RU2786843C1 - Gas turbine engine - Google Patents
Gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786843C1 RU2786843C1 RU2022104088A RU2022104088A RU2786843C1 RU 2786843 C1 RU2786843 C1 RU 2786843C1 RU 2022104088 A RU2022104088 A RU 2022104088A RU 2022104088 A RU2022104088 A RU 2022104088A RU 2786843 C1 RU2786843 C1 RU 2786843C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- flame tube
- gas turbine
- annular
- holes
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к газотурбинным двигателям - ГТД.The invention relates to gas turbine engines - GTE.
Известен газотурбинный двигатель по патенту РФ на изобретение №2193099, МПК F02K 3/100, опубл. 20.11.2002 г.Known gas turbine engine according to the RF patent for invention No. 2193099, IPC
Этот газотурбинный двигатель содержит корпус, компрессор, турбину, основную камеру сгорания, соединенную воздушным трактом с компрессором.This gas turbine engine contains a casing, a compressor, a turbine, a main combustion chamber connected by an air path to the compressor.
Недостатки неравномерное окружное поле температуры на выходе из камеры сгорания и относительно низкая полнота сгорания.Disadvantages uneven circumferential temperature field at the outlet of the combustion chamber and relatively low combustion efficiency.
Известен газотурбинный двигатель по патенту РФ на изобретение №2562822, МПК F02K 7/16, опубл. 20.07.2015 г., прототип.Known gas turbine engine according to the RF patent for the invention No. 2562822, IPC
Этот ГТД содержит компрессор, камеру сгорания с жаровой трубой и форсунками, на форсуночной плите, жаровой трубой с внешним кожухом жаровой трубы, сообщающими внешний кольцевой зазор между внешним кожухом жаровой трубы и внешним корпусом камеры с полостью жаровой и турбину, содержащую как минимум одну ступень с сопловым аппаратом и рабочим колесом.This gas turbine engine contains a compressor, a combustion chamber with a flame tube and nozzles on the nozzle plate, a flame tube with an outer shell of the flame tube, communicating the outer annular gap between the outer shell of the flame tube and the outer casing of the chamber with a chamber of the flame and a turbine containing at least one stage with nozzle apparatus and impeller.
Применение кольцевой камеры сгорания имеет преимущества перед трубчатой и трубчато-кольцевой камерами:The use of an annular combustion chamber has advantages over tubular and tubular-annular chambers:
- меньше габариты камеры сгорания,- smaller dimensions of the combustion chamber,
- меньше ее вес,- less weight
- немного лучше температурное поле на выходе из камеры сгорания.- slightly better temperature field at the exit from the combustion chamber.
Недостаток: низкая полнота сгорания топлива в камере сгорания и эмиссия вредных веществ в выхлопных газах.Disadvantage: low completeness of fuel combustion in the combustion chamber and emission of harmful substances in exhaust gases.
Задачи создания изобретения повышение КПД двигателя и уменьшение окружной неравномерности температурного поля на выходе камеры сгорания.The objectives of the invention is to increase the efficiency of the engine and reduce the circumferential unevenness of the temperature field at the outlet of the combustion chamber.
Достигнутые технические результаты: повышение КПД двигателя и уменьшение окружной неравномерности температурного поля на выходе камеры сгорания.Achieved technical results: increasing the efficiency of the engine and reducing the circumferential unevenness of the temperature field at the outlet of the combustion chamber.
Решение указанных задач достигнуто в газотурбинном двигателе, содержащем входное устройство, компрессор, турбину, кольцевую камеру сгорания с форсунками, жаровую трубу, кольцевой зазор между внешним кожухом жаровой трубы и корпусом камеры сгорания, сообщающийся с полостью жаровой трубы, жаровая труба снабжена отверстиями для подачи охлаждающего воздуха, тем, что отверстия для подачи охлаждающего воздуха выполнены с отбортовками, жаровая труба снабжена карманами для подачи воздуха и выполнена с возможностью закрутки продуктов сгорания относительно продольной оси камеры сгорания, за счет одновременного размещения форсунок на форсуночной плите, отверстий для подачи охлаждающего воздуха и карманов под углом к плоскости, проходящей через продольную ось кольцевой камеры сгорания.The solution of these problems is achieved in a gas turbine engine containing an inlet device, a compressor, a turbine, an annular combustion chamber with nozzles, a flame tube, an annular gap between the outer casing of the flame tube and the combustion chamber housing, which communicates with the cavity of the flame tube, the flame tube is provided with holes for supplying cooling air, the fact that the holes for supplying cooling air are made with flanges, the flame tube is equipped with pockets for supplying air and is made with the possibility of swirling the combustion products relative to the longitudinal axis of the combustion chamber, due to the simultaneous placement of nozzles on the nozzle plate, holes for supplying cooling air and pockets at an angle to a plane passing through the longitudinal axis of the annular combustion chamber.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1…6, где:The essence of the invention is illustrated in Fig. 1…6, where:
на фиг. 1 приведена принципиальная схема газотурбинного двигателя,in fig. 1 shows a schematic diagram of a gas turbine engine,
на фиг. 2 приведена кольцевая камера сгорания,in fig. 2 shows an annular combustion chamber,
на фиг. 3 приведен вид А на фиг. 2,in fig. 3 shows view A in FIG. 2,
на фиг. 4 приведен вид В на фиг. 3,in fig. 4 shows view B in FIG. 3,
на фиг. 5 приведен разрез С - С на фиг. 2in fig. 5 shows section C-C in FIG. 2
на фиг. 6 приведен разрез D - D на фиг. 2in fig. 6 shows section D - D in FIG. 2
Перечень признаков, принятых в описании:The list of features accepted in the description:
входное устройство 1,
компрессор 2,
направляющий аппарат 3.
рабочее колесо компрессора 4,compressor impeller 4,
кольцевая камера сгорания 5,
жаровая труба 6,
внешний кожух 7,
внешний кольцевой зазор 8,external
корпус камеры 9,
полость жаровой трубы 10.the cavity of the
форсуночная плита 11,
форсунка 12
коллектор 13,
топливная система 14,
турбина 15,
сопловой аппарат 16,
рабочее колесо турбины 17,
выхлопное устройство 18.
полость 19,
вал 20,
опора 21,
отверстия для подачи охлаждающего воздуха 22,holes for cooling
отбортовка 23,
карман 24,
перфорация 25,
отверстия для подачи воздуха 26.
Предложенный газотурбинный двигатель - ГТД повышенной экономичности содержит входное устройство 1, компрессор 2 с направляющими аппаратами 3 и рабочими колесами компрессора 4, кольцевую камеру сгорания 5 с жаровой трубой 6 с внешним кожухом 7 жаровой трубы 6, сообщающими внешний кольцевой зазор 8 между внешним кожухом 7 жаровой трубы 6 и корпусом камеры 9 с полостью жаровой трубы 10.The proposed gas turbine engine - gas turbine engine of increased efficiency contains an
На входном торце жаровой трубы 6 установлена форсуночная плита 11 с форсунками 12 и коллектором 13, к входу которого присоединена топливная система 14.At the inlet end of the
К выходу из кольцевой камеры сгорания 5 присоединена турбина 15, содержащая, как минимум одну ступень с сопловым аппаратом 16 и рабочим колесом турбины 17.A
К выходу турбины 15 присоединено выхлопное устройство 18.An
Воздушный тракт включает входное устройство 1 и полость 19 между компрессором 2 и кольцевой камерой сгорания 5.The air path includes an
Вал 20, соединяет рабочие колеса компрессора 4 и рабочее колесо турбины 17 и установлен на опорах 21. Опор 21 может быть более двух.Shaft 20 connects compressor impellers 4 and
На жаровой трубе 6 выполнены отверстия для подачи охлаждающего воздуха 22 с отбортовками 23 и карманы 24 для заброса охлаждающего воздуха внутрь жаровой трубы 6 на значительную глубину. Отбортовки 23 отверстий для подачи охлаждающего воздуха 22 предназначены для создания направления охлаждающего воздуха с целью его закрутки вдоль оси 00 кольцевой камеры сгорания 4. На карманах 24 выполнена перфорация 25 для их охлаждения.On the
На фиг. 2 приведена кольцевая камера сгорания.In FIG. 2 shows an annular combustion chamber.
На фиг. 3 приведен вид А форсунки 12.In FIG. 3 shows view A of
На фиг. 4 приведен вид В на форсунки 12 и форсуночной плиты 11. Форсуночная плита 11 выполнена ступенчатой с внутренней стороны, а форсунки 12 установлены таким образом, чтобы их оси О1О1 были наклонены к продольной оси камеры сгорания OO на угол ϕ. Оптимальный угол наклона ϕ=30…60°.In FIG. 4 shows view B of the
На фиг. 5 приведен разрез С-С отверстий для подачи охлаждающего воздуха 22. На фиг. 4 видно, что воздух, проходящий через отверстия для подачи охлаждающего воздуха 22 закручивается вдоль внутренней стенки внешнего кожуха 7. Это достигнуто выполнением отбортовок 23 под углом ϕ1 к продольной оси кольцевой камеры сгорания OO.In FIG. 5 shows a section C-C of the holes for supplying
Но продукты сгорания внутри кольцевой камеры сгорания 5 не закручиваются.But the combustion products inside the
Оптимальный угол установки отбортовок к плоскости OO, проходящей через продольную ось кольцевой камеры сгорания ϕ1=30…60°.The optimal installation angle of the flanges to the plane OO passing through the longitudinal axis of the annular combustion chamber ϕ 1 =30...60°.
На фиг. 6 приведен вариант закрутки продуктов сгорания во всем объеме кольцевой камеры сгорания 5. Это достигнуто применением карманов 24, значительно выступающих внутрь жаровой трубы 6 и оси которых наклонены к плоскостям, проходящим через продольную ось кольцевой камеры сгорания OO под углом ϕ2.In FIG. Figure 6 shows a variant of swirling the combustion products in the entire volume of the
Оптимальный угол установки карманов 24 к плоскости, проходящей через продольную ось OO кольцевой камеры ϕ2=7…30°The optimal installation angle of the
РАБОТА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯGAS TURBINE ENGINE OPERATION
При запуске газотурбинного двигателя (фиг. 1…6) стартером (не показан) раскручивают вал 20, который раскручивает рабочие колеса компрессора 4.When the gas turbine engine is started (Fig. 1…6), the starter (not shown) spins the
Топливный газ при запуске ГТД поступает в топливный коллектор 13 и далее в форсунки 12 (фиг. 1).When starting the gas turbine engine, fuel gas enters the
Форсунки 12 выполнены топливо-воздушными и воздух, необходимый для горения, поступает через отверстия для подачи воздуха 26, выполненные в форсуночной плите 11.The
Воздух для охлаждения жаровой трубы 6 проходит также через отверстия для подачи охлаждающего воздуха 22 с отбортовками 23. Основная часть воздуха поступает через карманы 24 на значительную глубину внутрь жаровой трубы 6 и тоже закручивается. Перфорация 25 предназначена для создания пленочного охлаждения самих карманов 24.The air for cooling the
Все средства закручивания закручивают воздух и продукты сгорания в кольцевой камере сгорания 5 в одну сторону. Это улучшит процесс горения и повысит полноту сгорания и уменьшит эмиссию вредных веществ.All swirl means swirl the air and combustion products in the
Кроме того, уменьшится окружная неравномерность температурного поля на выходе из кольцевой камеры сгорания.In addition, the circumferential unevenness of the temperature field at the outlet of the annular combustion chamber will decrease.
Значительная закрутка потока относительно продольной оси OO кольцевой камеры сгорания позволит упростить конструкцию первого соплового аппарата турбины и, при необходимости, отказаться от его охлаждения, например применив керамику.Significant swirling of the flow relative to the longitudinal axis OO of the annular combustion chamber will simplify the design of the first turbine nozzle apparatus and, if necessary, refuse to cool it, for example, by using ceramics.
Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:
- повысить полноту сгорания топлива в камере сгорания,- increase the completeness of fuel combustion in the combustion chamber,
- уменьшить эмиссию вредных веществ,- reduce the emission of harmful substances,
- снизить окружную неравномерность температурного поля на выходе из кольцевой камеры сгорания за счет закрутки продуктов сгорания в кольцевой камере сгорания предложенными средствами,- reduce the circumferential non-uniformity of the temperature field at the outlet of the annular combustion chamber by swirling the combustion products in the annular combustion chamber by the proposed means,
- упростить конструкцию первого соплового аппарата турбины и при необходимости отказаться от его охлаждения, например, применив керамику.- simplify the design of the first turbine nozzle apparatus and, if necessary, refuse to cool it, for example, by using ceramics.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2786843C1 true RU2786843C1 (en) | 2022-12-26 |
Family
ID=
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3099134A (en) * | 1959-12-24 | 1963-07-30 | Havilland Engine Co Ltd | Combustion chambers |
RU2493492C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber and nozzle module |
RU2493495C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
RU2562822C2 (en) * | 2014-01-09 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Спектралазер" | Aircraft gas turbine engine and method of its speedup |
US9151223B2 (en) * | 2010-06-15 | 2015-10-06 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gas turbine combustion chamber arrangement of axial type of construction |
US9151501B2 (en) * | 2011-07-28 | 2015-10-06 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gas turbine centripetal annular combustion chamber and method for flow guidance |
RU2581267C2 (en) * | 2013-11-12 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Device for combustion chamber with adjustable swirler for micro gas turbine engine, where turbine and compressor are turbo compressor of ice |
RU2614305C2 (en) * | 2011-08-26 | 2017-03-24 | Турбомека | Combustion chamber wall |
RU2620187C1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-05-23 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3099134A (en) * | 1959-12-24 | 1963-07-30 | Havilland Engine Co Ltd | Combustion chambers |
US9151223B2 (en) * | 2010-06-15 | 2015-10-06 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gas turbine combustion chamber arrangement of axial type of construction |
US9151501B2 (en) * | 2011-07-28 | 2015-10-06 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gas turbine centripetal annular combustion chamber and method for flow guidance |
RU2614305C2 (en) * | 2011-08-26 | 2017-03-24 | Турбомека | Combustion chamber wall |
RU2493492C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber and nozzle module |
RU2493495C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
RU2581267C2 (en) * | 2013-11-12 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Device for combustion chamber with adjustable swirler for micro gas turbine engine, where turbine and compressor are turbo compressor of ice |
RU2562822C2 (en) * | 2014-01-09 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Спектралазер" | Aircraft gas turbine engine and method of its speedup |
RU2620187C1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-05-23 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2619963C2 (en) | Tangential combustion chamber with vaneless turbine for gas turbine engine | |
US3958413A (en) | Combustion method and apparatus | |
RU2605164C2 (en) | Fuel nozzles unit and unit of combustion chamber | |
US8082739B2 (en) | Combustor exit temperature profile control via fuel staging and related method | |
US7712314B1 (en) | Venturi cooling system | |
JP5795716B2 (en) | Gas turbine engine steam injection manifold | |
RU2626887C2 (en) | Tangential annular combustor with premixed fuel and air for use on gas turbine engines | |
RU2014110628A (en) | TUBULAR-RING COMBUSTION CHAMBER WITH STEPS AND TANGENTIAL FUEL AND AIR INJECTORS FOR USE IN GAS-TURBINE ENGINES | |
JPH11230548A (en) | Improved convectionally-cooled, singe-stage, complete premixing system of combustor where air-fuel ratio is controllable | |
IL37737A (en) | Annular slot combustor | |
US11236908B2 (en) | Fuel staging for rotating detonation combustor | |
US2646664A (en) | Annular fuel vaporizer for gas turbine engines | |
RU2014110631A (en) | TUBULAR-RING COMBUSTION CAMERA WITH TANGENTALLY DIRECTED INJECTORS FOR FUEL-AIR MIXTURE DESIGNED FOR A GAS-TURBINE ENGINE | |
US20210278085A1 (en) | Fuel Injector Flow Device | |
US8413446B2 (en) | Fuel injector arrangement having porous premixing chamber | |
RU2660729C2 (en) | Combustion chamber for turbine engine with uniform air intake through the fuel injection system | |
CN110345512A (en) | Gas-turbine unit | |
RU2786843C1 (en) | Gas turbine engine | |
US11022309B2 (en) | Combustor, and gas turbine including the same | |
CN110168205B (en) | Gas turbine engine | |
US3267676A (en) | Fuel burner structure | |
US5058374A (en) | Injector | |
RU2783576C1 (en) | Annular combustion chamber of a gas turbine engine | |
RU2625076C1 (en) | Combustion chamber of gas turbine engine and means of air activation | |
RU2818793C1 (en) | Annular combustion chamber of a gas turbine engine and a method of adjusting the operating mode of the annular combustion chamber of a gas turbine engine |