ВЫНОСНАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к турбостроению, в частности к газотурбинным двигателям (ГТД) наземного или морского применения, содержащим выносную камеру сгорания.
Известна выносная камера сгорания (патент № 31816, МПК F02C 3/00, опубл. 27.08.2003), содержащая корпус, снаружи которого установлены кожухи с жаровыми трубами, соединенными с турбиной газосборниками в виде переходных каналов переменной формы от кольцевого входного участка, примыкающего к жаровой трубе до коробчатого выходного участка, примыкающего к сопловому аппарату турбины. Такая конструкция камеры сгорания сокращает общую длину двигателя и позволяет выполнить разборку камеры сгорания в эксплуатации с целью ремонта ее частей.
Недостатком такой конструкции является недостаточное охлаждение газосборника воздухом после компрессора конвективным способом из-за наличия застойных зон во внутренней полости корпуса камеры сгорания.
Наиболее близкой к заявленной конструкции является конструкция выносной камеры сгорания ГТД (патент 2496990, МПК F01D 9/02, опубл. 27.10.2013), включающая в себя корпус, расположенный между компрессором и турбиной и снабженный диффузором и окнами, окантованными фланцами, на которых установлены кожухи, внутри которых размещены жаровые трубы, соединенные с сопловым аппаратом турбины двухстеночными газосборниками в виде переходных каналов с наружными стенками, эквидистантно отстоящими от внутренних стенок и образующих с внутренними стенками каналы для прохода охлаждающего воздуха из внутренней полости корпуса в кольцевые полости между кожухами и жаровыми трубами. В данной конструкции газосборник снабжен наружными турбулизаторами спиралевидной формы и дополнительной стенкой с отверстиями, примыкающей к наружным торцам турбулизаторов. Благодаря этому часть воздуха после компрессора принудительно протекает по спиралевидным каналам между стенками газосборника, охлаждая его внутреннюю стенку. Недостатком данной конструкции является то, что в такой камере сгорания имеются повышенные потери давления из-за турбулизации воздушного потока, охлаждающего газосборник, и из-за его последующего смешения с другой частью воздуха, поступающего непосредственно из внутренней полости корпуса камеры сгорания в жаровую трубу. Кроме этого, эффективность охлаждения газосборника недостаточно высока, т.к. скорость течения воздуха по спиралевидным каналам мала из-за низкого перепада давления между входом и выходом спиралевидных каналов и из-за того, что в охлаждении газосборника участвует только часть общего воздушного потока.
Техническим результатом, на достижения которого направлена полезная модель, является повышение эффективности конвективного охлаждения газосборника и снижение потерь давления в камере сгорания за счет использования всего потока воздуха от компрессора, протекающего через канал, образованный внутренней и наружной стенками газосборника.
Технический результат достигается тем, что в выносной камере сгорания газотурбинного двигателя, содержащей корпус, расположенный между компрессором и турбиной и снабженный диффузором и окнами, окантованными фланцами, на которых установлены кожухи, внутри которых размещены жаровые трубы, соединенные с сопловым аппаратом турбины двухстеночными газосборниками в виде переходных каналов с наружными стенками, эквидистантно отстоящими от внутренних стенок и образующих с внутренними стенками каналы для прохода охлаждающего воздуха из внутренней полости корпуса в кольцевые полости между кожухами и жаровыми трубами в отличие от известной наружная стенка газосборника выполнена в виде двух симметричных половин, скрепленных по стыкам продольными планками и соединенных между собой опорными полукольцами, состоящими из внутреннего и наружного полуколец, которые соединены между собой радиальными стойками и боковыми стенками, при этом внутренние полукольца входят в проточки внутренних стенок газосборников, кроме этого, в стыке кожухов с фланцами корпуса камеры сгорания размещен подвижный уплотнительный элемент, сопряженный с наружной стенкой газосборника и разделяющий внутреннюю полость корпуса камеры сгорания и внутренние полости кожухов снаружи наружной стенки газосборника. Между стенками газосборника установлены направляющие пластины, присоединенные неподвижно к наружной стенке газосборника.
Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - продольный разрез выносной камеры сгорания; фиг. 2 - сечение А-А; фиг. 3-сечение Б-Б.
Выносная камера сгорания (фиг. 1) включает в себя корпус 1, на который установлены кожухи 2 с размещенными в них жаровыми трубами 3. Жаровые трубы 3 соединены с сопловым аппаратом 4 турбины газосборниками 5, состоящими из внутренней стенки 6, являющейся каналом для подвода газов от жаровой трубы к сопловому аппарату, и наружной стенки 7, эквидистантно отстоящей от внутренней стенки. Таким образом, между стенками газосборника образован канал 9 для прохода всего воздуха, поступающего от компрессора через диффузор 8 во внутреннюю полость корпуса камеры сгорания.
Наружная стенка 7 состоит из двух симметричных половин (фиг. 2), скрепленных между собой двумя планками 10 и 11. Стенки газосборника (фиг. 3) скреплены между собой двумя опорными полукольцами 12, состоящих из внутреннего 13 и наружного 14 полуколец, соединенных между собой радиальными 15 и боковыми 16 стойками. При этом вход в канал 9 выполнен со стороны турбины, а выход расположен на участке соединения внутренней стенки 6 газосборника с жаровой трубой 3, где и происходит соединение стенок газосборника с помощью двух опорных полуколец 12.
Опорные полукольца 12 смонтированы в проточку внутренней стенки газосборника и соединены между собой боковыми стенками 16. Наружная стенка газосборника телескопически соединена с опорными полукольцами и закреплена на них винтами 17. Для исключения перетекания воздуха к жаровой трубе помимо канала газосборника в стык кожуха поставлен уплотнительный элемент 18, телескопически соединенный с наружной стенкой 7 газосборника, состоящей из двух симметричных половин 19 и 20. При этом в канале 9 на наружной стенке 7 газосборника могут быть установлены направляющие пластины 21.
В результате наружная и внутренняя стенки газосборника, эквидистантно отстоящие друг от друга, образуют канал для прохода всего воздуха, поступающего от компрессора. При этом вход в канал выполнен со стороны турбины, а выход расположен на участке соединения внутренней стенки газосборника с жаровой трубой, где и происходит соединение стенок газосборника с помощью двух опорных полуколец. Для предотвращения перетекания воздуха помимо указанного канала в стыках кожухов с корпусом КС установлен подвижный уплотнительный элемент, сопряженный одновременно с наружной стенкой газосборника. Для целенаправленного течения воздуха в канале на наружной стенке газосборника, состоящей из двух симметричных половин, соединенных между собой продольными планками, могут быть установлены направляющие пластины.
Таким образом, данное техническое решение позволяет обеспечить повышение эффективности конвективного охлаждения газосборника и снижение потерь давления в камере сгорания.