RU2806420C1 - Фронтовое устройство жаровой трубы двухтопливной камеры сгорания - Google Patents
Фронтовое устройство жаровой трубы двухтопливной камеры сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2806420C1 RU2806420C1 RU2023112828A RU2023112828A RU2806420C1 RU 2806420 C1 RU2806420 C1 RU 2806420C1 RU 2023112828 A RU2023112828 A RU 2023112828A RU 2023112828 A RU2023112828 A RU 2023112828A RU 2806420 C1 RU2806420 C1 RU 2806420C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- injectors
- manifold
- annular
- channels
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к энергетике, устройствам для обеспечения сжигания топливо-воздушной смеси в камерах сгорания газотурбинных двигателей, работающих на газообразном и жидком видах топлива. Фронтовое устройство жаровой трубы двухтопливной камеры сгорания содержит головку кольцевую с наружным и внутренним топливными коллекторами, с равномерно расположенными по окружности наружного топливного коллектора штуцерами подвода газа во внутреннюю полость наружного коллектора и выполненными на головке кольцевой между коллекторами, концентрично и равномерно расположенными по окружности воздушными фигурными окнами подвода воздуха с центральными отверстиями и стойками крепления форсунок к головке кольцевой. В стойках выполнены сквозные каналы подвода топлива к форсункам. В середине головки кольцевой с внешней стороны организован полый кольцевой коллектор обтекаемой формы с каналами подвода топлива к форсункам, полый кольцевой коллектор размещен в диффузоре и имеет штуцер подвода топлива. Форсунки содержат две полости, одна из которых соединена с наружным и внутренним топливными коллекторами, заполняемыми газообразным топливом - газом, а другая - с каналами подвода топлива из полого кольцевого коллектора, заполняемого жидким топливом. Форсунки снабжены распылителем жидкого и распылителем газообразного топлива, форсунки наружного и внутреннего ряда в кольцевой головке разнесены относительно друг друга на расстояние 1,4 диаметра форсунки. Изобретение позволяет обеспечить возможность переключения с одного вида топлива на другой, равно распределенный расход воздуха к верхнему ряду форсунок и к нижнему ряду форсунок, отсутствие коксования жидкого топлива. 2 ил.
Description
Изобретение относится к энергетике, устройствам для обеспечения сжигания топливо-воздушной смеси в камерах сгорания газотурбинных двигателей работающих на газообразном и жидком видах топлива.
Известна кольцевая малоэмиссионная камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус с расположенной в нем кольцевой жаровой трубой, включающей две отстоящие друг от друга кольцевые оболочки, соединенные между собой в передней по потоку части жаровой трубы фронтовым устройством, систему подачи топлива, при этом фронтовое устройство снабжено горелочными модулями, расположенными в наружном и внутреннем концентричных рядах, каждый из которых снабжен топливной форсункой и осевым завихрителем воздуха, (патент РФ №2226652, МПК F23R 3/34, опубл. 2004 г.)
Недостатками известной кольцевой малоэмиссионной камеры сгорания являются:
- Не имеет возможности переключения с одного вида топлива на другой к примеру с газообразного (метан) на жидкое (дизельное)
- Не обеспечивает равнораспределенного расхода воздуха к верхнему ряду форсунок и к нижнему ряду форсунок.
- Не обеспечивает подогрев газа перед подачей в зону горения
- Не обеспечивает оптимальной темлонапряженности головки кольцевой из-за близкого расположения форсунок наружного и внутреннего ряда друг к другу.
Известна камера сгорания ГТД, по патенту на изобретение RU 2612231 содержащая внешний корпус, жаровую трубу и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и топливный коллектор, соединенный с плитой и установленный в полости перед форсуночной плитой, полость которого соединена с одной стороны с топливопроводом, а с другой топливными каналами с форсуночными модулями, содержащими струйную топливную форсунку и каналы подвода и закрутки воздуха.
Недостатками известной камера сгорания ГТД являются:
-Не имеет возможности переключения с одного вида топлива на другой к примеру с газообразного (метан) на жидкое (дизельное)
-Не обеспечивает равнораспределенного расхода воздуха к верхнему ряду форсунок и к нижнему ряду форсунок.
- Приводит к коксованию жидкого топлива из-за постоянного нагрева топливного коллектора
Из исследованного уровня техники выявлено техническое решение, совпадающее с заявленным техническим решением по совокупности признаков и достигаемому техническому результату по патенту на изобретение РФ №2499194 сущность заключается в том, что фронтовое устройство жаровой трубы кольцевой камеры сгорания, содержащее головку кольцевую с наружным и внутренним топливными коллекторами, с равномерно расположенными по окружности наружного топливного коллектора, штуцерами подвода газа во внутреннюю полость наружного коллектора и выполненными на головке кольцевой между коллекторами, концентрично и равномерно расположенными по окружности воздушными фигурными окнами, подвода воздуха, с центральными отверстиями и стойками крепления форсунок к головке кольцевой, при этом в стойках выполнены сквозные каналы подвода топлива к форсункам,
Известное техническое решение, также как и предыдущие аналоги:
-Не имеет возможности переключения с одного вида топлива на другой к примеру с газообразного (метан) на жидкое (дизельное)
-Не обеспечивает равнораспределенного расхода воздуха к верхнему ряду форсунок и к нижнему ряду форсунок.
- Не обеспечивает отсутствия коксования жидкого топлива
- Не обеспечивает оптимальной темлонапряженности головки кольцевой.
- Не обеспечивает подогрев газа перед подачей в зону горения
- Приводит к перегреву кольцевой головки.
Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно:
Обеспечение возможности переключения с одного вида топлива на другой к примеру с газообразного (метан) на жидкое (дизельное)
Обеспечение равнораспределенного расхода воздуха к верхнему ряду форсунок и к нижнему ряду форсунок.
Обеспечение отсутствия коксования жидкого топлива
Обеспечение оптимальной темлонапряженности головки кольцевой.
Обеспечение подогрева газа перед подачей в зону горения
Обеспечение отсутствия перегрева кольцевой головки.
Сущностью заявленного технического решения является, фронтовое устройство жаровой трубы двухтопливной камеры сгорания, содержащее головку кольцевую с наружным и внутренним топливными коллекторами, с равномерно расположенными по окружности наружного топливного коллектора, штуцерами подвода газа во внутреннюю полость наружного коллектора и выполненными на головке кольцевой между коллекторами, концентрично и равномерно расположенными по окружности воздушными фигурными окнами, подвода воздуха, с центральными отверстиями и стойками крепления форсунок к головке кольцевой, при этом в стойках выполнены сквозные каналы подвода топлива к форсункам.
Предложенное фронтовое устройство жаровой трубы двухтопливной камеры сгорания, характеризуется некоторыми конструктивными особенностями: что в середине головки кольцевой с внешней стороны организован полый кольцевой коллектор обтекаемой формы с каналами подвода топлива к форсункам, полый кольцевой коллектор размещен в диффузоре и имеет штуцер подвода топлива, форсунки содержат две полости одна из которых соединена с наружным и внутренним топливными коллекторами, а другая с каналами подвода топлива из полого кольцевого коллектора, форсунка снабжена распылителем жидкого и распылителем газообразного топлива, форсунки наружного и внутреннего ряда в кольцевой головке разнесены друг относительно друга на расстояние 1,4 диаметра форсунки.
Поставленная задача в целом достигается тем, что:
Для обеспечения возможности переключения с одного вида топлива на другой к примеру с газообразного (метан) на жидкое (дизельное) в середине головки кольцевой с внешней стороны организован полый кольцевой коллектор обтекаемой формы с каналами подвода топлива к форсункам и имеет штуцер подвода топлива, форсунки содержат две полости одна из которых соединена с наружным и внутренним топливными коллекторами заполняемыми газообразным топливом (газом), а другая с каналами подвода топлива из полого кольцевого коллектора заполняемого жидким топливом, форсунка снабжена распылителем жидкого и распылителем газообразного топлива:
Для обеспечения равнораспределенного расхода воздуха к верхнему ряду форсунок и к нижнему ряду форсунок полый кольцевой коллектор обтекаемой формы и размещен в диффузоре, что позволяет разделить воздушный поток на две части и равномерно направить на верхний и нижний ряд форсунок.
Для обеспечения отсутствия коксования жидкого топлива, его подача осуществлена в полый кольцевой коллектор размещен в диффузоре и имеет штуцер подвода топлива, что исключает воздействие высоких температур на жидкое топливо.
Для обеспечения оптимальной темлонапряженности головки кольцевой форсунки наружного и внутреннего ряда во фронтовом устройстве разнесены друг относительно друга на расстояние 1,4 диаметра форсунки.
Для обеспечения подогрева газа перед подачей в зону горения наружный и внутренний топливныме коллекторы заполняемые газообразным топливом (газом) установлены в кольцевой головке и взаимодействуют с высокими температурами зоны горения жаровой трубы.
Для обеспечения отсутствия перегрева кольцевой головки форсунки наружного и внутреннего ряда во фронтовом устройстве разнесены друг относительно друга на расстояние 1,4 диаметра форсунки, в середине головки кольцевой с внешней стороны организован полый кольцевой коллектор обтекаемой формы который размещен в диффузоре.
Заявляемое техническое решение поясняется двумя чертежами: На фиг. 1 представлен продольный разрез фронтовое устройство жаровой трубы двухтопливной камеры сгорания в двух сечениях; На фиг.2 форсунка двухтопливной камеры сгорания
Фронтовое устройство жаровой трубы двухтопливной камеры сгорания, содержащее головку кольцевую 1 с наружным 2 и внутренним 3 топливными коллекторами, с равномерно расположенными по окружности наружного топливного коллектора, штуцерами подвода газа 4 во внутреннюю полость наружного коллектора 2 и выполненными на головке кольцевой между коллекторами, концентрично и равномерно расположенными по окружности воздушными фигурными окнами 5 , подвода воздуха, с центральными отверстиями 6 и стойками крепления 7 форсунок 8 к головке кольцевой 1, при этом в стойках выполнены сквозные каналы подвода топлива 9 к форсункам 8.
Заявленная фронтовое устройство жаровой трубы двухтопливной камеры сгорания характеризуется наличием существенных конструктивных изменений по сравнению с известными аналогами, обеспечивающими конструкции возможность реализовать поставленные цели, а именно в середине головки кольцевой 1 с внешней стороны организован полый кольцевой коллектор 10 обтекаемой формы с каналами подвода топлива 11 к форсункам 8, полый кольцевой коллектор размещен в диффузоре 12 и имеет штуцер подвода топлива 13, форсунки 8 содержат две полости 14, 15 одна из которых соединена с наружным 2 и внутренним 3 топливными коллекторами заполняемыми газообразным топливом (газом), а другая с каналами подвода топлива 11 из полого кольцевого коллектора 10 заполняемого жидким топливом, форсунка 8 снабжена распылителем жидкого 16 и распылителем газообразного 17 топлива, форсунки 8 наружного и внутреннего ряда в кольцевой головке 1 разнесены друг относительно друга на расстояние 1,4 диаметра форсунки 8.
Основываясь на изложенном выше представляется возможным сделать выводы о достижении заявленных целей, а именно:
Обеспечена возможность переключения с одного вида топлива на другой к примеру с газообразного (метан) на жидкое (дизельное) чем, что в середине головки кольцевой с внешней стороны организован полый кольцевой коллектор обтекаемой формы с каналами подвода топлива к форсункам и имеет штуцер подвода топлива, форсунки содержат две полости одна из которых соединена с наружным и внутренним топливными коллекторами заполняемыми газообразным топливом (газом), а другая с каналами подвода топлива из полого кольцевого коллектора заполняемого жидким топливом, форсунка снабжена распылителем жидкого и распылителем газообразного топлива:
Обеспечено равнораспределение расхода воздуха к верхнему ряду форсунок и к нижнему ряду форсунок тем, что полый кольцевой коллектор обтекаемой формы и размещен в диффузоре, что позволяет разделить воздушный поток на две части и равномерно направить на верхний и нижний ряд форсунок.
Обеспечено отсутствие коксования жидкого топлива тем что, его подача осуществлена в полый кольцевой коллектор размещен в диффузоре и имеет штуцер подвода топлива, что исключает воздействие высоких температур на жидкое топливо.
Обеспечена оптимальная темлонапряженность головки кольцевой тем, что форсунки наружного и внутреннего ряда во фронтовом устройстве разнесены друг относительно друга на расстояние 1,4 диаметра форсунки.
Обеспечен подогрев газа перед подачей в зону горения тем, что наружный и внутренний топливныме коллекторы заполняемые газообразным топливом (газом) установлены в кольцевой головке и взаимодействуют с высокими температурами зоны горения жаровой трубы.
Обеспечено отсутствие перегрева кольцевой головки тем, что форсунки наружного и внутреннего ряда во фронтовом устройстве разнесены друг относительно друга на расстояние 1,4 диаметра форсунки, в середине головки кольцевой с внешней стороны организован полый кольцевой коллектор обтекаемой формы который размещен в диффузоре.
Таким образом, по сравнению с прототипом заявленное техническое решение обеспечивает в целом более эффективное использование по назначению, то есть заявленное техническое решение обеспечивает за счёт внесения конструктивных изменений в конструкцию фронтового устройства жаровой трубы двухтопливной камеры сгорания, а именно: обеспечена возможность переключения с одного вида топлива на другой к примеру с газообразного (метан) на жидкое (дизельное), обеспечено равнораспределение расхода воздуха к верхнему ряду форсунок и к нижнему ряду форсунок, обеспечено отсутствие коксования жидкого топлива, обеспечена оптимальная темлонапряженность головки кольцевой, обеспечен подогрев газа перед подачей в зону горения, обеспечено отсутствие перегрева кольцевой головки.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна» предъявляемому к изобретениям.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень» предъявляемому к изобретениям, т.к. не является очевидным для специалиста.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость» предъявляемому к изобретениям, т.к. конструкция апробирована в КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева и результаты испытаний показали реализацию поставленных целей.
Воздуха (Фиг.1.) подается в диффузор 12 и попадая на полый кольцевой коллектор обтекаемой формы разделяется на два потока, которые распределяются в концентрично и равномерно расположенные по окружности воздушные фигурные окнами 5, а далее в форсунки 8 верхнего и нижнего ряда.
Жидкое топливо подается в штуцер подвода топлива 13, заполняет полый кольцевой коллектор 10 обтекаемой формы, а затем через каналами подвода топлива 11 поступает в полость 15 форсунок 8 и выходит через распылитель 16 (Фиг.2.).
Газообразное топливо (газ) подается в штуцера подвода топлива 4, которое заполняет наружный 2 и внутренний 3 топливные коллектора, затем поступает через сквозные каналы подвода топлива 9 к полости 14 форсунок 8 и выходит через распылитель 17 (Фиг.2.).
Камера сгорания работает либо на одном виде топлива, либо на другом.
Claims (1)
- Фронтовое устройство жаровой трубы двухтопливной камеры сгорания, содержащее головку кольцевую с наружным и внутренним топливными коллекторами, с равномерно расположенными по окружности наружного топливного коллектора штуцерами подвода газа во внутреннюю полость наружного коллектора и выполненными на головке кольцевой между коллекторами, концентрично и равномерно расположенными по окружности воздушными фигурными окнами подвода воздуха с центральными отверстиями и стойками крепления форсунок к головке кольцевой, при этом в стойках выполнены сквозные каналы подвода топлива к форсункам, отличающееся тем, что в середине головки кольцевой с внешней стороны организован полый кольцевой коллектор обтекаемой формы с каналами подвода топлива к форсункам, полый кольцевой коллектор размещен в диффузоре и имеет штуцер подвода топлива, форсунки содержат две полости, одна из которых соединена с наружным и внутренним топливными коллекторами, заполняемыми газообразным топливом - газом, а другая - с каналами подвода топлива из полого кольцевого коллектора, заполняемого жидким топливом, форсунки снабжены распылителем жидкого и распылителем газообразного топлива, форсунки наружного и внутреннего ряда в кольцевой головке разнесены относительно друг друга на расстояние 1,4 диаметра форсунки.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2806420C1 true RU2806420C1 (ru) | 2023-10-31 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2821679C1 (ru) * | 2024-01-22 | 2024-06-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Двухтопливная камера сгорания |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU973892A1 (ru) * | 1978-11-15 | 1982-11-15 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Производственное Объединение "Невский Завод" Им.В.И.Ленина | Фронтовое устройство кольцевой камеры сгорани |
US5400968A (en) * | 1993-08-16 | 1995-03-28 | Solar Turbines Incorporated | Injector tip cooling using fuel as the coolant |
RU2226652C2 (ru) * | 2002-05-28 | 2004-04-10 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Камера сгорания газотурбинного двигателя |
RU2499194C1 (ru) * | 2012-03-27 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество Конструкторско-производственное предприятие "Авиамотор" | Фронтовое устройство жаровой трубы кольцевой камеры сгорания |
RU2612231C1 (ru) * | 2015-12-17 | 2017-03-03 | Николай Борисович Болотин | Камера сгорания гтд и форсуночный модуль |
RU2750402C1 (ru) * | 2020-08-25 | 2021-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Двухтопливная форсунка |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU973892A1 (ru) * | 1978-11-15 | 1982-11-15 | Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Производственное Объединение "Невский Завод" Им.В.И.Ленина | Фронтовое устройство кольцевой камеры сгорани |
US5400968A (en) * | 1993-08-16 | 1995-03-28 | Solar Turbines Incorporated | Injector tip cooling using fuel as the coolant |
RU2226652C2 (ru) * | 2002-05-28 | 2004-04-10 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Камера сгорания газотурбинного двигателя |
RU2499194C1 (ru) * | 2012-03-27 | 2013-11-20 | Открытое акционерное общество Конструкторско-производственное предприятие "Авиамотор" | Фронтовое устройство жаровой трубы кольцевой камеры сгорания |
RU2612231C1 (ru) * | 2015-12-17 | 2017-03-03 | Николай Борисович Болотин | Камера сгорания гтд и форсуночный модуль |
RU2750402C1 (ru) * | 2020-08-25 | 2021-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Двухтопливная форсунка |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2821679C1 (ru) * | 2024-01-22 | 2024-06-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Двухтопливная камера сгорания |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2660740C1 (ru) | Сжигающее устройство газотурбинной установки | |
US4342198A (en) | Gas turbine engine fuel injectors | |
JP5780697B2 (ja) | ガスタービン機関のための燃料ランス | |
CN106705121B (zh) | 燃气轮机燃烧器 | |
RU2015102141A (ru) | Парогазогенератор высокого давления с калильным воспламенением | |
JP2010085087A5 (ru) | ||
CN111828175B (zh) | 一种预燃加热装置及使用该装置的旋转爆震发动机 | |
CN101858597A (zh) | 低排放且抗回火的燃烧管及装置 | |
CN102563701A (zh) | 预混合喷嘴 | |
CN115789699A (zh) | 组合喷嘴燃烧室 | |
RU2746490C1 (ru) | Сжигающее устройство газотурбинной установки | |
CN106016363B (zh) | 一种点火器 | |
KR100679596B1 (ko) | 연소기,연소기구조체,및연료및공기혼합튜브 | |
RU2806420C1 (ru) | Фронтовое устройство жаровой трубы двухтопливной камеры сгорания | |
CN104595927B (zh) | 燃气轮机低热值燃料气燃烧室 | |
CN216431705U (zh) | 一种液体燃料炉 | |
JP2014145322A (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
UA98097C2 (ru) | Многоканальная горелка трубчатого типа газотурбинного двигателя с инжекторной газоподачей | |
RU2414649C2 (ru) | Камера сгорания газотурбинного двигателя | |
RU2395039C1 (ru) | Фронтовое устройство кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя | |
RU2821679C1 (ru) | Двухтопливная камера сгорания | |
RU2374560C1 (ru) | Запальное устройство | |
US4063872A (en) | Universal burner | |
RU151160U1 (ru) | Газожидкостная форсунка газотурбинного двигателя | |
RU220624U1 (ru) | Топливовоздушная горелка камеры сгорания газотурбинного двигателя |