RU2791175C1 - Gas turbine engine combustion chamber - Google Patents

Gas turbine engine combustion chamber Download PDF

Info

Publication number
RU2791175C1
RU2791175C1 RU2022120679A RU2022120679A RU2791175C1 RU 2791175 C1 RU2791175 C1 RU 2791175C1 RU 2022120679 A RU2022120679 A RU 2022120679A RU 2022120679 A RU2022120679 A RU 2022120679A RU 2791175 C1 RU2791175 C1 RU 2791175C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
fuel
gas turbine
flame tube
combustion
Prior art date
Application number
RU2022120679A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Вадимович Коцюбинский
Original Assignee
Акционерное общество "ОДК-Климов"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "ОДК-Климов" filed Critical Акционерное общество "ОДК-Климов"
Application granted granted Critical
Publication of RU2791175C1 publication Critical patent/RU2791175C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: aircraft engine construction.
SUBSTANCE: invention relates to aircraft engine construction, in particular to gas turbine engines with combustion chambers with radial fuel supply via a sawing disc on the rotor shaft. A gas turbine engine annular combustion chamber contains a casing, a flame tube with a number of apertures for supplying air in the combustion zone and a mixing zone for reducing gas temperature before the turbine atomizing disk on the fuel supply rotor shaft, an ignition plug, an annular collector connected via a pipe to the connector of additional air in an atomizing disk cavity is installed in the basis of a flame tube.
EFFECT: invention provides possibility to reduce engine starting time by means of quality fuel atomizing and mixing with additional air (or oxygen) in the ignition zones, and stabilizing fuel-air mixture combustion during engine starting.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности, к газотурбинным двигателям с камерами сгорания с радиальным подводом топлива через распыливающий диск на валу ротора.The invention relates to the field of aircraft engine building, in particular, to gas turbine engines with combustion chambers with radial fuel supply through a spray disc on the rotor shaft.

Процессы смесеобразования в камерах сгорания газотурбинных двигателей существенно влияют на процесс запуска, организацию горения, надежность и экономичность работы камер сгорания, температурный режим отдельных элементов горячей части двигателей.The processes of mixture formation in the combustion chambers of gas turbine engines significantly affect the start-up process, the organization of combustion, the reliability and efficiency of the combustion chambers, the temperature regime of individual elements of the hot part of the engines.

Известна конструкция кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя с радиальным подводом топлива через распыливающий диск на валу ротора, включающая корпус, жаровую трубу с рядами отверстий для подвода воздуха в зону горения, отверстий для снижения температуры газа перед турбиной и электрическую свечу зажигания, расположенную на корпусе камеры сгорания [1]. Для увеличения высотности и улучшения запуска к свече подается кислород [2].A well-known design of the annular combustion chamber of a gas turbine engine with a radial supply of fuel through a spray disk on the rotor shaft, including a housing, a flame tube with rows of holes for supplying air to the combustion zone, holes for reducing the gas temperature in front of the turbine and an electric spark plug located on the combustion chamber housing [1]. To increase altitude and improve launch, oxygen is supplied to the candle [2].

Недостатком описанной кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя с радиальным подводом топлива является процесс запуска, при этом электрическая свеча, установленная на корпусе, поджигает топливовоздушную смесь, которая на начальном этапе при подаче кислорода горит только в зоне расположения свечей и свободно выходит через сопловой аппарат турбины. По мере прогрева продуктов сгорания фронт пламени от свечей расширяется и опускается к распыливающему диску на валу ротора и устойчиво стабилизируется в зоне вихрей, образующихся за поперечными струями воздуха из ближних к валу отверстий подвода воздуха в жаровую трубу. Однако при отрицательных температурах и пониженном давлении воздуха на входе в двигатель время запуска и устойчивой стабилизации горения увеличивается и не укладывается в заданные нормы.The disadvantage of the described annular combustion chamber of a gas turbine engine with a radial fuel supply is the starting process, while an electric candle mounted on the body ignites the air-fuel mixture, which at the initial stage, when oxygen is supplied, burns only in the area of the candles and freely exits through the turbine nozzle apparatus. As the combustion products warm up, the flame front from the candles expands and descends to the atomizing disk on the rotor shaft and stably stabilizes in the zone of vortices formed behind the transverse air jets from the air supply holes closest to the shaft into the flame tube. However, at negative temperatures and reduced air pressure at the engine inlet, the start-up time and stable combustion stabilization increase and do not fit into the specified norms.

Задачей и техническим результатом изобретения является снижение времени запуска двигателя за счет создания качественного распыливания топлива и смешения с дополнительным воздухом (или кислородом) на выходе из распыливающего диска в зону стабилизации горения.The objective and technical result of the invention is to reduce the engine start time by creating high-quality fuel atomization and mixing with additional air (or oxygen) at the exit from the atomizing disk to the combustion stabilization zone.

Поставленная задача решается тем, что в основании жаровой трубы установлена кольцевая втулка с коллектором подвода топлива в распыливающий диск, имеющая каналы подачи дополнительного воздуха (или кислорода) от отдельного трубопровода со штуцером в полость распыливающего диска для создания перепада воздуха на его отверстиях-форсунках и улучшения распыливания топлива в зоне стабилизации пламени на ближайших к валу поперечных отверстиях подвода воздуха в жаровой трубе.The problem is solved by the fact that at the base of the flame tube there is an annular bushing with a manifold for supplying fuel to the atomizing disk, which has channels for supplying additional air (or oxygen) from a separate pipeline with a fitting into the cavity of the atomizing disk to create an air differential on its injector holes and improve atomization of fuel in the flame stabilization zone at the transverse air supply holes closest to the shaft in the flame tube.

Сущность изобретения поясняется чертежом камеры сгорания газотурбинного двигателя (Фиг. 1), гдеThe essence of the invention is illustrated by the drawing of the combustion chamber of a gas turbine engine (Fig. 1), where

1 - корпус камеры сгорания;1 - housing of the combustion chamber;

2 - наружная обечайка жаровой трубы;2 - outer shell of the flame tube;

3 - свеча зажигания;3 - spark plug;

4 - коллектор подвода топлива;4 - fuel supply manifold;

5 - распыливающий диск;5 - spray disc;

6 - отверстия для стабилизации пламени за струями воздуха;6 - holes for stabilizing the flame behind the air jets;

7 - внутренняя обечайка жаровой трубы;7 - inner shell of the flame tube;

8 - кольцевая втулка для подвода топлива и дополнительного воздуха (или кислорода).8 - annular sleeve for supplying fuel and additional air (or oxygen).

9 - штуцер подвода дополнительного воздуха (или кислорода);9 - fitting for supplying additional air (or oxygen);

10 - трубопровод;10 - pipeline;

11 - отверстия для подвода воздуха к основанию жаровой трубы;11 - holes for air supply to the base of the flame tube;

12 - зона стабилизации пламени.12 - flame stabilization zone.

Камера сгорания включает корпус 1, наружную обечайку 2 жаровой трубы, свечу зажигания 3, коллектор подвода топлива 4, распыливающий диск 5 на валу ротора, отверстия 6 на внутренней обечайке 7 жаровой трубы для стабилизации пламени на струях воздуха, кольцевую втулку 8 для подвода топлива и дополнительного воздуха (или кислорода) в полость распыливающего диска при запуске.The combustion chamber includes a housing 1, an outer shell 2 of the flame tube, a spark plug 3, a fuel supply manifold 4, a spray disc 5 on the rotor shaft, holes 6 on the inner shell 7 of the flame tube for stabilizing the flame on air jets, an annular sleeve 8 for supplying fuel and additional air (or oxygen) into the cavity of the spray disc at startup.

В кольцевой коллектор втулки 8 дополнительный воздух (или кислород) поступает через штуцер 9 и трубопровод 10, аналогичные топливной магистрали к коллектору 4, и выходит в полость распыливающего диска, создавая перепад на его отверстиях-форсунках, способствующий качественному распыливанию топлива и организации топливо-воздушной смеси. В наружной обечайке 2 жаровой трубы выполнены отверстия 11 подвода воздуха к распыливающему диску 5. За струями воздуха из отверстий 6 в вихрях образуется зона стабилизации пламени 12.Additional air (or oxygen) enters the annular manifold of the bushing 8 through the fitting 9 and the pipeline 10, similar to the fuel line to the manifold 4, and exits into the cavity of the atomizing disc, creating a difference in its nozzle holes, which contributes to high-quality atomization of the fuel and the organization of the fuel-air mixtures. In the outer shell 2 of the flame tube, holes 11 are made for supplying air to the atomizing disk 5. Behind the air jets from the holes 6, a flame stabilization zone 12 is formed in the vortices.

При запуске двигателя в корпусе камеры сгорания 1 в основании жаровой трубы между обечайками 2 и 7, через отверстия 6 и 11 подается расход основного воздуха из компрессора и начинается подача дополнительного воздуха (или кислорода) через штуцер 9 и трубопровод 10 в кольцевой коллектор втулки 8 в полость распыливающего диска 5 для смешения с топливом, которое через коллектор 4 также подается внутрь распыливающего диска 5. Через отверстия во вращающемся распыливающем диске 5 топливо радиально разбрасывается и за счет перепада дополнительного воздуха (или кислорода) на его отверстиях-форсунках создается качественное распыливание и смешение топлива с воздухом. С помощью свечи зажигания 3, установленной на корпусе камеры сгорания 1, производится воспламенение топливовоздушной смеси, которое за счет качества распыливания смеси распространяется в зону стабилизации пламени 12, образованную за струями основного воздуха, поступающего поперечно через отверстия 6 в нижней обечайке 7 жаровой трубы.When the engine is started in the combustion chamber housing 1 at the base of the flame tube between shells 2 and 7, through holes 6 and 11 the main air flow from the compressor is supplied and additional air (or oxygen) is supplied through fitting 9 and pipeline 10 into the annular manifold of bushing 8 in the cavity of the atomizing disc 5 for mixing with fuel, which is also fed through the manifold 4 into the atomizing disc 5. Through the holes in the rotating atomizing disc 5, the fuel is radially scattered and due to the difference of additional air (or oxygen) on its nozzle holes, high-quality atomization and mixing is created fuel with air. With the help of a spark plug 3 installed on the body of the combustion chamber 1, the air-fuel mixture is ignited, which, due to the quality of the atomization of the mixture, propagates into the flame stabilization zone 12 formed behind the jets of the main air flowing transversely through the holes 6 in the lower shell 7 of the flame tube.

Таким образом, кольцевая втулка 8, связанный через трубопровод 9 со штуцером 10 для подачи дополнительного воздуха (или кислорода), позволяет при запуске двигателя создать качественную топливовоздушную смесь в камере сгорания и зоне стабилизации пламени на начальном этапе запуска, чем сокращает время выхода на заданный режим.Thus, the annular sleeve 8, connected through the pipeline 9 with the fitting 10 for supplying additional air (or oxygen), allows, when starting the engine, to create a high-quality air-fuel mixture in the combustion chamber and the flame stabilization zone at the initial stage of starting, which reduces the time to reach the set mode .

ЛитератураLiterature

1. Пчелкин Ю.М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Турбиностроение». - 3-е изд. Перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1984 - 280 с., ил.1. Pchelkin Yu.M. Combustion chambers of gas turbine engines: A textbook for university students studying in the specialty "Turbine Engineering". - 3rd ed. Revised and additional - M.: Mashinostroenie, 1984 - 280 p., ill.

2. Иноземцев А.А. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок: учеб. / А.А. Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий. - М.: «Машиностроение», 2008.2. Inozemtsev A.A. Fundamentals of designing aircraft engines and power plants: textbook. / A.A. Inozemtsev, M.A. Nikhhamkin, V.L. Sandratsky. - M.: "Engineering", 2008.

Claims (1)

Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, включающая корпус, жаровую трубу с рядами отверстий для подвода воздуха в зону горения и зону смешения для снижения температуры газа перед турбиной, распыливающий диск на валу ротора для подачи топлива, свечу зажигания, отличающаяся тем, что в основании жаровой трубы установлен кольцевой коллектор, соединенный через трубопровод со штуцером подачи дополнительного воздуха в полость распыливающего диска.An annular combustion chamber of a gas turbine engine, including a housing, a flame tube with rows of holes for supplying air to the combustion zone and a mixing zone to reduce the gas temperature in front of the turbine, a spray disk on the rotor shaft for supplying fuel, a spark plug, characterized in that at the base of the flame tube an annular collector is installed, connected through a pipeline with a fitting for supplying additional air to the cavity of the atomizing disc.
RU2022120679A 2022-07-27 Gas turbine engine combustion chamber RU2791175C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2791175C1 true RU2791175C1 (en) 2023-03-03

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB853109A (en) * 1956-03-26 1960-11-02 Power Jets Res & Dev Ltd Combustion system
RU2117874C1 (en) * 1993-02-03 1998-08-20 Грехнев Владимир Александрович Gas-turbine engine annular combustion chamber
RU2328658C2 (en) * 2005-06-08 2008-07-10 Валентин Григорьевич Костогрыз Gas turbine plant combustion chamber
RU174790U1 (en) * 2017-03-06 2017-11-02 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" DEVICE FOR SPRAYING FUEL IN THE COMBUSTION CHAMBER OF A GAS TURBINE ENGINE
RU2773718C2 (en) * 2020-10-20 2022-06-08 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" Combustion chamber of a gas turbine engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB853109A (en) * 1956-03-26 1960-11-02 Power Jets Res & Dev Ltd Combustion system
RU2117874C1 (en) * 1993-02-03 1998-08-20 Грехнев Владимир Александрович Gas-turbine engine annular combustion chamber
RU2328658C2 (en) * 2005-06-08 2008-07-10 Валентин Григорьевич Костогрыз Gas turbine plant combustion chamber
RU174790U1 (en) * 2017-03-06 2017-11-02 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" DEVICE FOR SPRAYING FUEL IN THE COMBUSTION CHAMBER OF A GAS TURBINE ENGINE
RU2773718C2 (en) * 2020-10-20 2022-06-08 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" Combustion chamber of a gas turbine engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3948083B1 (en) Staged igniter for a gas turbine combustor and method of operataing the same
US4112676A (en) Hybrid combustor with staged injection of pre-mixed fuel
CN106796031B (en) Torch type igniter
RU2013157399A (en) COMBUSTION SYSTEMS AND COMPONENTS COMBUSTION SYSTEMS OF ROTARY DIRECT-FLOW AIR-REACTIVE ENGINES
US8006500B1 (en) Swirl combustor with counter swirl fuel slinger
EP4019838B1 (en) Torch ignitor sytem for a combustor of a gas turbine engine and method of operating the same
RU2014110628A (en) TUBULAR-RING COMBUSTION CHAMBER WITH STEPS AND TANGENTIAL FUEL AND AIR INJECTORS FOR USE IN GAS-TURBINE ENGINES
RU2014110631A (en) TUBULAR-RING COMBUSTION CAMERA WITH TANGENTALLY DIRECTED INJECTORS FOR FUEL-AIR MIXTURE DESIGNED FOR A GAS-TURBINE ENGINE
US3092964A (en) Method of relighting in combustion chambers
US5010728A (en) Solid fuel turbine engine
RU2791175C1 (en) Gas turbine engine combustion chamber
RU2755240C2 (en) Burner for combustion chamber of gas turbine power plant, combustion chamber of gas turbine power plant containing such burner, and gas turbine power plant containing such combustion chamber
US3124933A (en) Leroy stram
US20160040599A1 (en) Combustion system, apparatus and method
JPH0633754B2 (en) Engine warm-up device
RU173530U1 (en) Powerplant hypersonic aircraft
RU131419U1 (en) GAS-TURBINE ENGINE COMBUSTION CHAMBER IGNITOR
KR100858964B1 (en) Reer burning device for small jet engine using torch
RU2624682C1 (en) Annular combustion chamber of gas turbine engine and method of working process implementation
RU217752U1 (en) Device for ignition of the combustion chamber of a gas turbine engine
RU2227247C2 (en) Device for fuel combustion
RU2269019C2 (en) Method of operation of starting torch igniter
RU2770376C1 (en) Pulsed cumulative rocket engine
US4063872A (en) Universal burner
RU218632U1 (en) Low-emission combustion chamber of a gas turbine engine