ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА ГТД

Полезная модель относится к турбомашиностроению, в частности, к авиадвигателестроению, и может найти применение в топливных форсунках камер сгорания газотурбинных двигателей (ГТД).
Известна топливная форсунка камеры сгорания ГТД, содержащая корпус распылителей, который охвачен кожухом с образованием торцевого зазора, сообщенного с источником воздуха (М.Масленников, «Авиационные газотурбинные двигатели», Москва, «Машиностроение», 1975 г., стр.517, рис.18.6).
В данной топливной форсунке воздух, поступающий в зазор между корпусом распылителей и кожухом предназначен для удаления нагара с распылителя и обдувает распылитель в радиальном направлении от периферии к центру.
Такое направление движения воздуха отрицательно влияет на распыливание топлива - топливный факел сжимается и уменьшается угол конуса распыла. На режимах запуска это приводит к задержке или полному отсутствию розжига, а на основных режимах работы уменьшает зону обратных токов и соответственно уменьшает диапазон устойчивой работы камеры сгорания на пониженных режимах работы.
Известна также топливная форсунка камеры сгорания ГТД, корпус распылителей которой охвачен кожухом с образованием торцевого зазора, сообщенного с источником воздуха.
В торцевом зазоре между корпусом распылителей и кожухом расположена кольцевая проставка, которая перекрывает выход воздуха к распылителю. На торце кожуха вокруг наружного диаметра кольцевой проставки выполнены отверстия для прохода воздуха к наружной поверхности кожуха (патент ФРГ №2160675, МПК F 02 C 3/14, заявл. 15.12.70, опубл. 29.06.72 г.).
Недостатком этой конструкции является то, что воздух из отверстий в кожухе обдувает его торец, но не поступает к распылителю, так как выход из торцевого зазора закрыт кольцевой проставкой. Поэтому нагар удаляется только с торца кожуха и не удаляется с распылителя. На распылителе образуются отложения нагара. Отложения нагара деформируют топливный факел, ухудшают качество и равномерность распыливания топлива, тем самым снижают надежность розжига камеры сгорания при запуске ГТД, и могут приводить к прогару жаровой трубы и соплового аппарата турбины на рабочих режимах.
В такой конструкции форсунки отсутствует отрицательное влияние воздуха на топливный факел, но также отсутствует эффект пневмораспыла топлива за счет обдува воздухом топливного факела, что ведет к увеличению размера капель распыливаемого топлива и снижению полноты его сгорания.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение удаления нагара с распылителей форсунки, что повышение надежность розжига камеры сгорания при запуске ГТД, расширяет диапазон ее устойчивой работы, повышает полноту сгорания топлива, а также обеспечение эффекта пневмораспыла топлива, что повышает полноту его сгорания.
Заявляемый технический результат достигается тем, что топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус распылителей и кожух, охватывающий корпус распылителей с образованием торцевого зазора, сообщенного с источником воздуха, а также кольцевую проставку, расположенную в зазоре.
Новым в полезной модели является то, что в кольцевой проставке выполнены тангенциальные каналы.
На прилагаемых чертежах изображено:
фиг.1 - топливная форсунка, общий вид;
фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.
Топливная форсунка камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус 1 распылителей 2 и кожух 3, охватывающий корпус 1 распылителей 2 с образованием торцевого зазора 4, который сообщен с источником воздуха-компрессора (на чертеже не показан) через радиальный зазор 5, зазоры 4 и 5 сообщены между собой
В торцевом зазоре 4 расположена кольцевая проставка 6, в которой выполнены тангенциальные каналы 7.
Кольцевая проставка 6 может быть неподвижно соединена с корпусом 1 распылителей 2 или с кожухом 3 или с тем и другим.
Форсунка работает следующим образом.
В форсунку камеры сгорания ГТД подается топливо, которое выходит из распылителей 2 в виде топливного факела 8, имеющего приблизительно вид конуса. Воздух подается от компрессора ГТД в радиальный 5 и торцевой 4 зазоры и через тангенциальные каналы 7 в проставке 6 поступает к распылителям 2. Вращающийся воздух обдувает распылитель 2, не допуская отложения на нем нагара.
Воздух, выходящий из тангенциальных каналов 7 проставки 6, создает на выходе из кожуха 3 форсунки вихреобразную воронку в виде расширяющегося конуса. Топливный факел 8, соприкасаясь с воздухом, выходящим из тангенциальных пазов 7, «раскрывается», то есть угол 9 его конуса даже на малых перепадах давлениях топлива, имеющих место при запуске ГТД, увеличивается, что обеспечивает улучшение доступа топливовоздушной смеси к устройству воспламенения (на чертеже не показано). Наличие раскрытого топливоздушного факела ведет к увеличению зоны обратных токов в жаровой трубе, что расширяет диапазоны розжига и устойчивой работы камеры сгорания.
Закрутка тангенциальными каналами 7 обдувающего воздуха приводит к увеличению его окружной скорости при приближении к оси вращения, то есть ближе к топливному факелу 8, и увеличению относительной скорости обдува топливного факела 8 воздухом. Последнее обстоятельство приводит к
большей интенсификации дробления распыленных капель топлива и обеспечивает повышение полноты сгорания топлива.
В результате вышеизложенного расширяется диапазон розжига (повышается надежность розжига) камеры сгорания, расширяется диапазон устойчивой работы, повышается полнота сгорания топлива и обеспечивается удаление нагара с распылителей форсунки.
Форсунки с закруткой подаваемого для сдува нагара воздуха в настоящее время проходят испытания, результаты, которых подтверждают заявленные свойства. Их предполагается использовать на двигателях ТВД-1500, РД-600, М70ФРУ, М75РУ, разрабатываемых ОАО «НПО «Сатурн».