ГАЗОЖИДКОСТНАЯ ФОРСУНКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к турбомашиностроению и может быть использована в топливных форсунках камер сгорания газотурбинных двигателей (ГТД), работающих на жидком и газообразном топливах.
Известна газожидкостная форсунка ГТД, содержащая корпус с размещенным в нем распылителем жидкого топлива, полый насадок, включающий входную часть, сопряженную с корпусом и выходную часть, при этом насадок снабжен отверстиями для подачи газообразного топлива (С.П. Изотов, В.В. Шашкин и др., «Авиационные ГТД в наземных установках», Л. «Машиностроение», 1984 Г., стр. 102, рис. 3.22). Топливо к распылителю жидкого топлива и газотопливным отверстиям подается через каналы, выполненные в корпусе форсунки.
Наиболее близкой является конструкция газожидкостной форсунки ГТД, содержащей корпус, с размещенным в нем распылителем жидкого топлива, полый насадок, включающий входную и выходную части, установленный снаружи корпуса и снабженный отверстиями для газообразного топлива, при этом входная часть насадка сопряжена с корпусом (патент РФ №104671, МПК F23D 11/38, опубл. 20.05.2011).
Недостатком конструкций обеих форсунок является близость расположения на торце форсунки жидкотопливного распылителя и отверстий для подачи газового топлива. В процессе работы на одном жидком топливе через «газовые» отверстия насадка возможно попадание жидкого топлива в трубопроводы газотопливного коллектора с последующим его возгоранием, что требует постоянной продувки газотопливных отверстий воздухом. При этом факел жидкого топлива под действием струй воздуха с периферии может сжиматься, что уменьшает зону обратных токов и соответственно может приводить к возникновению зон перегрева и прогару жаровой трубы и соплового аппарата турбины в следе за форсунками.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является исключение попадания жидкого топлива в газотопливные отверстия форсунки.
Технический результат достигается тем, что в газожидкостной форсунке газотурбинного двигателя, содержащей корпус, с размещенным в нем распылителем жидкого топлива, полый насадок, включающий входную и выходную части, установленный снаружи корпуса и снабженный отверстиями для газообразного топлива, при этом входная часть насадка сопряжена с корпусом, в отличие от известной, выходная часть насадка выполнена в виде усеченного конуса.
На фигуре показан продольный разрез газожидкостной форсунки.
Газожидкостная форсунка содержит корпус 1, с размещенным в нем распылителем жидкого топлива 2, полый насадок 3 с отверстиями 4 для газообразного топлива, установленный снаружи корпуса 1 и включающий входную 5 и выходную 6 части. Входная часть 5 насадка 3 сопряжена с корпусом 1. Выходная часть 6 насадка 3 выполнена в виде усеченного конуса. Насадок 3 снабжен тангенциальными каналами 7, сообщенные с источником воздуха (на чертеже не показано) и расположенные в радиальном направлении между отверстиями 4. В корпусе 1 форсунки имеются каналы 8 для подвода газообразного топлива к отверстиям 4 и канал 9 для подвода жидкого топлива к распылителю жидкого топлива 2. Головка форсунки располагается внутри завихрителя 10 жаровой трубы.
Газожидкостная форсунка работает следующим образом.
При работе на жидком топливе в форсунку подается топливо, которое выходит из распылителя 2 в виде топливного факела, имеющего приблизительно вид конуса, направленного на внутреннюю поверхность выходной части 6 насадка 3. Далее для подготовки топливовоздушной смеси в полость 11, образованной внутренней поверхностью выходной части 6 насадка 3, от компрессора ГТД через тангенциальные каналы 7 подается воздух. Предварительно подготовленная топливовоздушная смесь в виде факела поступает в полость завихрителя 10 жаровой трубы, куда также может быть подан воздух от компрессора, например, через тангенциальные пазы 12, выполненные в корпусе завихрителя 10. После чего окончательно подготовленная топливо-воздушная смесь поступает в зону горения 13 жаровой трубы.
При работе на газообразном топливе через каналы 8 корпуса форсунки топливный газ подается к отверстиям 4 полого насадка 3. Топливный газ из отверстий 4 поступает во внутреннюю полость завихрителя 10, где перемешивается с воздухом, поступающим из тангенциальных пазов 12. Дальше по тракту завихрителя 10 предварительно подготовленная смесь перемешивается с потоком воздуха, поступающим из сопла 14 насадка 3. После чего окончательно подготовленная топливовоздушная смесь поступает в зону горения 13 жаровой трубы.
Данное техническое решение позволяет обеспечить подвод жидкого и газообразного топлива в разные области завихрителя жаровой трубы, что исключает попадание жидкого топлива в газотопливные отверстия форсунки и, следовательно, отпадает необходимость их постоянной принудительной продувки.
Газожидкостные форсунки прошли испытания в составе установки полноразмерной камеры сгорания изделия СГТГ-8 на жидком и газообразном топливе, результаты которых подтверждают заявленные свойства. Данную конструкцию предполагается использовать в двухтопливных форсунках двигателях, разрабатываемых ОАО «НПО «Сатурн».