ЖАРОВАЯ ТРУБА КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области двигателестроения и может найти применение в камерах сгорания газотурбинных двигателей.
Известна жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая наружную и внутреннюю стенки с отверстиями для подвода воздуха (С.И. Ловинский и др. «Конструкция и основы проектирования авиационных ГТД» М. Машиностроение 1977 стр. 104).
Недостатком такой конструкции жаровой трубы является большой градиент температур на отверстиях в жаровой трубе, что приводит к образованию трещин у краев отверстий (Г.С. Скубачевский Авиационные газотурбинные двигатели М. Машиностроение 1974 год стр. 378).
Наиболее близкой является жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая наружную и внутреннюю стенки с отверстиями, в которые установлены втулки для подвода воздуха, соединенные со стенками («Конструкция и проектирование авиационных ГТД» под редакцией Д.В. Хронина. М. Машиностроение 1989 г.Стр. 416).
При такой конструкции жаровой трубы, благодаря введению втулок, увеличивается глубина проникновения струй воздуха по зонам жаровой трубы, но напряжения от градиента температур не устраняются, так как втулки жестко соединены, например, приварены к горячим стенкам жаровой трубы. Трещины и коробления в такой конструкции появляются на втулках, нагревающихся от стенок жаровой трубы за счет теплопроводности.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности охлаждения за счет уменьшения температурных напряжений втулок жаровой трубы путем установки втулок в отверстия с зазором, и закреплению их на наружной поверхности стенок жаровой трубы при помощи упругих элементов.
Технический результат достигается тем, что в жаровой трубе камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащей наружную и внутреннюю стенки с рядами отверстий, в которые установлены втулки для подвода воздуха, соединенные со стенками, в отличие от известной, втулки установлены в отверстия стенок с образованием кольцевого зазора, площадь которого не превышает 5% площади отверстия, и соединены со стенками посредством упругих элементов.
Благодаря такому соединению втулка, через которую проходит «холодный» воздух, не охлаждает края отверстия и не создает градиента температур и тем самым не образуя короблений и трещин.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображены:
фиг. 1 - жаровая труба камеры сгорания со втулками;
фиг. 2 - сечение А-А жаровой трубы в месте установки втулки;
фиг. 3 - сечение упругого элемента в месте установки втулки
Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя (фиг. 1) содержит внутреннюю 1 и наружную 2 стенки с рядами отверстий 3 (фиг. 2), в которые установлены втулки 4 для подачи воздуха в зону горения и в зону смещения камеры сгорания.
Причем втулки 4 установлены в отверстие 3 с образованием кольцевого зазора 5 (фиг. 3), площадь которого составляет не более 5% от площади отверстия. При площади зазора более 5% от площади отверстия будет происходить переохлаждение краев отверстий и рост температурного градиента. Втулки 4 снабжены упругими элементами 6. Упругий элемент может быть выполнен с одной стороны за одно целое с втулкой, а с другой стороны жестко соединен с наружной поверхностью стенок жаровой трубы.
Упругий элемент 6 выполнен, например, в виде изогнутой плоской пластины (фиг. 1), которая соединена с наружной и внутренней поверхностями стенок жаровой трубы на удалении от отверстия 3, т.е. с образованием незамкнутых полостей, которые сообщаются с кольцевым зазором 5. Количество упругих элементов соответствует количеству отверстий и зависит от размеров жаровой трубы.
Длина упругого элемента составляет не менее двух диаметров отверстия и зависит от конструктивных особенностей жаровой трубы. Такая длина позволяет упругим элементам при тепловом расширении не перекрывать кольцевой зазор 5.
Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя работает следующим образом.
В жаровую трубу камеры сгорания газотурбинного двигателя подается воздух из компрессора через фронтовое устройство, и смешивается с топливом, которое поступает через топливные форсунки. Затем происходит процесс воспламенения топливовоздушной смеси в первичной зоне камеры сгорания. За счет сложного, быстро протекающего химического превращения, сопровождающегося экзотермическими окислительными реакциями при сгорании топливовоздушной смеси, поверхности стенок жаровой трубы нагреваются до предельно высоких значений температур. Воздух, необходимый для горения и формирования температурного поля за камерой сгорания подается через втулки. Наличие кольцевого зазора и упругого соединения втулки со стенкой жаровой трубы позволяет втулке свободно расширяться в отверстии жаровой трубы без температурных напряжений.
Кроме того при наличии зазора между втулкой и отверстием стенки жаровой трубы сгорания не происходит интенсивных теплообменных процессов между холодной втулкой и горячей стенкой жаровой трубы и как следствие отсутствует температурный градиент вблизи отверстий (отсутствие большой разницы температур у втулки и отверстия).
Соединение втулки с жаровой трубой посредством упругих элементов позволяет в результате термического расширения элементу деформироваться без критических напряжений с большим запасом прочности. Это позволит жаровой трубе камеры сгорания работать длительное время с большим числом термических колебаний (теплосмен).