442 U1 RU 215442U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flame tube
- tiles
- combustion chamber
- straight sections
- cooling system
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 claims abstract description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 8
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000001340 slower Effects 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к авиадвигателестроению, а именно к элементам системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания газотурбинных двигателей, газотурбинных установок и других силовых установок, и может быть использована при изготовлении жаровых труб высокотемпературных камер сгорания непрерывного действия. Сущность полезной модели заключается в том, что элемент системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания выполнен в виде по крайней мере двух плиток, предназначенных для формирования U-образного канала для охлаждающей среды, включающих расположенные в плитках параллельные прямолинейные участки, смещенные в радиальном и осевом направлениях относительно друг друга, и поворотный участок, расположенный по винтовой линии в патрубке, жестко связанном с обращенными в одну сторону торцами плиток. Элемент содержит входные и выходные отверстия прямолинейных участков, расположенные соответственно на верхней и нижней гранях плиток. Плитки установлены в шахматном порядке и жестко связаны между собой по одному из ребер с образованием общей стенки, расположенной между прямолинейными участками. Технический результат изобретения заключается в реализации ее назначения, т.е. в создании элемента системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания, обеспечивающего повышение долговечности жаровой трубы за счет равномерности охлаждения стенки жаровой трубы, соприкасающейся с продуктами сгорания, и предотвращения образования зон с локально высоким градиентом температур. 5 ил.
Description
Полезная модель относится к авиадвигателестроению, а именно к элементам системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания газотурбинных двигателей (ГТД), газотурбинных установок (ГТУ), и других силовых установок, и может быть использована при изготовлении жаровых труб высокотемпературных камер сгорания непрерывного действия.
В современных камерах сгорания ГТД применяются такие схемы охлаждения жаровой трубы, которые предполагают охлаждение за счет удара струи воздуха о внутреннюю поверхность стенки, которая принимает на себя тепловой поток, идущий от продуктов сгорания, образованных внутри камеры сгорания.
Известна камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая двустенную жаровую трубу, стенка которой, обращенная к газовой полости, выполнена в виде элементов, связанных между собой соединением шип-паз, с продольными и поперечными радиальными ребрами, выполненными с воздушной охлаждаемой стороны и разделяющих стенку на охлаждаемые площадки, напротив центров которых установлены сопла (RU 2173818, 2001 г.).
В известном техническом решении осуществляется струйное лобовое охлаждение охлаждаемых площадок и радиальных ребер, при этом осуществляется интенсивное конвективное охлаждение жаровой трубы камеры сгорания.
Известна жаровая труба камеры сгорания непрерывного действия, содержащая кольцевую несущую стенку, включающую установленные на ее внутренней поверхности элементы экранирующей стенки с рядами сквозных щелевых наклонных отверстий, расположенных в элементах в поперечном относительно оси трубы направлении с заданным углом наклона относительно оси экранирующей стенки, соединенных по противоположным краям между собой полукруглыми участками, и расположенных по винтовой линии относительно поверхности элементов экранирующей стенки (RU 207006, 2021 г.).
В известном техническом решении используется совместное действие интенсивного съема тепла ударным охлаждением в зазоре между стенками жаровой трубы и защиты пристеночной воздушной завесой путем закручивания потока охлаждающего воздуха, истекающего из сквозных щелевых наклонных отверстий.
Известные технические решения, указанные выше, реализуют конвективное и конвективно-пленочное охлаждение при односторонней подаче охлаждающего воздуха.
Известна жаровая труба камеры сгорания, включающая кольцевые наклонные элементы, каждый из которых выполнен в виде по крайней мере двух панелей, смещенных в радиальном и осевом направлениях относительно друг друга и образующих охлаждающую полость с поворотным U-образным каналом (US 2021372616, 2020 г.).
В известном техническом решении поворотный канал формируется за счет перекрытия обращенных друг к другу концевых участков панелей. При этом реализуется конвективное охлаждение за счет подачи воздуха в охлаждаемую полость между панелями через сквозные наклонные отверстия, расположенные в поперечном относительно оси трубы направлении с заданным углом наклона, и пленочное охлаждение за счет размещения панелей под углом относительно оси жаровой трубы.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и назначению к заявляемому техническому решению является элемент системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания выполненный в виде по крайней мере двух плиток, смещенных в радиальном и осевом направлениях относительно друг друга и предназначенных для формирования U-образного канала для охлаждающей среды, включающего прямолинейные участки, расположенные параллельно, и поворотный участок, сообщенный с последними, и входные и выходные отверстия прямолинейных участков U-образного канала, причем оси входных отверстий перпендикулярны оси жаровой трубы, а оси выходных отверстий расположены под углом к оси жаровой трубы (US 2004118123, 2003 г.).
В известном техническом решении конвективно-пленочное охлаждение осуществляется за счет формирования встречного противоположно направленного потока охлаждающего воздуха.
Общим существенным недостатком известных технических решений, указанных выше, является удар струи воздуха о внутреннюю поверхность стенки, контактирующей с высокотемпературным потоком продуктов сгорания топлива, в результате которого происходит образование локальных градиентов температур за счет разницы между температурой вторичного воздуха, идущего на охлаждение с одной стороны стенки, и температурой продуктов сгорания топлива с другой стороны стенки, и к неравномерности температурного состояния стенки в радиальном направлении, которое обусловлено расстоянием между отверстиями, через которые проходит воздух. Возникающий градиент температур приводит к формированию остаточных температурных напряжений, что в результате приводит к повышенному износу стенок жаровой трубы камеры сгорания и снижению долговечности жаровой трубы.
Техническая проблема, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в расширении арсенала технических средств, а именно в создании элемента системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания, обеспечивающего повышение долговечности жаровой трубы.
Технический результат, достигаемый при реализации настоящей полезной модели, заключается в реализации ее назначения, т.е. в создании элемента системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания, обеспечивающего повышение долговечности жаровой трубы за счет равномерности охлаждения стенки жаровой трубы, соприкасающейся с продуктами сгорания, и предотвращения образования зон с локально высоким градиентом температур.
Заявленный технический результат достигается тем, что в элементе системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания, выполненном в виде по крайней мере двух плиток, смещенных в радиальном и осевом направлении относительно друг друга и предназначенных для формирования U-образного канала для охлаждающей среды, включающего прямолинейные участки, расположенные параллельно, поворотный участок, сообщенный с последними, и входные и выходные отверстия прямолинейных участков U-образного канала, причем оси входных отверстий перпендикулярны оси жаровой трубы, а оси выходных отверстий расположены под углом к оси жаровой трубы, согласно предлагаемому техническому решению прямолинейные участки U-образного канала выполнены в плитках, установленных в шахматном порядке и жестко связанных между собой по одному из ребер с образованием общей стенки, расположенной между прямолинейными участками U-образного канала, а поворотный участок расположен по винтовой линии в патрубке, жестко связанном с обращенными в одну сторону торцами плиток, а входные и выходные отверстия прямолинейных участков U-образного канала расположены соответственно на верхней и нижней гранях плиток.
Существенность отличительных признаков технического решения подтверждается тем, что только совокупность всех конструктивных признаков, описывающих полезную модель, позволяет обеспечить решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, заключающегося в создании элемента системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания, обеспечивающего повышение долговечности жаровой трубы за счет равномерности охлаждения стенки жаровой трубы, соприкасающейся с продуктами сгорания, и предотвращения образования зон с локально высоким градиентом температур.
Существенные признаки могут иметь развитие и продолжение, а именно
патрубок содержит дополнительный внутренний канал, сообщенный с камерой сгорания при помощи соответствующих входного и выходного отверстий, оси которых расположены аналогично осям входных и выходных отверстий прямолинейных участков U-образного канала, что обеспечивает создание дополнительной охлаждающей пленки вдоль соответствующего торца стенки соответствующей плитки.
Полезная модель поясняется следующим подробным описанием и иллюстрациями, где
на фиг. 1 изображен элемент жаровой трубы камеры сгорания в изометрии (а - вид спереди, б - вид сзади);
на фиг. 2 изображен элемент жаровой трубы камеры сгорания, вид сбоку;
на фиг. 3 изображено сечение А-А - на фиг. 2;
на фиг. 4 изображено сечение Б-Б на фиг. 3;
на фиг. 5 изображено сечение В-В на фиг. 2;
на фиг. 6 изображен фрагмент сборки элементов жаровой трубы.
На фиг. 1-6 приняты следующие обозначения
1, 2 - плитки;
3 - общая стенка плиток 1 и 2;
4 - патрубок;
5 - прямолинейный участок плитки 1;
6 - прямолинейный участок плитки 2;
7 - внутренний поворотный участок патрубка 4;
8 - входные отверстия прямолинейного участка 5;
9 - выходные отверстия прямолинейного участка 6;
10 - дополнительный внутренний канал патрубка 4;
11 - входное отверстие дополнительного внутреннего канала 10;
12 - выходное отверстие дополнительного внутреннего канала 10.
Элемент системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания содержит плитки 1 и 2, смещенные относительно друг друга в радиальном и осевом направлении (см. фиг. 1), причем последние расположены в шахматном порядке и жестко связаны между собой по одному из ребер с образованием общей стенки 3 плиток 1 и 2 и патрубок 4, жестко связанный с обращенными в одну сторону торцами плиток 1 и 2. При этом в элементе системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания формируется U-образный канал для охлаждающей среды, включающий расположенные в плитках 1 и 2 соответствующие внутренние параллельные прямолинейные участки 5 и 6 (см. фиг. 3), образующие верхний и нижний уровни, и внутренний поворотный участок 7, расположенный в патрубке 4 (см. фиг. 2, 4), выполненный по винтовой линии (см. фиг. 1), и сообщенный соответственно с прямолинейными участками 5 и 6 (см. фиг. 2, 4). Элемент системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания включает сообщенные с прямолинейным участком 5 входные отверстия 8, расположенные на верхней грани плитки 1, оси которых перпендикулярны оси жаровой трубы, и выходные отверстия 9, сообщенные с прямолинейным участком 6, расположенные на нижней грани плитки 2, оси которых выполнены под углом к оси жаровой трубы (см. фиг. 2, 4). Кроме того, патрубок 4 содержит дополнительный внутренний канал 10 сообщенный с камерой сгорания (на чертеже не показана) при помощи соответствующих входного и выходного отверстий 11 и 12 (см. фиг. 2, 4, 5), оси которых расположены аналогично осям входных и выходных отверстий 8 и 9 прямолинейных участков 5 и 6.
Элемент системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания работает следующим образом.
Часть охлаждающего воздуха через входные отверстия 8 поступает в прямолинейный участок 5 верхнего уровня в плитке 1, ударяется об основание общей стенки 3 плиток 1 и 2 параллельных прямолинейных участков 5 и 6 и тормозится, после чего продвигается внутри прямолинейного участка 5, доходит до окончания последнего, и попадает в поворотный участок 7 патрубка 4, который обеспечивает переход потока охлаждающего воздуха в параллельный прямолинейный участок 6 нижнего уровня в плитке 2. За счет смещения прямолинейных участков 5 и 6 в радиальном направлении и соединения последних в шахматном порядке относительно друг друга, а также за счет выполнения поворотного участка 7 патрубка 4 по винтовой линии, осуществляется дополнительная турбулизация потока охлаждающего воздуха. При этом в результате прохождения потока охлаждающего воздуха по прямолинейному участку 6 плитки 2 в результате конвективного теплообмена происходит отбор тепла, идущего от стенки плитки 2, соприкасающейся с потоком горячих продуктов сгорания. После этого поток охлаждающего воздуха покидает элемент системы охлаждения через расположенные под углом к оси жаровой трубы выходные отверстия 9 прямолинейного участка 6. При этом возникает воздушная пленка, распространяющаяся в направлении движения потока продуктов сгорания вдоль нижней плоскости плитки 2, т.е. реализуется пленочное охлаждение. За счет торможения потока охлаждающего воздуха об общую стенку 3 плиток 1 и 2, а также малой разности температур между стенками параллельных прямолинейных участков 5 и 6 достигается равномерность охлаждения стенки основания корпуса, значительно снижаются локальные зоны высоких градиентов температур в местах торможения потока охлаждающего воздуха, что в результате повышает долговечность жаровой трубы. При этом часть воздуха через входное отверстие 11 проходит в дополнительный канал 10 патрубка 4 и через выходное отверстие 12 подается в камеру сгорания, обеспечивая при этом создание дополнительной охлаждающей пленки вдоль соответствующего торца плитки 2 за счет выполнения оси выходного отверстия 12 аналогично оси выходных отверстий 9 прямолинейного участка 6, т.е. под углом к оси жаровой трубы.
Кольцевую жаровую трубу собирают путем последовательного соединения элементов соответствующими боковыми гранями (см. фиг. 6).
Таким образом, выполнение прямолинейных участков U-образного канала в плитках, установленных в шахматном порядке и жестко связанных между собой по одному из ребер с образованием общей стенки и при помощи патрубка, жестко связанного с обращенными в одну сторону торцами плиток и включающего поворотный участок U-образного канала, выполненный по винтовой линии, сообщение входа и выхода поворотного участка с соответствующими входом и выходом прямолинейных участков обеспечивает повышение долговечности жаровой трубы за счет равномерности охлаждения стенки жаровой трубы, соприкасающейся с продуктами сгорания, и предотвращения образования зон с локально высоким градиентом температур.
Claims (2)
1. Элемент системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания, выполненный в виде по крайней мере двух плиток, смещенных в радиальном и осевом направлениях относительно друг друга и предназначенных для формирования U-образного канала для охлаждающей среды, включающего прямолинейные участки, расположенные параллельно, поворотный участок, сообщенный с последними, и входные и выходные отверстия прямолинейных участков U-образного канала, причем оси входных отверстий перпендикулярны оси жаровой трубы, а оси выходных отверстий расположены под углом к оси жаровой трубы, отличающийся тем, что прямолинейные участки U-образного канала выполнены в плитках, установленных в шахматном порядке и жестко связанных между собой по одному из ребер с образованием общей стенки, расположенной между прямолинейными участками U-образного канала, а поворотный участок расположен по винтовой линии в патрубке, жестко связанном с обращенными в одну сторону торцами плиток, а входные и выходные отверстия прямолинейных участков U-образного канала расположены соответственно на верхней и нижней гранях плиток.
2. Элемент системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания по п. 1, отличающийся тем, что патрубок содержит дополнительный внутренний канал, сообщенный с камерой сгорания при помощи соответствующих входного и выходного отверстий, оси которых расположены аналогично осям входных и выходных отверстий прямолинейных участков U-образного канала.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU215442U1 true RU215442U1 (ru) | 2022-12-13 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2173818C2 (ru) * | 1999-11-01 | 2001-09-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Камера сгорания газотурбинного двигателя |
RU2215241C2 (ru) * | 2002-01-23 | 2003-10-27 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Камера сгорания газотурбинного двигателя |
US6925808B2 (en) * | 2002-12-19 | 2005-08-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion chamber with a closed cooling system for a turbine |
RU2285203C1 (ru) * | 2005-04-05 | 2006-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") | Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя |
RU207006U1 (ru) * | 2021-07-05 | 2021-10-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Двустенная жаровая труба высокотемпературной камеры сгорания непрерывного действия |
US20210372616A1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-12-02 | Raytheon Technologies Corporation | Multi-walled structure for a gas turbine engine |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2173818C2 (ru) * | 1999-11-01 | 2001-09-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Камера сгорания газотурбинного двигателя |
RU2215241C2 (ru) * | 2002-01-23 | 2003-10-27 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Камера сгорания газотурбинного двигателя |
US6925808B2 (en) * | 2002-12-19 | 2005-08-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion chamber with a closed cooling system for a turbine |
RU2285203C1 (ru) * | 2005-04-05 | 2006-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "САЛЮТ" (ФГУП "ММПП "САЛЮТ") | Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя |
US20210372616A1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-12-02 | Raytheon Technologies Corporation | Multi-walled structure for a gas turbine engine |
RU207006U1 (ru) * | 2021-07-05 | 2021-10-06 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Двустенная жаровая труба высокотемпературной камеры сгорания непрерывного действия |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109196279B (zh) | 具有面板式燃料喷射器的燃烧系统 | |
US3918255A (en) | Ceramic-lined combustion chamber and means for support of a liner with combustion air penetrations | |
EP1001221B1 (en) | Gas turbine combustor cooling structure | |
EP1813868B1 (en) | Wall elements for gas turbine engine combustors | |
US10982853B2 (en) | W501D5/D5A DF42 combustion system | |
EP0128541B1 (en) | Gas turbine combustor | |
US20120304654A1 (en) | Combustion liner having turbulators | |
US3916990A (en) | Gas turbine regenerator | |
CN106556030B (zh) | 燃烧室燃油喷嘴及其热防护结构 | |
CN104359127A (zh) | 一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构 | |
KR20200012224A (ko) | 가스 난방기 | |
RU215442U1 (ru) | Элемент системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания | |
EP4075075B1 (en) | Single-boiler-sheet series cast aluminum-silicon water heater coupled to pre-mixing water-cooling combustor | |
CN204254677U (zh) | 一种燃气轮机燃烧室火焰筒的通道式冷却结构 | |
US20190041091A1 (en) | Scalable pulse combustor | |
RU207006U1 (ru) | Двустенная жаровая труба высокотемпературной камеры сгорания непрерывного действия | |
US5575243A (en) | Low NOx integrated boiler-burner apparatus | |
EP2726786B1 (en) | Combustor and method of supplying fuel to the combustor | |
KR102335092B1 (ko) | 바이어스 유출물 냉각을 갖는 연소 라이너 | |
RU2285203C1 (ru) | Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя | |
RU218632U1 (ru) | Малоэмиссионная камера сгорания газотурбинного двигателя | |
JPS6215235Y2 (ru) | ||
RU201848U1 (ru) | Камера сгорания газотурбинного двигателя с активной зоной охлаждения | |
RU2008568C1 (ru) | Кольцевая камера сгорания | |
RU2818441C1 (ru) | Газотурбинный двигатель с регенерацией тепла |