RU2783053C1 - Method for manufacturing a flame tube of a combustion chamber - Google Patents
Method for manufacturing a flame tube of a combustion chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783053C1 RU2783053C1 RU2022109390A RU2022109390A RU2783053C1 RU 2783053 C1 RU2783053 C1 RU 2783053C1 RU 2022109390 A RU2022109390 A RU 2022109390A RU 2022109390 A RU2022109390 A RU 2022109390A RU 2783053 C1 RU2783053 C1 RU 2783053C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- wall
- flame tube
- shells
- inner screen
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 17
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 10
- 239000000789 fastener Substances 0.000 description 7
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000000930 thermomechanical Effects 0.000 description 2
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000010290 vacuum plasma spraying Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике, а именно к способу изготовления жаровой трубы (ЖТ) камеры сгорания, и может быть использовано при изготовлении охлаждаемых жаровых труб камер сгорания с туннельным охлаждением преимущественно для малоразмерных газотурбинных двигателей летательных аппаратов и наземных газотурбинных установок.SUBSTANCE: invention relates to aviation engineering, namely to a method for manufacturing a combustion chamber flame tube (FTC), and can be used in the manufacture of cooled combustion chamber flame tubes with tunnel cooling, mainly for small-sized gas turbine engines of aircraft and ground-based gas turbine installations.
Элементы ЖТ камеры сгорания представляют собой листовые обечайки, выполненные из жаропрочных труднодеформируемых сталей, характеризующихся узким температурным интервалом и повышенным сопротивлением деформации, а также невысокой пластичностью. Работа с подобными материалами накладывает определенные ограничения на технологический процесс изготовления обечаек. Традиционно формообразование заготовок основных элементов жаровых труб камер сгорания осуществляется обработкой давлением в несколько технологических переходов. Количество переходов определяется сложностью геометрической формы обечайки. Для обеспечения качества требуется проведение термической обработки после отдельных технологических переходов, необходимой для снятия внутренних напряжений, заключительного процесса калибровки для получения окончательной геометрической формы обечайки. На элементах ЖТ формируется система охлаждения, а соединение элементов жаровой трубы между собой и с элементами крепления двигателя осуществляется электродуговой, роликовой, или лазерной сваркой. Реализация указанных операций требует проектирования, изготовления и обслуживания специальной сложной оснастки.Elements of the combustion chamber ZhT are sheet shells made of heat-resistant hard-to-deform steels, characterized by a narrow temperature range and increased resistance to deformation, as well as low ductility. Working with such materials imposes certain restrictions on the manufacturing process of shells. Traditionally, the shaping of blanks of the main elements of the flame tubes of combustion chambers is carried out by pressure treatment in several technological transitions. The number of transitions is determined by the complexity of the geometric shape of the shell. To ensure quality, heat treatment is required after separate technological transitions, necessary to relieve internal stresses, the final calibration process to obtain the final geometric shape of the shell. A cooling system is formed on the elements of the ZhT, and the connection of the flame tube elements to each other and to the engine mounting elements is carried out by electric arc, roller, or laser welding. The implementation of these operations requires the design, manufacture and maintenance of special complex equipment.
Известен способ изготовления ЖТ камеры сгорания заключающийся в формообразовании из листовых заготовок обечаек внешней оболочки и наружной стенки ЖТ, выполнении каналов охлаждения, сборке обечаек путем их соосной установки и установки внутреннего экрана ЖТ относительно обечаек внешней оболочки и наружной стенки жаровой трубы, (RU 182644, 2018 г.).There is a known method for manufacturing a combustion chamber combustion chamber, which consists in forming shells of the outer shell and the outer wall of the combustion chamber from sheet blanks, making cooling channels, assembling the shells by installing them coaxially and installing the inner screen of the combustion chamber relative to the shells of the outer shell and the outer wall of the flame tube, (RU 182644, 2018 G.).
В известном техническом решении способ формообразования обечаек не раскрыт, а каналы охлаждения выполнены в виде пропускных отверстий, расположенных на поверхности наружной стенки. Сборку обечаек внешней оболочки и наружной стенки осуществляют концентричным расположением обращенных друг к другу торцевых частей с образованием между ними кольцевого зазора, причем последний представляет собой дополнительный канал охлаждения. Внутренний экран ЖТ выполняют в виде обечаек внутренней оболочки и внутренней стенки, которые устанавливают с образованием аналогичных кольцевых зазоров, расположенных между соответствующими обечайками внешней и внутренней оболочек, и между обечайками внутренней оболочки и внутренней стенки, причем указанные зазоры предназначены для организации вихревого потока в зоне горения камеры сгорания. При этом способ фиксации обечаек в известном техническом решении также не раскрыт.In the known technical solution, the method of shaping the shells is not disclosed, and the cooling channels are made in the form of through holes located on the surface of the outer wall. Assembly of the shells of the outer shell and the outer wall is carried out by a concentric arrangement of the end parts facing each other with the formation of an annular gap between them, the latter being an additional cooling channel. The inner screen of the VT is made in the form of shells of the inner shell and the inner wall, which are installed with the formation of similar annular gaps located between the respective shells of the outer and inner shells, and between the shells of the inner shell and the inner wall, and these gaps are designed to organize a vortex flow in the combustion zone combustion chambers. At the same time, the method of fixing the shells in the known technical solution is also not disclosed.
Недостатком известного технического решения является сложность процесса сборки, обусловленная необходимостью обеспечения жесткости конструкции в процессе сборки обечаек внешней оболочки, наружной стенки и внутреннего экрана жаровой трубы.The disadvantage of the known technical solution is the complexity of the assembly process, due to the need to ensure structural rigidity in the process of assembling the shells of the outer shell, the outer wall and the inner screen of the flame tube.
Известен способ изготовления камеры сгорания заключающийся в раздельном формообразовании из листовых заготовок обечаек наружной и внутренней стенок ЖТ, формировании каналов охлаждения, сборке обечаек наружной и внутренней стенок жаровой трубы, и фиксации обечаек наружной и внутренней стенок относительно друг друга (RU 2426032, 2011 г.).A known method for manufacturing a combustion chamber consists in the separate formation of shells from sheet blanks of the outer and inner walls of the ZhT, the formation of cooling channels, the assembly of the shells of the outer and inner walls of the flame tube, and fixing the shells of the outer and inner walls relative to each other (RU 2426032, 2011) .
В известном техническом решении предварительно осуществляют формообразование обечаек гибкой, подготовку промежуточных соединительных колец и соответствующих кромок обечаек под сварку, и соединяют обечайки между собой сваркой встык через соответствующие промежуточные кольца и с образованием отдельных секций, представляющих собой элементы наружной и внутренней стенок ЖТ, причем внутренняя стенка ЖТ включает обечайку донной части последней. Каналы охлаждения выполняют в виде перфорированных при помощи лазера сквозных отверстий, расположенных на поверхности наружной стенки жаровой трубы. Сборка ЖТ осуществляется путем размещения наружной и внутренней стенок жаровой трубы относительно друг друга, а фиксация осуществляется их соединением через донную часть сваркой встык с использованием размещенного между наружной и внутренней стенками ЖТ промежуточного соединительного кольца.In the known technical solution, the shells of the flexible shell are preliminarily formed, the intermediate connecting rings and the corresponding edges of the shells are prepared for welding, and the shells are connected to each other by butt welding through the corresponding intermediate rings and with the formation of separate sections, which are elements of the outer and inner walls of the ZhT, and the inner wall ZhT includes a shell of the bottom part of the latter. The cooling channels are made in the form of laser-perforated through holes located on the surface of the outer wall of the flame tube. The assembly of the VT is carried out by placing the outer and inner walls of the flame tube relative to each other, and fixing is carried out by connecting them through the bottom part by butt welding using an intermediate connecting ring placed between the outer and inner walls of the VT.
Недостатком известного технического решения является его высокая трудоемкость.The disadvantage of the known technical solution is its high complexity.
Наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемому изобретению является способ изготовления ЖТ камеры сгорания заключающийся в формообразовании из листовых заготовок обечаек внешней оболочки, наружной стенки и внутреннего экрана ЖТ, формировании каналов охлаждения, сборке обечаек внешней оболочки и наружной стенки и внутреннего экрана ЖТ, и фиксации обечаек внешней оболочки, наружной стенки и внутреннего экрана ЖТ относительно друг друга (RU 2258869, 2005 г.).The closest in technical essence and purpose to the claimed invention is a method for manufacturing a combustion chamber combustion chamber, which consists in forming the shells of the outer shell, the outer wall and the inner screen of the combustion chamber from sheet blanks, the formation of cooling channels, the assembly of the shells of the outer shell and the outer wall and the inner screen of the combustion chamber, and fixing the shells of the outer shell, the outer wall and the inner screen of the ZhT relative to each other (RU 2258869, 2005).
В известном техническом решении предварительно на листовой заготовке внутреннего экрана электрохимическим или механическим способом получают продольные ребра. Формообразование цилиндрических или конических обечаек внешней оболочки, наружной стенки и внутреннего экрана ЖТ осуществляют гибкой листовых заготовок. Листовые заготовки обечайки внутреннего экрана ЖТ сваривают по образующей, а на внутреннюю поверхность обечаек внешней оболочки и наружной стенки ЖТ вакуумно-плазменным напылением наносят припой. Затем осуществляют сборку ЖТ путем соосной установки обечаек внешней оболочки и наружной стенки ЖТ и установки обечайки внутреннего экрана относительно обечаек внешней оболочки и наружной стенки с минимальным зазором между ними. При этом в процессе сборки предварительно фиксируют обечайки по торцам точечной сваркой, а окончательную фиксацию обечаек относительно друг друга осуществляют радиальной сваркой обечаек внешней оболочки, наружной стенки и внутреннего экрана ЖТ между собой. Затем осуществляют пайку обечаек в вакуумной печи, в результате чего продольные ребра обечайки внутреннего экрана и внутренняя поверхность обечаек внешней оболочки и наружной стенки образуют продольно расположенные каналы охлаждения, сварку замыкающего шва по образующей обечаек внешней оболочки и наружной стенки, и окончательную калибровку ЖТ для обеспечения требуемых габаритных размеров.In a known technical solution, longitudinal ribs are preliminarily produced on the sheet blank of the inner screen by electrochemical or mechanical means. The shaping of cylindrical or conical shells of the outer shell, the outer wall and the inner screen of the ZhT is carried out by flexible sheet blanks. The sheet blanks of the shell of the inner screen of the ZhT are welded along the generatrix, and solder is applied to the inner surface of the shells of the outer shell and the outer wall of the ZhT by vacuum-plasma spraying. Then, the CT is assembled by coaxial installation of the shells of the outer shell and the outer wall of the TC and the mounting of the shell of the inner screen relative to the shells of the outer shell and the outer wall with a minimum gap between them. In this case, during the assembly process, the shells are preliminarily fixed at the ends by spot welding, and the final fixation of the shells relative to each other is carried out by radial welding of the shells of the outer shell, the outer wall and the inner screen of the ZhT between themselves. Then the shells are soldered in a vacuum furnace, as a result of which the longitudinal ribs of the shell of the inner screen and the inner surface of the shells of the outer shell and the outer wall form longitudinally located cooling channels, welding of the closing seam along the generatrix of the shells of the outer shell and the outer wall, and the final calibration of the ZhT to ensure the required overall dimensions.
Существенным недостатком известного технического решения является сложность реализации способа изготовления жаровой трубы камеры сгорания и как следствие его высокая трудоемкость. Кроме того, жесткая фиксация обечаек относительно друг друга в процессе сварки и пайки приводит к возможной деформации обечаек за счет термических напряжений, возникающих в процессе эксплуатации ЖТ.A significant disadvantage of the known technical solution is the complexity of the implementation of the method of manufacturing the flame tube of the combustion chamber and, as a consequence, its high labor intensity. In addition, the rigid fixation of the shells relative to each other during welding and soldering leads to a possible deformation of the shells due to thermal stresses that arise during the operation of the ZhT.
Техническая проблема, решаемая заявляемым изобретением, заключается в расширении арсенала технических средств, а именно в создании способа изготовления жаровой трубы камеры сгорания, позволяющего упростить способ изготовления.The technical problem solved by the claimed invention is to expand the arsenal of technical means, namely, to create a method for manufacturing a flame tube of a combustion chamber, which makes it possible to simplify the manufacturing method.
Технический результат, достигаемый при реализации настоящего изобретения, заключается в реализации его назначения, т.е. в создании способа изготовления жаровой трубы камеры сгорания, позволяющего снизить трудоемкость изготовления при обеспечении надежности за счет исключения деформирования жаровой трубы в процессе ее эксплуатации при повышенных температурах.The technical result achieved by the implementation of the present invention is the implementation of its purpose, i.e. in creating a method for manufacturing a flame tube of a combustion chamber, which makes it possible to reduce the complexity of manufacturing while ensuring reliability by eliminating the deformation of the flame tube during its operation at elevated temperatures.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что при осуществлении способа изготовления жаровой трубы камеры сгорания, заключающегося в формообразовании из листовых заготовок обечаек внешней оболочки, наружной стенки и внутреннего экрана жаровой трубы, формировании каналов охлаждения, сборке обечаек внешней оболочки и наружной стенки и внутреннего экрана жаровой трубы, и фиксации обечаек внешней оболочки, наружной стенки и внутреннего экрана жаровой трубы относительно друг друга, согласно предлагаемому техническому решению формообразование обечаек внешней оболочки, наружной стенки и внутреннего экрана жаровой трубы осуществляют методом ротационной вытяжки, каналы охлаждения формируют в виде расположенных равномерно по окружности обечайки наружной стенки окон с направляющими элементами, разделенных соответствующими перемычками, причем для формирования окон выполняют соответствующие сквозные незамкнутые прорези, а для формирования направляющих элементов отгибают участки обечаек наружной стенки жаровой трубы, расположенные между соответствующими сквозными прорезями, в направлении, противоположном направлению охлаждающего потока, в процессе сборки внутренний экран жаровой трубы устанавливают с возможностью осевого перемещения относительно обечаек внешней оболочки и наружной стенки жаровой трубы, а последние фиксируют относительно друг друга путем беззазорного сопряжения торцевой части внешней оболочки с обращенной к ней торцевой частью наружной стенки.The claimed technical result is achieved due to the fact that when implementing the method for manufacturing a combustion chamber flame tube, which consists in forming the shells of the outer shell, the outer wall and the inner screen of the flame tube from sheet blanks, forming the cooling channels, assembling the shells of the outer shell and the outer wall and the inner screen of the flame tube, and fixing the shells of the outer shell, the outer wall and the inner screen of the flame tube relative to each other, according to the proposed technical solution, the shaping of the shells of the outer shell, the outer wall and the inner screen of the flame tube is carried out by the rotational drawing method, the cooling channels are formed in the form of evenly spaced around the circumference shells of the outer wall of windows with guide elements separated by corresponding bridges, and for the formation of windows, corresponding through open slots are made, and for the formation of guide elements, both sections are bent seagulls of the outer wall of the flame tube, located between the corresponding through slots, in the direction opposite to the direction of the cooling flow, during the assembly process, the inner screen of the flame tube is installed with the possibility of axial movement relative to the shells of the outer shell and the outer wall of the flame tube, and the latter are fixed relative to each other by clearance-free pairing the end part of the outer shell with the end part of the outer wall facing it.
Существенность отличительных признаков технического решения подтверждается тем, что только совокупность всех признаков, описывающая предлагаемое техническое решение, позволяет обеспечить решение поставленной технической проблемы с достижением заявленного технического результата, заключающегося в реализации его назначения, т.е. в создании способа изготовления жаровой трубы камеры сгорания, позволяющего снизить трудоемкость его реализации при обеспечении надежности за счет исключения деформирования жаровой трубы в процессе ее эксплуатации при повышенных температурах.The significance of the distinguishing features of the technical solution is confirmed by the fact that only the totality of all features describing the proposed technical solution makes it possible to provide a solution to the technical problem posed with the achievement of the claimed technical result, which consists in the implementation of its purpose, i.e. in creating a method for manufacturing a flame tube of a combustion chamber, which makes it possible to reduce the complexity of its implementation while ensuring reliability by eliminating the deformation of the flame tube during its operation at elevated temperatures.
Существенные признаки могут иметь развитие и продолжение, а именно:Significant features may develop and continue, namely:
- сквозные прорези выполняют при помощи лазера, мощность которого не превышает 300 Вт, что обеспечивает снижение термомеханических напряжений в материале.- through cuts are made using a laser, the power of which does not exceed 300 W, which reduces thermomechanical stresses in the material.
Настоящее изобретение поясняется следующим подробным описанием способа изготовления ЖТ камеры сгорания и ссылкой на иллюстрации, где:The present invention is explained by the following detailed description of the method of manufacturing the VT of the combustion chamber and reference to the illustrations, where:
на фиг. 1 представлена схема крепления листовой заготовки на оснастке для ротационной вытяжки;in fig. 1 shows a diagram of fastening a sheet blank on a tooling for a rotary hood;
на фиг. 2 представлена схема процесса формообразования обечайки оболочки наружной стенки ЖТ;in fig. 2 shows a diagram of the process of shaping the shell of the shell of the outer wall of the VT;
на фиг. 3 представлена схема выполнения сквозных незамкнутых прорезей в обечайке оболочки наружной стенки;in fig. 3 shows a diagram of the execution of through open slots in the shell of the shell of the outer wall;
на фиг. 4 представлена схема сборки и фиксации внешней оболочки, наружной стенки и внутреннего экрана ЖТ относительно друг друга;in fig. 4 shows a diagram of the assembly and fixation of the outer shell, the outer wall and the inner screen of the VT relative to each other;
на фиг. 5 представлен сечение А - А на фиг. 4;in fig. 5 shows section A - A in FIG. four;
на фиг. 6 представлено сечение Б - Б на фиг. 4.in fig. 6 shows section B - B in FIG. four.
На чертежах приняты следующие обозначения:The following designations are used in the drawings:
1 - листовая заготовка обечайки;1 - sheet blank of the shell;
2 - прижим;2 - clamp;
3 - оправка технологической оснастки для ротационной вытяжки;3 - mandrel technological equipment for rotary drawing;
4 - вал;4 - shaft;
5 - обечайка оболочки наружной стенки;5 - shell shell of the outer wall;
6 - ролик;6 - roller;
7, 8 - технологические припуски по торцам обечайки 5 оболочки наружной стенки;7, 8 - technological allowances along the ends of the
9 - обечайка внешней оболочки;9 - shell of the outer shell;
10 - обечайка внутреннего экрана;10 - shell of the inner screen;
11 - лазер;11 - laser;
12 - сквозные незамкнутые прорези;12 - through open slots;
13 - перемычки;13 - jumpers;
14 - технологические отверстия обечайки 9 внешней оболочки для установки средств подачи топлива и размещения свечей зажигания;14 - technological openings of the
15 - технологические отверстия для подачи воздуха в зону горения с целью формирования зоны обратных токов;15 - technological openings for supplying air to the combustion zone in order to form a zone of reverse currents;
16 - отогнутые участки обечайки 5 оболочки наружной стенки;16 - bent sections of the
17, 18, 20 - крепежные элементы;17, 18, 20 - fasteners;
19 - кольцевой зазор между торцем обечайки 10 внутреннего экрана и стенкой торца обечайки 9 внешней оболочки;19 - an annular gap between the end of the
21 - окно канала охлаждения;21 - cooling channel window;
22 - кромка сквозной незамкнутой прорези 12;22 - edge through
23 - кромка торца обечайки 9 внешней оболочки;23 - end edge of the
24 - внутренняя поверхность отогнутого участка 16 обечайки 5 оболочки наружной стенки.24 - the inner surface of the
Способ изготовления жаровой трубы камеры сгорания осуществляется, следующим образом.The method of manufacturing the flame tube of the combustion chamber is carried out as follows.
Листовую заготовку 1 обечайки наружной стенки закрепляют с помощью прижима 2 на оправке 3 технологической оснастки для ротационной вытяжки, установленной на валу 4 (см. фиг. 1). Формообразование обечайки 5 оболочки наружной стенки осуществляют пластическим деформированием листовой заготовки 1 обечайки путем перемещения ролика 6 относительно оправки 3 технологической оснастки для ротационной вытяжки с осевой подачей Sx (Sxy) и радиальной подачей Sz, при частоте w вращения вала 4 (см. фиг. 2). При этом геометрия оправки 3 технологической оснастки для ротационной вытяжки обеспечивает получение обечайки 5 оболочки наружной стенки с образованием соответствующих технологических припусков 7 и 8 по торцам обечайки 5 оболочки наружной стенки (см. фиг. 3). Аналогичным образом осуществляют формообразование обечайки 9 внешней оболочки и обечайки 10 внутреннего экрана (на чертеже не показаны). Применение технологии ротационной вытяжки при формообразовании соответственно обечайки 5 оболочки наружной стенки, обечайки 9 внешней оболочки, и обечайки 10 внутреннего экрана с соответствующими технологическими припусками позволяет уменьшить вероятность возникновения дефектов на различных участках поверхностей последних, повысить механические свойства материала за счет упрочнения (наклепа) обрабатываемой поверхности и снизить трудоемкость изготовления за счет использования одного или несколько проходов (в зависимости от материала и толщины листовой заготовки 1 обечайки) за одну технологическую операцию (за один установ) при незначительном усилии деформирования и малых энергозатратах.The
После окончания процесса ротационной вытяжки по технологическому припуску 7 торца обечайки 5 оболочки наружной стенки последнюю позиционируют во вращательном приводе станка с числовым программным управлением (ЧПУ)After the end of the rotational drawing process according to the
и осуществляют формирование каналов охлаждения, которые выполняют при помощи лазера 11, мощность которого не превышает 300 Вт, в виде сквозных незамкнутых прорезей 12, расположенных равномерно по окружности обечайки 5 оболочки наружной стенки. Использование лазера 11 мощностью, не превышающей 300 Вт, обеспечивает снижение термомеханических напряжений, а также исключает возникновение деформаций в материале обечайки 5 оболочки наружной стенки за счет локального теплового воздействия на зону резки, что в результате исключает необходимость правки обечайки 5 оболочки наружной стенки и соответственно снижает трудоемкость изготовления. Ширина перемычек 13, расположенных между каждой парой сквозных незамкнутых прорезей 12, выбирается из условия обеспечения прочности и жесткости обечайки 5 оболочки наружной стенки. При этом сквозные незамкнутые прорези 12 могут быть выполнены в виде прямолинейных отрезков, выходящих на торцевую кромку обечайки 5 оболочки наружной стенки (см. фиг. 3), или П-образными, расположенными вблизи торцевой кромки обечайки 5 оболочки наружной стенки (на чертеже не показаны). После выполнения сквозных незамкнутых прорезей 12 технологический припуски 7 и 8 по торцам обечайки 5 оболочки наружной стенки удаляют лазерной резкой (допускается механическим обработкой).and carry out the formation of cooling channels, which are performed using a
Аналогичным образом при помощи лазера 11 на поверхности обечайки 9 внешней оболочки лазерной резкой выполняют технологические отверстия 14, предназначенные для установки средств подачи топлива и размещения свечей зажигания (на чертеже не показаны), и технологические отверстия 15 для подачи воздуха в зону горения с целью формирования зоны обратных токов (см. фиг. 4).Similarly, with the help of a
Направляющие элементы каналов охлаждения выполняют в виде отогнутых участков 16 обечайки 5 оболочки наружной стенки, расположенных между соответствующими сквозными незамкнутыми прорезями 12, причем отогнутые участки 16 обечайки 5 оболочки наружной стенки направляют во внешнюю сторону, в направлении, противоположном направлению охлаждающего потока (см. фиг. 5). В процессе сборки жаровой трубы лазерной сваркой жестко связывают торец обечайки 10 внутреннего экрана с крепежным элементом 17, а соответствующий торец обечайки 5 оболочки наружной стенки - с крепежным элементом 18. Обечайку 10 внутреннего экрана размещают внутри обечайки 5 оболочки наружной стенки и фиксируют их относительно друг друга путем жесткого соединения крепежных элементов 17 и 18 между собой. После этого обечайку 9 внешней оболочки устанавливают соосно обечайке 5 оболочки наружной стенки, фиксируют последние относительно друг друга путем беззазорного сопряжения торцевой части обечайки 9 внешней оболочки с обращенной к ней торцевой частью обечайки 5 оболочки наружной стенки. При этом свободный торец обечайки 10 внутреннего экрана устанавливают с образованием кольцевого зазора 19 между торцом обечайки 10 внутреннего экрана и стенкой обращенного к ней торца обечайки 9 внешней оболочки, а последнюю жестко связывают с крепежным элементом 20 (см. фиг. 4). Таким образом, размещение свободного торца обечайки 10 внутреннего экрана относительно обечайки 9 внешней оболочки и беззазорное сопряжение обращенных друг к другу торцевых частей обечайки 9 внешней оболочки и обечайки 5 оболочки наружной стенки исключает возможность деформации обечайки 5 оболочки наружной стенки, обечайки 9 внешней оболочки и обечайки 10 внутреннего экрана при изменении их линейных размеров в условиях высоких температур, при условии подачи воздуха через кольцевой зазор 19 между торцом обечайки 10 внутреннего экрана и стенкой торца обечайки 9 внешней оболочки в зону горения с целью формирования зоны обратных токов и одновременном обеспечении жесткости конструкции жаровой трубы. Каналы охлаждения в процессе сборки формируют в виде расположенных равномерно по окружности обечайки 5 оболочки наружной стенки окон. Каждое окно 21 соответствующего канала охлаждения образованно кромками 22 пары сквозных незамкнутых прорезей 12, между которыми расположен соответствующий отогнутый участок 16 обечайки 5 оболочки наружной стенки, участком кромки 23 торца обечайки 9 внешней оболочки, расположенным между данной парой сквозных незамкнутых прорезей 12, и внутренней поверхностью 24 соответствующего отогнутого участка 16 обечайки 5 оболочки наружной стенки, что также позволяет снизить трудоемкость изготовления (см. фиг. 6). Расположение каждого из отогнутых участков 16 обечайки 5 оболочки наружной стенки в направлении, противоположном направлению охлаждающего потока, обеспечивает направление охлаждающего потока между внутренними поверхностями обечайки 5 оболочки наружной стенки, обечайки 9 внешней оболочки и соответственно внешней поверхностью обечайки 10 внутреннего экрана.The guide elements of the cooling channels are made in the form of
После сборки жаровую трубу камеры сгорания устанавливают в двигателе (на чертеже не показано) и фиксируют при помощи соответствующих крепежных элементов 17, 18 и 20.After assembly, the flame tube of the combustion chamber is installed in the engine (not shown in the drawing) and fixed using the
Пример реализации способа при изготовлении обечайки жаровой трубы (диаметр трубы 216 мм, длина трубы 128 мм) для малоразмерного газотурбинного двигателя.An example of the implementation of the method in the manufacture of a shell of a flame tube (pipe diameter 216 mm, tube length 128 mm) for a small-sized gas turbine engine.
1. Из жаропрочной стали ХН60 ВТ лазерной резкой на станке с ЧПУ HTS Portal 300 вырезается исходная заготовка толщиной 1,5 мм для изготовления обечаек оболочки наружной стенки, внешней оболочки, и внутреннего экрана.1. An initial billet 1.5 mm thick is cut from heat-resistant steel ХН60 VT by laser cutting on a CNC machine HTS Portal 300 for the manufacture of shell shells of the outer wall, outer shell, and inner screen.
2. Осуществляется ротационная вытяжка обечаек на давильном раскатном станке без обратных проходов, со смазкой на основе парафина. Перемещение раскатного ролика относительно оправки в диапазоне от 1 до 2,5 мм/об при оборотах шпинделя 600 об/мин. Количество проходов 20-25, ε<20%. Технологические припуски обечаек оболочки наружной стенки и внешней оболочки до 15 мм.2. Rotary stretching of the shells is carried out on a spinning rolling machine without return passes, with a paraffin-based lubricant. Movement of the output roller relative to the mandrel in the range from 1 to 2.5 mm/rev at a spindle speed of 600 rpm. Number of passes 20-25, ε<20%. Technological allowances of shells of the shell of the outer wall and outer shell up to 15 mm.
3. Для снятия внутренних напряжений промежуточная и окончательная термическая обработка (рекристаллизационный отжиг, улучшение).3. To relieve internal stresses, intermediate and final heat treatment (recrystallization annealing, improvement).
4. Выполнение лазерной резкой (станок с ЧПУ HTS Portal 300) сквозных равномерно расположенных по окружности обечайки оболочки наружной стенки незамкнутых прорезей для формирования окон каналов охлаждения. Длина прорезей (вдоль оси обечайки) - 10 мм, ширина участков между соседними прорезями - 15 мм. Выполнение лазерной резкой технологических отверстий в обечайке внешней оболочки.4. Laser cutting (CNC machine HTS Portal 300) of open cuts evenly spaced around the circumference of the shell shell of the outer wall to form cooling channel windows. The length of the slots (along the axis of the shell) is 10 mm, the width of the sections between adjacent slots is 15 mm. Making technological holes in the shell of the outer shell by laser cutting.
5. Формирование каналов охлаждения в виде отогнутых участков (лепестков) обечайки оболочки наружной стенки, расположенных между соседними сквозными незамкнутыми прорезями. Количество отогнутых участков - 42. Угол подгиба (относительно продольной оси обечайки) - (20-25°).5. Formation of cooling channels in the form of bent sections (petals) of the shell shell of the outer wall, located between adjacent through open slots. The number of bent sections - 42. The angle of bending (relative to the longitudinal axis of the shell) - (20-25°).
6. Подрезка технологических припусков на торцевых частях обечаек оболочки наружной стенки и внешней оболочки лазерной резкой (станок HTS Portal 300, возможна механическая подрезка с последующим шлифованием реза), последующая лазерная сварка с соответствующими крепежными элементами.6. Trimming of technological allowances on the end parts of the shells of the shell of the outer wall and the outer shell by laser cutting (HTS Portal 300 machine, mechanical trimming is possible with subsequent grinding of the cut), subsequent laser welding with appropriate fasteners.
7. Беззазорное сопряжение торцевой части обечайки внешней оболочки с обращенной к ней торцевой частью обечайки оболочки наружной стенки по скользящей посадке.7. Clearance-free mating of the end part of the shell of the outer shell with the end part of the shell of the shell of the outer wall facing it along a sliding fit.
Таким образом, формообразование обечаек внешней оболочки, наружной стенки и внутреннего экрана жаровой трубы методом ротационной вытяжки, формирование каналов охлаждения в виде расположенных равномерно по окружности обечайки наружной стенки окон, выполненных в виде соответствующих сквозных незамкнутых прорезей, с расположенными в окнах направляющими элементами, формирование которых осуществляют отгибанием расположенных между сквозными прорезями участков обечаек наружной стенки жаровой трубы в направлении, противоположном направлению охлаждающего потока, установка в процессе сборки внутреннего экрана жаровой трубы с возможностью осевого перемещения относительно обечаек внешней оболочки и наружной стенки жаровой трубы, и фиксация последних относительно друг друга путем беззазорного сопряжения торцевой части внешней оболочки с обращенной к ней торцевой частью наружной стенки обеспечивает достижение технического результата создании способа изготовления жаровой трубы камеры сгорания, позволяющего упростить способ путем снижения трудоемкости его реализации при обеспечении надежности за счет исключения деформирования жаровой трубы в процессе ее эксплуатации при повышенных температурах.Thus, the shaping of the shells of the outer shell, the outer wall and the inner screen of the flame tube by the rotational drawing method, the formation of cooling channels in the form of windows evenly spaced around the circumference of the shell of the outer wall, made in the form of corresponding through open slots, with guide elements located in the windows, the formation of which carried out by bending the sections of the shells of the outer wall of the flame tube located between the through slots in the direction opposite to the direction of the cooling flow, installing the inner screen of the flame tube during assembly with the possibility of axial movement relative to the shells of the outer shell and the outer wall of the flame tube, and fixing the latter relative to each other by means of clearance-free pairing the end part of the outer shell with the end part of the outer wall facing it ensures the achievement of a technical result by creating a method for manufacturing a flame tube of a combustion chamber, allowing which simplify the method by reducing the complexity of its implementation while ensuring reliability by eliminating the deformation of the flame tube during its operation at elevated temperatures.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2783053C1 true RU2783053C1 (en) | 2022-11-08 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2946911C2 (en) * | 1978-12-18 | 1987-06-11 | General Motors Corp., Detroit, Mich., Us | |
| RU2121406C1 (en) * | 1996-10-09 | 1998-11-10 | Акционерное общество открытого типа "Белгородский завод энергетического машиностроения" | Apparatus for corrugating shells |
| RU2258869C1 (en) * | 2004-02-18 | 2005-08-20 | Акционерное общество открытого типа Авиамоторный научно-технический комплекс "Союз" | Method for manufacturing flame tube of aircraft gas-turbine engine combustion chamber |
| EP2428729A1 (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing condenser or heat exchanger tubes |
| RU2683996C2 (en) * | 2014-06-24 | 2019-04-03 | Сафран Хеликоптер Энджинз | Assembly for combustion chamber of gas turbine engine, which contains insert and annular element |
| RU2711897C1 (en) * | 2016-05-31 | 2020-01-23 | Сименс Акциенгезелльшафт | Assembly of annular combustion chamber of gas turbine engine |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2946911C2 (en) * | 1978-12-18 | 1987-06-11 | General Motors Corp., Detroit, Mich., Us | |
| RU2121406C1 (en) * | 1996-10-09 | 1998-11-10 | Акционерное общество открытого типа "Белгородский завод энергетического машиностроения" | Apparatus for corrugating shells |
| RU2258869C1 (en) * | 2004-02-18 | 2005-08-20 | Акционерное общество открытого типа Авиамоторный научно-технический комплекс "Союз" | Method for manufacturing flame tube of aircraft gas-turbine engine combustion chamber |
| EP2428729A1 (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing condenser or heat exchanger tubes |
| RU2683996C2 (en) * | 2014-06-24 | 2019-04-03 | Сафран Хеликоптер Энджинз | Assembly for combustion chamber of gas turbine engine, which contains insert and annular element |
| RU2711897C1 (en) * | 2016-05-31 | 2020-01-23 | Сименс Акциенгезелльшафт | Assembly of annular combustion chamber of gas turbine engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6553767B2 (en) | Gas turbine combustor liner with asymmetric dilution holes machined from a single piece form | |
| US6918743B2 (en) | Sheet metal turbine or compressor static shroud | |
| US8448335B2 (en) | Method of manufacturing a wall structure and a machining tool | |
| US5933699A (en) | Method of making double-walled turbine components from pre-consolidated assemblies | |
| EP1092925B1 (en) | Film cooled combustor liner and method of making the same | |
| EP3018415B1 (en) | Combustor dilution hole cooling | |
| CN107592904B (en) | Controlled leak-proof burner grommet | |
| US10519781B2 (en) | Airfoil turn caps in gas turbine engines | |
| US20160209035A1 (en) | Combustion hole insert with integrated film restarter | |
| US6651437B2 (en) | Combustor liner and method for making thereof | |
| RU2696158C2 (en) | Heat-insulated fuel atomiser for gas turbine engine | |
| US11813695B2 (en) | Method for forming large-diameter special-shaped cross section thin-wall tubular part | |
| CN1609513A (en) | Methods and apparatus for attaching swirlers to turbine engine combustors | |
| US20080080971A1 (en) | Labyrinth seal repair | |
| RU2783053C1 (en) | Method for manufacturing a flame tube of a combustion chamber | |
| RU2567421C1 (en) | Method of manufacturing of thin wall axisymmetric welded shells with end thickened rings | |
| US6021570A (en) | Annular one piece combustor liner | |
| EP3168422A1 (en) | Low loss airflow port | |
| US5255508A (en) | Fuel nozzle assembly and method for making the assembly | |
| CN113982754A (en) | Novel multi-lobe non-uniform combined cylindrical casing of aircraft engine and processing method | |
| EP3279434B1 (en) | Cooled gas turbine engine component with baffles | |
| RU2383421C1 (en) | Method to produce gas turbine axial compressor diffuser vanes | |
| JP6154664B2 (en) | Cell type wheel especially for pressure wave superchargers | |
| EP3173588B1 (en) | System and method for turbine diffuser | |
| RU2584622C1 (en) | Method of producing welded axisymmetric bodies of vessels operated under high pressure |