RU2480677C2 - Камера сгорания турбомашины - Google Patents

Камера сгорания турбомашины Download PDF

Info

Publication number
RU2480677C2
RU2480677C2 RU2008138269/06A RU2008138269A RU2480677C2 RU 2480677 C2 RU2480677 C2 RU 2480677C2 RU 2008138269/06 A RU2008138269/06 A RU 2008138269/06A RU 2008138269 A RU2008138269 A RU 2008138269A RU 2480677 C2 RU2480677 C2 RU 2480677C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
groove
chamber
wall
air
annular
Prior art date
Application number
RU2008138269/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008138269A (ru
Inventor
Ален КАЙРЕ
Дени Жан Морис САНДЕЛИ
Original Assignee
Снекма
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Снекма filed Critical Снекма
Publication of RU2008138269A publication Critical patent/RU2008138269A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2480677C2 publication Critical patent/RU2480677C2/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/50Combustion chambers comprising an annular flame tube within an annular casing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/04Air inlet arrangements
    • F23R3/06Arrangement of apertures along the flame tube
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M2900/00Special features of, or arrangements for combustion chambers
    • F23M2900/05002Means for accommodate thermal expansion of the wall liner
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03042Film cooled combustion chamber walls or domes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03044Impingement cooled combustion chamber walls or subassemblies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Кольцевая камера сгорания турбомашины содержит две круговые коаксиальные стенки, расположенные одна внутри другой и ограничивающие собой камеру. Каждая из этих стенок содержит, по меньшей мере, одну кольцевую канавку, расположенную вокруг продольной оси камеры и выходящую внутрь камеры. Канавка питается охлаждающим воздухом через отверстия, образованные в стенке и выходящие одной из своих сторон в канавку, а другой во внешнюю часть камеры. Канавка имеет сечение по существу U или V-образной формы, которая расширяется в сторону выхода и содержит две кольцевые боковые поверхности, передние по потоку концы которых соединяются через основание канавки, на уровне которого выходят упомянутые отверстия. Боковые поверхности наклонены по отношению к зоне стенки, на уровне которой расположена канавка, так, чтобы охлаждающий воздух глубже проникал в камеру. Изобретение направлено на повышение эффективности охлаждения камеры сгорания. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Настоящее изобретение касается кольцевой камеры сгорания турбомашины, такой как турбореактивный двигатель или турбовинтовой авиационный двигатель.
Из уровня техники известны средства охлаждения стенки камеры сгорания турбомашины.
В частности, в US 4723413 А раскрыта камера сгорания с обратным потоком, а именно кольцевая камера сгорания обратным потоком для турбинной двигательной установки с жаровой трубой, размещенной внутри конструкции внешнего кожуха и с компоновкой пленки охлаждающей жидкости, которая включает в себя кольцевую камеру, размещенную между секциями стенки жаровой трубы, в которую охлаждающий воздух подается из вторичного воздушного канала, расположенного между жаровой трубой и конструкцией стенки внешнего кожуха, тем самым охлаждающий воздух выходит по касательной от стенки жаровой трубы по кольцевому зазору, образованному между смежными концами стенки жаровой трубы.
В GB 2212607 А раскрыта камера сгорания газотурбинного двигателя, имеющая одно или более устройств охлаждения стенки, каждое из которых содержит поперечно проходящую кромку стенки корпуса камеры сгорания, определяющую закрытое и заключающее в себя газ пространство на стороне каркаса корпуса, и впускное отверстие для охлаждающего воздуха на подветренной стороне кромки, проходящей так, чтобы вызывать формирование плотно прилегающей пленки охлаждающего воздуха посредством отклонения корпусом. При этом воздушный поток от впускных отверстий имеет составляющую восходящего потока, которая проходит в упомянутое пространство и перенаправляется в направлении вниз по потоку.
В то же время согласно настоящему изобретению камера сгорания содержит круговые коаксиальные стенки, которые расположены одна внутри другой и которые соединены своими передними концами кольцевой стенкой в основании камеры, содержащей отверстия для установки топливных инжекторов.
Во время работы часть расхода воздуха, подаваемого компрессором питания камеры, проходит через отверстия стенки основания камеры и смешивается с топливом, подводимым инжекторами, и далее эта смесь воздух/топливо сгорает внутри камеры. Другая часть этого расхода воздуха огибает камеру сгорания, а затем проникает в камеру через многочисленные перфорационные отверстия, образованные во внутренней и внешней стенках камеры для охлаждения этих стенок. Расход охлаждающего воздуха камеры представляет в этом случае примерно от 25 до 30% расхода воздуха, питающего камеру.
Циркуляция воздуха через многочисленные перфорационные отверстия камеры обеспечивает равномерное охлаждение камеры и позволяет иметь относительно небольшой градиент температур в радиальном направлении в тракте сгорания. Однако такая технология полностью не является удовлетворительной, поскольку температура на внутренней и на внешней перифериях тракта остается относительно большой, что может вызвать появление надрывов и трещин на стенках камеры.
Впрочем, стенки камеры соединены своими задними концами с кольцевыми фланцами крепления на внутреннем и внешнем корпусах камеры. Эти фланцы во время работы представляют большие градиенты температур в радиальном направлении.
Кроме того, на выходе камеры сгорания смонтирован входной сопловый аппарат турбины, включающий в себя коаксиальные обечайки, между которыми расположены по существу радиальные лопатки. Обечайки соплового аппарата находятся на осевом продолжении стенок камеры и участвуют в уплотнении с их фланцами крепления. Обечайки соплового аппарата турбины также подвержены влиянию высоких температур, которые царят на внутренней и внешней перифериях тракта сгорания. Таким образом, в общем, необходимо предусмотреть многочисленные перфорационные отверстия для прохождения охлаждающего воздуха на эти обечайки.
Решение в комплексе этих проблем могло бы состоять в увеличении доли расхода воздуха (например, до 35-45%), отводимого для охлаждения камеры. Однако такое решение также не является удовлетворительным, поскольку оно вызывает в тракте очень большой градиент температур в радиальном направлении и экстремальные температуры в центре жаровой трубы.
Цель изобретения, в частности, предложить простое, эффективное и экономичное решение этих проблем.
Для этого предлагается кольцевая камера сгорания турбомашины, содержащая две круговые коаксиальные стенки, расположенные одна внутри другой и ограничивающие между собой камеру, причем каждая из этих стенок содержит, по крайней мере, одну кольцевую канавку, расположенную вокруг продольной оси камеры и выходящую внутрь камеры, причем эта канавка питается охлаждающим воздухом через отверстия, образованные в стенке и выходящие одним своим концом в канавку, а другим во внешнюю часть камеры, отличающаяся тем, что канавка имеет в сечении U или V-образную форму, по существу, которая расширяется в сторону выхода и содержит две кольцевые боковые поверхности, наклоненные по отношению к зоне стенки, на уровне которой расположена канавка.
В общем виде изобретение позволяет формировать тонкий турбулентный слой охлаждающего воздуха, предназначенный для протекания вдоль внутренней и внешней стенок камеры и, возможно, обечаек соплового аппарата турбины, расположенного ниже по потоку.
Наклон боковых поверхностей канавки по отношению к стенке камеры позволяет охлаждающему воздуху глубже проникать в камеру и, таким образом, охлаждать кольцевой слой относительно большой толщины тракта сгорания. Глубина проникновения охлаждающего воздуха и расход воздушного питания канавки должны быть достаточными для охлаждения внутренней и внешней периферий тракта, не создавая при этом каких-либо затруднений горения газов в камере. Изобретение особенно адаптировано, но не эксклюзивно, к камере, содержащей многочисленные перфорационные отверстия, позволяющие охлаждать внутреннюю и внешнюю периферии тракта, не увеличивая при этом расход охлаждающего воздуха камеры.
Канавка в соответствии с изобретением в сечении имеет U или V-образную форму, которая расширяется в сторону выхода для уменьшения скорости течения воздуха в канавке и камере. Сочетание наклона канавки и формы этой канавки, увеличивающейся по краям или расширяющейся в сторону выхода, позволяет наилучшим образом управлять глубиной проникновения охлаждающего воздуха в тракте сгорания.
В качестве примера, угол, образованный между каждой боковой поверхностью канавки и зоной стенки, в которой расположена канавка, заключен примерно между 5 и 35°. Боковые поверхности канавки расходятся, например, одна от другой в сторону выхода на угол, примерно заключенный между 2 и 10°. Задний конец канавки может быть, например, шире основания канавки примерно на 1-2 мм.
В соответствии с другим отличительным признаком изобретения канавка образована на заднем конце каждой стенки камеры вблизи от кольцевого фланца крепления этой стенки к корпусу камеры.
Образованный таким образом тонкий слой воздуха по соседству с задним концом каждой стенки камеры дает многочисленные дополнительные преимущества, которые были уже описаны выше:
- Он позволяет охлаждать задний по потоку конец стенки камеры.
- Он участвует также в охлаждении обечайки соплового аппарата турбины, расположенного непосредственно на выходе. Таким образом, можно уменьшить число многочисленных перфорационных отверстий на этих обечайках, сложных и дорогостоящих в реализации.
- Часть воздуха, выходящего из канавки, проникает также в кольцевой зазор, образованный между фланцем крепления и обечайкой соплового аппарата турбины, что выражается в улучшении вентиляции фланца и, следовательно, явно выраженным уменьшением градиента температуры в радиальном направлении этого фланца.
Преимущественно канавка питается воздухом через кольцевой ряд первых отверстий, которые располагаются по существу параллельно зоне стенки, где расположена канавка. Эти первые отверстия параллельны стенке камеры и, таким образом, наклонены по отношению к боковым поверхностям канавки. Эти отверстия, например, выходят в основание канавки, и воздух, который выходит из этих отверстий, попадает на боковую поверхность канавки для улучшения охлаждения стенки камеры за счет тепловой проводимости.
Первые отверстия могут также быть слегка наклонены по отношению к вышеуказанной зоне стенки, например, порядка от 1 до 15º.
Канавка может также питаться воздухом с помощью кольцевого ряда вторых отверстий, которые по существу перпендикулярны зоне стенки, где расположена канавка. Эти вторые отверстия также наклонены по отношению к боковым поверхностям канавки, и воздух, выходящий из этих отверстий, попадает на одну из этих боковых поверхностей для охлаждения камеры за счет проводимости. Попадание охлаждающего воздуха на боковые поверхности канавки позволяет также уменьшить скорость проникновения воздуха в камеру.
Эти вторые отверстия могут также быть слегка наклонены по отношению к нормали вышесказанной зоны стенки, например, порядка от 1 до 20º.
Предпочтительно первые отверстия располагаются в шахматном порядке со вторыми отверстиями таким образом, чтобы обеспечить равномерное охлаждение заднего конца каждой стенки и образовать тонкий слой воздуха постоянной толщины вокруг продольной оси камеры.
Камера включает, например, от 100 до 500 отверстий, питающих воздухом канавку. Эти отверстия имеют диаметр, заключенный между 0,5 и 2 мм, и позволяют калибровать расход воздушного питания канавки. Этот расход воздуха составляет порядка от 1 до 2% расхода воздушного питания камеры.
Изобретение касается также турбомашины, такой как авиационный турбореактивный двигатель или турбовинтовой двигатель, отличающейся тем, что она включает в себя камеру сгорания, такую как описана выше.
В случае когда сопловый аппарат установлен непосредственно на выходе камеры сгорания, задняя концевая часть внешней стенки камеры, где расположена канавка, имеет диаметр, который увеличивается в сторону выхода и который чуть меньше внутреннего диаметра внешней обечайки соплового аппарата, расположенной на выходе. Во время работы эти детали расширяются в радиальном направлении, и разница диаметра между внешней стенкой камеры и внешней обечайкой соплового аппарата стремится к нулю, так чтобы эти детали были идеально выровнены в осевом направлении.
Изобретение будет лучше понято, и другие признаки, детали и преимущества настоящего изобретения станут более понятными при чтении нижеследующего описания, приводимого в качестве не ограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено:
- на фиг.1 представлен схематический вид в осевом сечении половины камеры сгорания турбомашины в соответствии с предшествующим уровнем техники;
- на фиг.2 изображен график, представляющий различные профили температуры в тракте камеры сгорания;
- на фиг.3 представлен схематический вид в осевом разрезе половины камеры сгорания турбомашины в соответствии с изобретением;
- на фиг.4 представлено увеличенное изображение детали I4, фиг.3; и
- на фиг.5 представлен увеличенный вид детали I5, фиг.3.
Сначала рассматривается фиг.1, на которой представлена кольцевая камера сгорания турбомашины, такой как авиационный турбореактивный двигатель или турбовинтовой двигатель, которая расположена за компрессором и диффузором (не представлены), и перед входным сопловым аппаратом 12 турбины высокого давления.
Камера сгорания содержит внутреннюю 14 и внешнюю 16 круговые стенки, которые располагаются одна внутри другой и которые соединены в передней части с кольцевой стенкой 18 основания камеры. Внешняя стенка 16 камеры соединена своим задним концом с внешним кольцевым фланцем 20, который крепится своей внешней периферией на внешнем корпусе 22 камеры, а ее внутренняя стенка 14 соединена ее задним концом с кольцевым внутренним фланцем 24, который крепится своей внутренней периферией на внутреннем корпусе 26 камеры.
Кольцевая стенка 18 основания камеры содержит отверстия 28, через которые проходит воздух, поступающий от компрессора, и топливо, подаваемое инжекторами (не представлены), закрепленными на внешнем корпусе 22. Каждый инжектор включает в себя головку 30 впрыска топлива, установленную в отверстии 28 кольцевой стенки 18 и выровненную по оси 32 этого отверстия 28.
Сопловый аппарат турбины 12 закреплен за камерой с помощью соответствующих средств и содержит внутреннюю 60 и внешнюю 62 обечайки, которые расположены одна в другой и которые соединены между собой радиальными лопатками 64. Внешняя обечайка 62 соплового аппарата турбины выровнена по оси с задней по потоку концевой частью внешней стенки 16 камеры, а внутренняя обечайка 60 выровнена по оси с задней по потоку концевой частью внутренней стенки 14 камеры.
Обечайки 60, 62 соплового аппарата турбины с помощью фланцев 20, 24 крепления камеры ограничивают два кольцеобразных зазора 66, соответственно внутреннего и внешнего, которые выходят на одном из своих концов внутрь камеры и которые закрыты на другом из своих концов средствами уплотнения, установленными между обечайками 60, 62 и фланцами 20, 24.
Часть расхода воздуха, обеспечиваемого компрессором, расположенным на входе, проходит через отверстия 28 и питает камеру сгорания 10 (стрелки 34), другая часть расхода воздуха питает кольцевые внутренний 36 и внешний 38 зазоры огибания камеры (стрелка 40).
Внутренний зазор 36 образован между внутренним корпусом 26 и внутренней стенкой 14 камеры, и воздух, который проходит в этот зазор, разделяется на количество воздуха 42, проникающего в камеру 10 через отверстия 44, через многочисленные перфорационные отверстия (не представлены) внутренней стенки 14, и количество воздуха 46, который проходит через отверстия 48 внутреннего фланца 24 камеры для охлаждения компонентов, не представленных, расположенных на выходе этой камеры.
Внешний зазор 38 образован между внешним корпусом 22 и внешней стенкой 16 камеры, и воздух, который проходит в этот зазор, разделяется на количество воздуха 50, проникающего в камеру 10 через отверстия 44, через не представленные многочисленные перфорационные отверстия внешней стенки 16, и количество воздуха 52, который проходит через отверстия 54 внешнего фланца 20 для охлаждения компонентов на выходе. Воздух, который проходит через отверстия 48 и 54 фланцев 20, 24, питает, например, не представленные, многочисленные перфорационные отверстия, образованные в обечайках 60, 62 соплового аппарата турбины 12 для обеспечения их охлаждения.
Расход воздуха 44, 50, охлаждающего камеры, то есть количество воздуха, проходящее через отверстия 44 и многочисленные перфорационные отверстия стенок 14, 16 камеры, составляет примерно от 25 до 30% расхода воздуха, питающего камеру. Отверстия 44 и многочисленные перфорационные отверстия стенок 14, 16 камеры равномерно распределены вокруг оси камеры.
Во время работы профиль температуры P1 в радиальном направлении в тракте сгорания соответствует графику, представленному на фиг.2. Профиль P1 имеет общую закругленную форму, выпуклость которой ориентирована к выходу. Этот профиль P1 указывает на то, что температура внутри тракта относительно мало изменяется в радиальном направлении между внутренней периферией тракта, расположенного на уровне внутренней стенки 14, и внешней периферии тракта, расположенного на уровне внешней стенки 16. Такой профиль характеризуется относительно плоским фронтом (средняя часть кривой), причем этот фронт связан с каждым из своих окончаний относительно коротким шлейфом, заканчивающимся в T1 при относительно высокой температуре. Поэтому температура газов сгорания вблизи стенок 14, 16 камеры близка к температуре в самом центре жаровой трубы и, следовательно, очень высокая, что трансформируется в многочисленные отрицательные стороны, описанные выше.
Решение этой проблемы состоит в том, чтобы увеличить на 10-15% расход воздуха, охлаждающего камеру. В этом случае температура в тракте сгорания имеет профиль P2, который характеризуется очень острым фронтом и относительно длинными шлейфами, заканчивающимися в Т2 при температурах, приемлемых для стенок 14, 16 камеры. Однако температура в центре жаровой трубы (пик фронта) слишком высокая.
Изобретение позволяет внести эффективное решение этой проблемы путем впрыскивания воздуха охлаждения в камеру для образования тонких слоев протекания воздуха на уровне внутренней периферии и внешней периферии камеры. Когда изобретение комбинируется с многочисленными перфорационными отверстиями стенок 14, 16 камеры, температура, преобладающая внутри тракта, имеет профиль Р3, который по существу представляет фронт профиля Р1, и шлейфы профиля Р2, и заканчивается, таким образом, температурами Т3, относительно небольшими на внутренней и внешней перифериях тракта.
Воздух нагнетается в камеру со скоростью, на глубину и с углом наклона, которые определяются из расчета хорошего управления толщиной в радиальном направлении тонкого слоя воздуха и, следовательно, эволюцией температуры газов сгорания на перифериях тракта. В примере, представленном на фиг.2, каждый тонкий слой имеет высоту h, или радиальный размер, представляющий примерно 10-15% от общей высоты Н тракта сгорания.
Тонкие слои воздуха, например, образованы на задних концах стенок 14, 16 камеры аналогично случаю, представленному в варианте реализации на фиг.3-5.
В этом примере реализации каждая стенка 14, 16 содержит по соседству со своим задним фланцем крепления 20, 24 кольцевую канавку 70, 80 образования тонкого слоя воздуха, причем эта канавка выходит своим задним концом в камеру и соединяется своим передним концом через отверстия стенки с внутренним 36 и внешним 38 зазорами соответственно.
Воздух, который проходит во внутреннем зазоре 36, разделяется, таким образом, на количество воздуха 42, проникающего в камеру 10 через отверстия 44 и многочисленные перфорационные отверстия внутренней стенки 14, на количество воздуха 71, питающего канавку 70 этой стенки, и на количество воздуха 46, которое проходит через отверстия 48 внутреннего фланца 24. Воздух, который проходит во внешнем зазоре 38, разделяется на количество воздуха 50, проникающего в камеру 10 через отверстия 44 и многочисленные перфорационные отверстия внешней стенки 16, на количество воздуха 71, которое питает канавку 80 стенки 16, и количество воздуха 52, который проходит через отверстия 54 фланца 20.
Канавка 70 внешней стенки 16, которая лучше видна на фиг.4, имеет общую форму усеченного конуса, который расположен от входа к выходу в направлении внутренней части, причем эта канавка наклонена по отношению к задней концевой части стенки 16.
Канавка 70 имеет в сечении U или V-образную форму, которая в виде раструба расширяется в сторону выхода. Канавка 70 ограничена двумя кольцевыми поверхностями, передней по потоку 76 и задней по потоку 78, которые расходятся одна от другой в сторону выхода и которые соединяются одна с другой своими передними по потоку концами через основание канавки, имеющее закругленную вогнутую форму. Ширина канавки изменяется, таким образом, от входа к выходу и является максимальной на своем заднем конце. Ширина L1 канавки на ее заднем конце может превышать примерно 1-2 мм от ее ширины L2, находящейся по соседству с основанием канавки.
Канавка 70 питается воздухом охлаждения через два кольцевых ряда отверстий, содержащих первые отверстия 72, располагающиеся по существу параллельно задней части стенки 16, и вторые отверстия 74, по существу перпендикулярные этой концевой части. Первые и вторые отверстия 72, 74 одним из своих концов выходят во внешний зазор 38, а другим из своих концов выходят на уровень основания канавки. Первые отверстия 72 преимущественно расположены в шахматном порядке со вторыми отверстиями 74. Канавка 70, например, питается через 100-500 отверстий 72, 74, которые имеют диаметр, заключенный примерно между 0,5 и 2 мм. Отверстия 72, 74 калибруют расход воздуха питания канавки 70, который представляет примерно от 1 до 2% расхода воздушного питания камеры.
Воздух, который проходит через первые отверстия 72, попадает на боковую заднюю поверхность 78 канавки, и воздух, который выходит из вторых отверстий 74, попадает на переднюю по потоку боковую поверхность 76 канавки, что позволяет охлаждать за счет тепловой проводимости заднюю концевую часть внешней стенки 16, а также фланца крепления 20.
В варианте, первые отверстия 72 имеют небольшой угол наклона, например, заключенный между 1 и 15º по отношению к задней концевой части стенки. Вторые отверстия 74 могут также иметь небольшой угол наклона, заключенный между 1 и 20º по отношению к нормали к задней концевой части стенки 16.
В представленном примере кольцевая канавка 70 образована в кольцевом припуске 79, предусмотренном на заднем конце внешней стенки 16, причем этот припуск соединен на своем заднем конце с внутренней периферией фланца 20. Предпочтительно этот припуск 79 представляет в задней части канавки 70 внутренний диаметр D1', который слегка превышает внутренний диаметр D1 этого припуска в передней части канавки и который немного меньше внутреннего диаметра D2 обечайки 62 соплового аппарата, расположенного ниже по потоку. Разница между D1 и D2 составляет величину порядка от 1 до 3 мм, которая исчезает в рабочем состоянии благодаря дифференциальному термическому расширению внешней стенки 16 и обечайки 62.
Как это было описано ранее, тонкий слой воздуха, образованный на заднем конце внешней стенки 16, позволяет охлаждать эту стенку, уменьшать температуру в тракте сгорания на высоте или заданном радиальном размере, охлаждать внешний фланец 20 циркуляцией воздуха в кольцевом зазоре 66, расположенном между фланцем 20 и обечайкой 62 соплового аппарата, а также охлаждать эту обечайку 62, которая может в этом случае иметь уменьшенное и даже нулевое число многочисленных перфорационных отверстий.
Канавка 80 внутренней стенки 14, лучше видимая на фиг.5, имеет общую форму усеченного конуса, который располагается от входа к выходу в направлении внешней части, причем эта канавка наклонена по отношению к задней концевой части стенки 14 и также расширяется в сторону выхода. Она образована в кольцевом припуске 89.
Канавка 80 внутренней стенки подобна канавке 70 внешней стенки. Приводимое выше описание канавки 70 применяется, таким образом, также к канавке 80. Кольцевые поверхности, передние 86 и задние 88 канавки, расходятся одна от другой в сторону выхода. Канавка 80 питается воздухом через два кольцевых ряда первых и вторых отверстий 82, 84, которые одним из своих концов выходят во внутренний зазор 36, а другим выходят на уровень основания канавки 80.
Тонкий слой воздуха, образованный на заднем конце внутренней стенки 14, позволяет также охладить внутреннюю стенку, фланец крепления 24 и обечайку 60 соплового аппарата.
В частном примере, представленном на фиг.3-5, каждая стенка камеры включает в себя одну кольцевую канавку 70, 80, образующую тонкий слой воздуха. В варианте каждая стенка камеры может содержать две или несколько таких канавок.

Claims (12)

1. Кольцевая камера сгорания турбомашины, содержащая две круговые коаксиальные стенки (14, 16), расположенные одна внутри другой и ограничивающие собой камеру, причем каждая из этих стенок содержит, по меньшей мере, одну кольцевую канавку (70, 80), расположенную вокруг продольной оси камеры и выходящую внутрь камеры, причем эта канавка питается охлаждающим воздухом через отверстия (72, 74, 82, 84), образованные в стенке и выходящие одной из своих сторон в канавку, а другой - во внешнюю часть камеры, отличающаяся тем, что канавка имеет сечение по существу U- или V-образной формы, которая расширяется в сторону выхода и содержит две кольцевые боковые поверхности (76, 78, 86, 88), передние по потоку концы которых соединяются через основание канавки, на уровне которого выходят упомянутые отверстия, при этом боковые поверхности наклонены по отношению к зоне стенки, на уровне которой расположена канавка, так, чтобы охлаждающий воздух глубже проникал в камеру.
2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что канавка (70, 80) образована на заднем конце каждой стенки (14, 16) камеры вблизи кольцевого фланца (20, 24) крепления этой стенки к корпусу (22, 26) камеры.
3. Камера по п.1, отличающаяся тем, что угол (α1, α2), образованный между каждой боковой поверхностью (76, 78, 86, 88) канавки и зоной стенки, где расположена канавка, заключен примерно между 5 и 35°.
4. Камера по п.1, отличающаяся тем, что боковые поверхности (76, 78, 86, 88) канавки расходятся одна от другой в сторону выхода на угол (β), заключенный примерно между 2 и 10°.
5. Камера по п.1, отличающаяся тем, что задний конец канавки (70, 80) шире примерно на 1-2 мм основания канавки.
6. Камера по п.1, отличающаяся тем, что канавка (70, 80) питается воздухом через кольцевой ряд первых отверстий (72, 82), расположенных по существу параллельно зоне стенки, где расположена канавка.
7. Камера по п.6, отличающаяся тем, что канавка питается воздухом через кольцевой ряд вторых отверстий (74, 84), которые по существу перпендикулярны зоне стенки, в которой расположена канавка.
8. Камера по п.7, отличающаяся тем, что первые отверстия (72, 82) расположены в шахматном порядке со вторыми отверстиями (74, 84).
9. Камера но п.1, отличающаяся тем, что отверстия питания (72, 74, 82, 84) имеют диаметр, заключенный примерно между 0,5 и 2 мм.
10. Камера по п.1, отличающаяся тем, что она содержит от 100 до 500 отверстий (72, 74, 82, 84) питания воздухом канавки.
11. Турбомашина, такая как авиационный турбореактивный двигатель или турбовинтовой двигатель, отличающаяся тем, что она содержит камеру сгорания (10) по п.1.
12. Турбомашина по п.11, содержащая сопловый аппарат (12) турбины, установленный на выходе камеры сгорания (10), причем этот сопловый аппарат содержит две коаксиальные обечайки (60, 62), соответственно внутреннюю и внешнюю, между которыми расположены лопатки (64), отличающаяся тем, что задняя концевая часть внешней стенки (16) камеры, где расположена канавка (70), имеет диаметр, который увеличивается в сторону выхода и который слегка меньше внутреннего диаметра внешней обечайки (62) соплового аппарата.
RU2008138269/06A 2007-09-26 2008-09-25 Камера сгорания турбомашины RU2480677C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0706725A FR2921463B1 (fr) 2007-09-26 2007-09-26 Chambre de combustion d'une turbomachine
FR0706725 2007-09-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008138269A RU2008138269A (ru) 2010-03-27
RU2480677C2 true RU2480677C2 (ru) 2013-04-27

Family

ID=39327097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008138269/06A RU2480677C2 (ru) 2007-09-26 2008-09-25 Камера сгорания турбомашины

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8291709B2 (ru)
EP (1) EP2042806B1 (ru)
CA (1) CA2639980C (ru)
FR (1) FR2921463B1 (ru)
RU (1) RU2480677C2 (ru)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9650903B2 (en) * 2009-08-28 2017-05-16 United Technologies Corporation Combustor turbine interface for a gas turbine engine
US9255484B2 (en) * 2011-03-16 2016-02-09 General Electric Company Aft frame and method for cooling aft frame
GB201116608D0 (en) * 2011-09-27 2011-11-09 Rolls Royce Plc A method of operating a combustion chamber
FR2989426B1 (fr) 2012-04-11 2014-03-28 Snecma Turbomachine, telle qu'un turboreacteur ou un turbopropulseur d'avion
US9752447B2 (en) * 2014-04-04 2017-09-05 United Technologies Corporation Angled rail holes
US20160245094A1 (en) * 2015-02-24 2016-08-25 General Electric Company Engine component
EP3115556B1 (en) * 2015-07-10 2020-09-23 Ansaldo Energia Switzerland AG Gas turbine
FR3047545B1 (fr) * 2016-02-10 2018-03-02 Safran Aircraft Engines Chambre de combustion de turbomachine
FR3047544B1 (fr) 2016-02-10 2018-03-02 Safran Aircraft Engines Chambre de combustion de turbomachine
GB201603166D0 (en) * 2016-02-24 2016-04-06 Rolls Royce Plc A combustion chamber
US20170306764A1 (en) * 2016-04-26 2017-10-26 General Electric Company Airfoil for a turbine engine
US11118474B2 (en) * 2017-10-09 2021-09-14 Raytheon Technologies Corporation Vane cooling structures
US11248791B2 (en) 2018-02-06 2022-02-15 Raytheon Technologies Corporation Pull-plane effusion combustor panel
US11009230B2 (en) 2018-02-06 2021-05-18 Raytheon Technologies Corporation Undercut combustor panel rail
US10830435B2 (en) 2018-02-06 2020-11-10 Raytheon Technologies Corporation Diffusing hole for rail effusion
US11022307B2 (en) 2018-02-22 2021-06-01 Raytheon Technology Corporation Gas turbine combustor heat shield panel having multi-direction hole for rail effusion cooling
FR3084141B1 (fr) 2018-07-19 2021-04-02 Safran Aircraft Engines Ensemble pour une turbomachine
FR3085743B1 (fr) 2018-09-12 2021-06-25 Safran Aircraft Engines Chambre annulaire de combustion pour une turbomachine
FR3090747B1 (fr) * 2018-12-21 2021-01-22 Turbotech Chambre de combustion d'une turbomachine
FR3101935B1 (fr) 2019-10-15 2021-09-10 Safran Aircraft Engines Chambre annulaire de combustion pour turbomachine
FR3107311B1 (fr) * 2020-02-14 2024-01-12 Safran Aircraft Engines Ensemble pour une turbomachine
FR3114636B1 (fr) 2020-09-30 2023-10-27 Safran Aircraft Engines Chambre de combustion pour une turbomachine
CN112833424A (zh) * 2021-01-08 2021-05-25 西北工业大学 一种新型蜗壳式燃烧室火焰筒壁面结构

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4380906A (en) * 1981-01-22 1983-04-26 United Technologies Corporation Combustion liner cooling scheme
US5289677A (en) * 1992-12-16 1994-03-01 United Technologies Corporation Combined support and seal ring for a combustor
RU2039323C1 (ru) * 1993-03-04 1995-07-09 Анатолий Михайлович Рахмаилов Камера сгорания
RU2190807C2 (ru) * 1996-09-26 2002-10-10 Сименсакциенгезелльшафт Компонент теплозащитного экрана, через который проходит под давлением охлаждающая среда, и теплозащитный экран для компонента, через который проходит горячий газ
SU1362187A1 (ru) * 1986-04-28 2004-08-10 В.И. Ворошилов Охлаждаемая секция жаровой трубы камеры сгорания

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1488481A (en) * 1973-10-05 1977-10-12 Rolls Royce Gas turbine engines
US4566280A (en) * 1983-03-23 1986-01-28 Burr Donald N Gas turbine engine combustor splash ring construction
US4655044A (en) * 1983-12-21 1987-04-07 United Technologies Corporation Coated high temperature combustor liner
DE3540942A1 (de) * 1985-11-19 1987-05-21 Mtu Muenchen Gmbh Umkehrbrennkammer, insbesondere umkehrringbrennkammer, fuer gasturbinentriebwerke, mit mindestens einer flammrohrwandfilmkuehleinrichtung
US4821522A (en) * 1987-07-02 1989-04-18 United Technologies Corporation Sealing and cooling arrangement for combustor vane interface
GB8726913D0 (en) * 1987-11-17 1987-12-23 Secr Defence Combustion chambers
US5123248A (en) * 1990-03-28 1992-06-23 General Electric Company Low emissions combustor
GB9305010D0 (en) * 1993-03-11 1993-04-28 Rolls Royce Plc A cooled turbine nozzle assembly and a method of calculating the diameters of cooling holes for use in such an assembly
US6266961B1 (en) * 1999-10-14 2001-07-31 General Electric Company Film cooled combustor liner and method of making the same
US6250082B1 (en) * 1999-12-03 2001-06-26 General Electric Company Combustor rear facing step hot side contour method and apparatus
GB2373319B (en) * 2001-03-12 2005-03-30 Rolls Royce Plc Combustion apparatus
US6675582B2 (en) * 2001-05-23 2004-01-13 General Electric Company Slot cooled combustor line
US6640547B2 (en) * 2001-12-10 2003-11-04 Power Systems Mfg, Llc Effusion cooled transition duct with shaped cooling holes
US6895757B2 (en) * 2003-02-10 2005-05-24 General Electric Company Sealing assembly for the aft end of a ceramic matrix composite liner in a gas turbine engine combustor
US7007481B2 (en) * 2003-09-10 2006-03-07 General Electric Company Thick coated combustor liner
US7363763B2 (en) * 2003-10-23 2008-04-29 United Technologies Corporation Combustor
US8033119B2 (en) * 2008-09-25 2011-10-11 Siemens Energy, Inc. Gas turbine transition duct

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4380906A (en) * 1981-01-22 1983-04-26 United Technologies Corporation Combustion liner cooling scheme
SU1362187A1 (ru) * 1986-04-28 2004-08-10 В.И. Ворошилов Охлаждаемая секция жаровой трубы камеры сгорания
US5289677A (en) * 1992-12-16 1994-03-01 United Technologies Corporation Combined support and seal ring for a combustor
RU2039323C1 (ru) * 1993-03-04 1995-07-09 Анатолий Михайлович Рахмаилов Камера сгорания
RU2190807C2 (ru) * 1996-09-26 2002-10-10 Сименсакциенгезелльшафт Компонент теплозащитного экрана, через который проходит под давлением охлаждающая среда, и теплозащитный экран для компонента, через который проходит горячий газ

Also Published As

Publication number Publication date
FR2921463A1 (fr) 2009-03-27
US8291709B2 (en) 2012-10-23
CA2639980A1 (fr) 2009-03-26
EP2042806B1 (fr) 2017-06-07
EP2042806A1 (fr) 2009-04-01
CA2639980C (fr) 2016-04-12
FR2921463B1 (fr) 2013-12-06
RU2008138269A (ru) 2010-03-27
US20090077977A1 (en) 2009-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2480677C2 (ru) Камера сгорания турбомашины
US8266914B2 (en) Heat shield sealing for gas turbine engine combustor
US7004720B2 (en) Cooled turbine vane platform
US11226098B2 (en) Film-cooled multi-walled structure with one or more indentations
RU2457400C2 (ru) Камера сгорания для газотурбинного двигателя
US10337737B2 (en) Combustor tile
US10012090B2 (en) Airfoil cooling apparatus
US9851105B2 (en) Self-cooled orifice structure
US9909761B2 (en) Combustor wall assembly for a turbine engine
EP2322857A1 (en) Heat shield panels
US10494939B2 (en) Air shredder insert
US10794595B2 (en) Stepped heat shield for a turbine engine combustor
US20170030198A1 (en) Method for cooling a turbo-engine component and turbo-engine component
US9976743B2 (en) Dilution hole assembly
US10739001B2 (en) Combustor liner panel shell interface for a gas turbine engine combustor
JP2009085222A (ja) タービュレータ付き後端ライナアセンブリ及びその冷却方法
US9810148B2 (en) Self-cooled orifice structure
US20140064984A1 (en) Cooling arrangement for platform region of turbine rotor blade
US10443848B2 (en) Grommet assembly and method of design
US10247034B2 (en) Turbine vane rear insert scheme
CA2937405C (en) Cooling passages in a turbine component
US20160146089A1 (en) Compressor cooling
US11098596B2 (en) System and method for near wall cooling for turbine component
US20160169517A1 (en) Counter-swirl doublet combustor with plunged holes

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner