КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОВОЙ ТУРБИНЫ СО СВЕРХНИЗКИМИ ВЫБРОСАМИ

1. Работающая на газообразном топливе трубчатая камера сгорания для газотурбинного двигателя, где эта трубчатая камера сгорания содержит:
в целом цилиндрический кожух, имеющий внутреннюю полость, ось и закрытый осевой конец;
в целом цилиндрический вкладыш камеры сгорания, который размещен коаксиально внутри полости кожуха и выполнен так, что в комбинации с кожухом задает границы радиально внешнего канала для потока воздуха для горения, и, кроме того, вкладыш задает границы соответствующих радиально внутренних полостей для зоны горения и зоны разбавления, где зона разбавления удалена по направлению оси от закрытого конца кожуха относительно зоны горения, а зона горения размещена по направлению оси со стороны закрытого конца кожуха;
смесительное устройство, размещенное на закрытом конце кожуха с сообщением по потоку с каналом для воздуха для горения, где это смесительное устройство включает в себя множество лопаток для смешивания газообразного топлива, подлежащего сжиганию, по меньшей мере, с частью воздуха для горения и выпускное отверстие смесительного устройства для обеспечения поступления полученной смеси топлива/воздуха в зону горения;
рукав ударного охлаждения, коаксиально размещенный в канале для воздуха для горения между кожухом и вкладышем, где этот рукав снабжен множеством отверстий, которые имеют такой размер и распределены так, что позволяют направлять воздух для горения к радиально внешней поверхности участка вкладыша камеры сгорания, задающего границы зоны горения, для ударного охлаждения этого участка вкладыша; и
каналирующее устройство, размещенное в канале для воздуха для горения для каналирования воздуха для горения от выходной области рукава ударного охлаждения до впускного отверстия смесительного устройства,
где это каналирующее устройство выполнено с возможностью предотвращения разделения потока и включает в себя секцию диффузора с проходным сечением впускного отверстия и проходным сечением выпускного отверстия, причем отношение проходного сечения выпускного отверстия к проходному сечению впускного отверстия находится в интервале значений 1,3-1,5.
2. Трубчатая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что впускное и выпускное отверстия секции диффузора имеют в целом кольцевую форму и размещены коаксиально с вкладышем, причем впускное отверстие секции диффузора располагается со стороны выходной области рукава ударного охлаждения.
3. Трубчатая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что секция диффузора включает в себя конический элемент стенки, который размещен коаксиально внутри и радиально отстоит от кожуха, и коническую внутреннюю поверхность располагающегося в непосредственной близости части кожуха, причем поперечное проходное сечение между коническим элементом стенки и конической внутренней поверхностью кожуха непрерывно увеличивается между проходным сечением впускного отверстия и проходным сечением выпускного отверстия.
4. Трубчатая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что границы секции диффузора задаются, по меньшей мере, одной коаксиальной конической поверхностью.
5. Трубчатая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что каналирующее устройство включает в себя направляющую секцию, размещенную между областью выпускного отверстия диффузора и впускным отверстием смесительного устройства и выполненную с возможностью обеспечения поворота воздуха для горения, поступающего из выпускного отверстия секции диффузора, в сторону впускного отверстия смесительного устройства.
6. Трубчатая камера сгорания по п. 5, отличающаяся тем, что направляющая секция размещена и выполнена с возможностью обеспечения поворота воздуха для горения, поступающего из выпускного отверстия секции диффузора вдоль направления потока, в целом отклоняющегося от оси кожуха, в направлении потока, которое в целом радиально сходится к оси кожуха.
7. Трубчатая камера сгорания по п. 2, отличающаяся тем, что между рукавом ударного охлаждения и кожухом со стороны входного отверстия секции диффузора выполнено ступенчатое соединение; а для впрыска воздуха непосредственно ниже по потоку от этого соединения выполнено множество отверстий для предотвращения разделения потока в секции диффузора за счет воздуха для горения из канала для воздуха для горения выше по потоку от рукава ударного охлаждения.
8. Трубчатая камера сгорания по п. 1 отличающаяся тем, что лопатки смонтированы на пластинчатом элементе, где этот пластинчатый элемент ориентирован в целом перпендикулярно оси кожуха; причем каждая лопатка снабжена парой заменяемых топливных форсунок, размещенных в углублениях в противоположных боковых стенках лопатки со стороны входной кромки лопатки; и каждая из топливных форсунок имеет множество отверстий для впрыска.
9. Трубчатая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что лопатки смесительного устройства выполнены в виде лопаток завихрителя, равноотстоящих одна от другой по окружности вокруг оси кожуха, где эти лопатки завихрителя выполнены так, что задают границы соответствующих каналов лопаток завихрителя между соседними лопатками; и каналы лопаток завихрителя имеют фактически постоянное поперечное проходное сечение по длине лопатки, но меняющееся отношение высоты канала к ширине канала от входной кромки лопатки до выходной кромки лопатки.
10. Трубчатая камера сгорания по п. 9, отличающаяся тем, что отношение высоты к ширине канала лопатки завихрителя увеличивается от приблизительно 1,5 на входной кромке лопатки до приблизительно 4,5 на выходной кромке лопатки.
11. Трубчатая камера сгорания по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно включает в себя в целом тороидальный разделительный элемент, коаксиально размещенный между закрытым концом кожуха и вкладышем камеры сгорания, где этот тороидальный элемент выполнен так, что включает в себя внутреннюю стенку, окружающую и отстоящую от участка вкладыша, задающего границы участка рециркуляции зоны горения, для задания границ канала для охлаждающего воздуха; причем эта внутренняя стенка имеет множество отверстий, выполненных и выстроенных в ряд для ударного охлаждения участка вкладыша; а внешняя стенка тороидального элемента включает в себя одно или более отверстий, соединяющих по потоку внутреннюю полость тороидального элемента и секцию диффузора, для подачи незначительной части воздуха для горения для ударного охлаждения участка вкладыша.
12. Трубчатая камера сгорания по п. 5, отличающаяся тем, что лопатки смесительного устройства являются лопатками завихрителя, размещенными по окружности вокруг оси кожуха, причем эти лопатки завихрителя имеют входные кромки для перехвата потока воздуха для горения из направляющей секции, где эти входные кромки выполнены так, что располагаются практически перпендикулярно перехватываемому потоку.
13. Газотурбинный двигатель, содержащий трубчатую камеру сгорания по п. 1, функционально связанную с воздушным компрессором и газовой турбиной.
14. Трубчатая камера сгорания, предназначенная для сжигания газообразного топлива, для газовой турбины, где эта трубчатая камера сгорания содержит:
в целом цилиндрический внешний кожух, имеющий внутреннюю полость, ось и закрытый конец;
в целом цилиндрический вкладыш камеры сгорания, который размещен коаксиально внутри внутренней полости кожуха и выполнен так, что в комбинации с кожухом задает границы радиально внешнего канала для потока воздуха для горения, где этот вкладыш имеет внутреннюю полость, задающую границы радиально внутренней полости для зоны горения со стороны закрытого конца кожуха;
смесительное устройство, включающее в себя множество лопаток завихрителя, размещенных на закрытом конце кожуха, где это смесительное устройство имеет впускное отверстие, сообщающееся по потоку с каналом для потока воздуха для горения, и направленное вдоль оси выпускное отверстие, сообщающееся по потоку с зоной горения, а лопатки завихрителя отстоят одна от другой по окружности от оси кожуха в плоскости, в целом перпендикулярной оси; и
функционально связанную систему подачи газообразного топлива для доставки газообразного топлива в смесительное устройство в непосредственной близости от лопаток завихрителя для перемешивания с воздухом для горения, поступающим из канала для потока воздуха для горения;
причем соседние лопатки, отстоящие одна от другой по окружности, частично задают границы смесительных каналов для потока, направленных в целом радиально внутрь, и
каждый из смесительных каналов для потока имеет практически постоянное поперечное проходное сечение и увеличивающееся отношение высоты к ширине вдоль направления потока между лопатками завихрителя.
15. Трубчатая камера сгорания по п. 14, отличающаяся тем, что отношение высоты к ширине увеличивается от приблизительно 1,5 на начальном участке каждого смесительного канала для потока до приблизительно 4,5 на концевом участке каждого смесительного канала для потока.
16. Трубчатая камера сгорания по п. 14, отличающаяся тем, что закрытый конец кожуха включает в себя пластинчатый элемент, размещенный перпендикулярно оси кожуха, для монтажа лопаток завихрителя, где эта монтажная пластина, имеющая криволинейную тарельчатую монтажную поверхность, способствует повороту потока воздуха для горения в направлении радиально внутрь.
17. Трубчатая камера сгорания по п. 14, отличающаяся тем, что направление потока воздуха для горения в радиально внешнем канале для потока на впускном отверстии смесительного устройства совпадает, по меньшей мере, частично с осевым направлением, а лопатки завихрителя имеют соответствующие входные кромки, ориентированные под углом относительно оси кожуха и в целом перпендикулярные направлению потока воздуха для горения на впускном отверстии смесительного устройства.
18. Трубчатая камера сгорания по п. 14, отличающаяся тем, что система подачи газообразного топлива включает в себя множество форсунок, каждая из которых имеет одно или более отверстий для впрыска топлива, где эти форсунки съемно смонтированы в смесительном устройстве со стороны соответствующих начальных участков смесительных каналов для потока.
19. Трубчатая камера сгорания по п. 18, отличающаяся тем, что пара из указанного множества форсунок смонтирована в углублениях, сформированных в противоположных боковых стенках каждой лопатки завихрителя, со стороны входной кромки лопатки завихрителя.
20. Трубчатая камера сгорания по п. 14, отличающаяся тем, что лопатки завихрителя выполнены с возможностью обеспечения направления смеси топлива/воздуха, выходящей из смесительных каналов для потока, практически по касательной к оси.
21. Газотурбинный двигатель, содержащий трубчатую камеру сгорания по п. 14, функционально связанную с воздушным компрессором и газовой турбиной.