СТЕНКА ФРОНТА ЖАРОВОЙ ТРУБЫ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к турбомашиностроению, в частности к газотурбинным двигателям (ГТД), содержащим жаровые трубы.
Кольцевые жаровые трубы содержат стенки фронта с горелками, включающими воздушные завихрители и топливные форсунки. Для обеспечения ресурса стенки фронта - ее выполняют двустенной. Причем, внутреннюю стенку (со стороны зоны горения) часто выполняют состоящей из отдельных сегментов.
Известна конструкция стенки фронта жаровой трубы (патент №2468297, МПК F23R 3/34, опубл. 27.11.2012, в котором сегменты с бобышками («отражатели») жестко (заклепками) крепятся к наружной кольцевой стенке. Причем, для каждого сегмента, в зависимости от его размеров, количество заклепок может быть значительным.
Недостатком такой конструкции является:
- жесткое крепления сегмента к стенке в нескольких точках «зажимает» и не дает сегменту без напряжений воспринимать тепловые расширения относительно кольцевой стенки, что приводит к его дефектам, ограничивает ресурс и может привести к растрескиванию и разрушению сегмента.
Техническим результатом, на достижения которого направлена предлагаемая конструкция, является повышение надежности и устранение дефектов сегментов фронта, связанных с возникновением в них напряжений из-за невозможности свободных перемещений при тепловых расширениях.
Технический результат достигается тем, что в стенке фронта жаровой трубы камеры сгорания, содержащей кольцо стенки фронта с отверстиями и сегменты с бобышками, в отличие от известной между сегментом и кольцом стенки фронта расположена дистанционная втулка, один конец которой размещен в отверстии кольца стенки фронта, при этом данное отверстие в кольце стенки фронта, предназначенное для установки одной из бобышек, имеет круглую, удлиненную в радиальном направлении форму, позволяющую сегменту перемещаться относительно кольца стенки фронта только в радиальном направлении, а каждый сегмент содержит отверстия для постановки воздушных завихрителей. Дистанционная втулка может иметь Т-образную форму.
Данное решение поясняется чертежами, на которых представлено: фиг. 1 - продольный разрез кольцевой камеры сгорания со стенкой фронта; фиг. 2 - вид А; фиг. 3 - сечение Б-Б; фиг. 4 - элемент В; фиг. 5 - внешний вид сегмента стенки фронта.
На двигателе стенка фронта 1 кольцевой жаровой трубы 2 в составе камеры сгорания работает следующим образом (фиг. 1).
Сегмент 3 содержит (фиг. 2, фиг. 3) два отверстия для воздушных завихрителей 4, два боковых ребра 5, придающие ему необходимую жесткость, две резьбовые бобышки 6, служащие для крепления сегментов к кольцу стенки фронта 7 гайками 8, 9. Завернутая гайка 8 упирается в кольцо стенки фронта 7 и через кольцо 10 стягивает сегмент 3 и кольцо стенки фронта 7 (фиг. 3). При этом боковые ребра сегмента 5 упираются в кольцо стенки фронта 7.
Одной точкой сегмент 3 крепится с упором в кольцо стенки фронта 7. Имеется другая «подвижная» (без стыка сегмента со стенкой) точка крепления сегмента - через дистанционную втулку 11 между кольцом стенки 1 и сегментом 3. Завернутая крепежная гайка 9 упирается в торец дистанционной втулки 11, которая может иметь Т-образную форму, при этом имеются зазоры 12 и 13 дистанционной втулки 11 с кольцом стенки фронта 7 (фиг. 4). Таким образом, дистанционная втулка Т-образной формы располагается в отверстии стенки с зазором, что, при различных температурных расширениях кольца стенки фронта и сегмента, обеспечивает их взаимное перемещение без возникновения в них напряжений. Причем, необходимый для перемещения сегмента при его расширения на размер L зазор 13 - выполнен в радиальном от периферии к оси жаровой трубы направлении. При этом зазор 14 должен быть минимальным, обеспечивающий сборку, но ограничивающий перемещения (поворот) сегмента в окружном направлении. В результате, для ограничения перемещений сегмента в окружном направлении, а также его разворота, отверстие стенки имеет круглую, удлиненную в радиальном направлении форму, с обеспечением необходимого для тепловых расширений зазора в радиальном направлении и минимального зазора в окружном направлении. Стенка фронта жаровой трубы является разборной.
В работе материал сегмента имеет более высокую температуру, чем расположенное снаружи жаровой трубы кольцо стенки фронта, и при температурных расширениях сегмент может перемещаться относительно кольца стенки в пределах зазора 13 без возникновения в нем напряжений и, в тоже время, не теряя устойчивости.
В результате данная конструкция (с одним «жестким» - точка стыка сегмента и стенки фронта, и одним «подвижным» стыком - точка стыка через дистанционную втулку) позволяет обе точки разместить между горелок и выполнить сегмент на две горелки, что, за счет сокращения (в два раза) количества сегментов, повышает надежность и уменьшает нежелательные утечки воздуха через фронт в жаровую трубу за счет сокращения площади контакта ребер сегментов и кольца стенки фронта.
Таким образом, данное техническое решение позволяет повысить надежность, ресурс и ремонтопригодность стенки фронта в составе жаровой трубы.