Фронтовое устройство камеры сгорания

Полезная модель относится к авиационной промышленности, а именно к фронтовым устройствам камер сгорания газотурбинных двигателей, и может найти применение в конструкциях камер сгорания.
Известна жаровая труба с фронтовым устройством, содержащая наружную стенку с отверстиями и внутреннюю стенку, образующие между собой полость, в которой установлена перегородка с отверстиями, и делящая полость между этими стенками на две полости, а также завихритель, имеющий, по крайней мере, один вход, который сообщен с полостью между перегородкой и внутренней стенкой (Полезная модель №64736 от 12.12.2006. опубл. 10.07.2007 Бюл. №19, МПК F23C 3/00).
Недостатками данной конструкции является то, что температура корпуса камеры сгорания и температура жаровой трубы при работе существенно отличаются друг от друга, и, следовательно, возникают разные тепловые расширения. Разные тепловые расширения делают невозможным обеспечить соосность ярусов завихрителей при разных режимах работы. Взаимное смещение ярусов завихрителей негативно влияет на равномерность распыла и равномерность распределения топливовоздушной смеси за фронтовым устройством, приводящее к ухудшению температурного поля на выходе из камеры сгорания.
Наиболее близким является фронтовое устройство камеры сгорания, содержащее установленный в стенке фронта воздушный завихритель, в котором размещена опорная втулка, в которую вмонтирована топливная форсунка с возможностью радиального смещения по продольной оси устройства, при этом воздушный завихритель представляет собой корпус с последовательными первым и вторым завихрителями радиального типа (Патент на изобретение РФ №2287742 от 30.08.2004, МПК F23R 3/28, опубл. 20.11.2006 бюл. №32).
Недостатками данного технического решения являются наличие тепловых расширений в конструкции фронтового устройства, способных вызвать образование дефектов на поверхностях стенки фронта, что значительно снижает работоспособность фронтового устройства, а так же к недостаткам можно отнести низкую ремонтопригодность и большие трудозатраты на ремонт в случае образования дефектов на стенке фронта, так как требуется замена всей стенки фронта.
Техническим результатом предлагаемой конструкции является повышение надежности и работоспособности фронтового устройства, а именно стенки фронта при высоких температурах, благодаря компенсации тепловых расширений за счет наличия в конструкции дополнительной внутренней стенки фронта, состоящей из сегментов, приводящее к снижению трудозатрат на ремонт, как всего фронтового устройства, так и отдельных его элементов.
Технический результат достигается тем, что фронтовое устройство камеры сгорания, содержащее установленный в стенке фронта воздушный завихритель, в котором размещена опорная втулка, в которую вмонтирована топливная форсунка с возможностью радиального смещения по продольной оси устройства, при этом воздушный завихритель представляет собой корпус с последовательными первым и вторым завихрителями радиального типа, в отличие от известного фронтовое устройство снабжено дополнительной внутренней стенкой фронта, выполненной в виде кольцевого элемента, состоящего из отдельных сегментов с резьбовыми монтажными бобышками, входящими в соответствующие отверстия стенки фронта, и на которые установлены посредством резьбового соединения самоконтрящиеся гайки, между стенкой фронта и внутренней стенкой фронта установлена дистанционная втулка, при этом второй завихритель одной поверхностью сопряжен с корпусом воздушного завихрителя, а противоположной поверхностью соприкасается с внутренней стенкой фронта камеры сгорания, второй завихритель выполнен в виде тангенциальных пазов на торце корпуса воздушного завихрителя.
На фигурах показаны
фиг. 1 - общий вид фронтового устройства камеры сгорания;
фиг. 2 - тангенциальные пазы;
фиг. 3 - крепление внутренней стенки к стенке фронта.
Фронтовое устройство камеры сгорания содержит установленный в стенке фронта 1 воздушный завихритель 2. При этом воздушный завихритель 2 представляет собой корпус 3 с последовательными первым 4 и вторым 5 завихрителями радиального типа. Второй завихритель 5 одной поверхностью сопряжен с корпусом 3 воздушного завихрителя 2, а противоположной поверхностью соприкасается с дополнительной внутренней стенкой фронта 6 камеры сгорания (фиг. 1). Второй завихритель 5 выполнен в виде тангенциальных пазов 7 (фиг. 2) на торце корпуса 3 воздушного завихрителя 2. Благодаря последовательному расположению первого 4 и второго 5 завихрителя повышается надежность работы фронтового устройства, за счет отсутствия соосных смещений обоих завихрителей 4 и 5.
В воздушном завихрителе размещена опорная втулка 8, в которую вмонтирована топливная форсунка 9 с возможностью радиального смещения по продольной оси 10 устройства.
Дополнительная внутренняя стенка фронта 6 выполнена в виде кольцевого элемента, состоящего из отдельных сегментов с резьбовыми монтажными бобышками 11 (фиг. 3). Таким образом, повышается, в том числе, эффективность смешивания воздушного потока в воздушном завихрителе 2, благодаря подводу дополнительного потока воздуха из кольцевых щелей в зону горения.
Резьбовые монтажные бобышки 11 входят в соответствующие отверстия стенки фронта 1, и на которые установлены посредством резьбового соединения самоконтрящиеся гайки 12.
Между стенкой фронта 1 и дополнительной внутренней стенкой фронта 6 установлена дистанционная втулка 13.
Фронтовое устройство работает следующим образом.
Воздух через отверстия перфорации 14 (фиг. 1) в стенке фронта 1 поступает в полость 15 между стенкой фронта 1 и дополнительной внутренней стенкой фронта 6. Часть воздуха выходит в жаровую трубу 16 через кольцевую щель, образованную корпусом 3 завихрителя 2 и дополнительной внутренней стенкой фронта 6, и проходит в зону горения, обеспечивая дополнительное охлаждение самой стенки фронта 1 и дополнительной внутренней стенки фронта 6.
Другая часть воздуха через тангенциальные пазы 7 второго завихрителя 5 поступает в зону горения, где смешивается с топливовоздушной смесью, образованной топливом из сопла форсунки 9 и первого завихрителя 4. При этом эта часть воздуха исключает образование нагара на торце корпуса 3 завихрителя 2.
В ходе дальнейшей работы фронтового устройства возможно образование дефектов на дополнительной внутренней стенке фронта 6. При осуществлении ремонтных работ, достаточно заменить один или несколько сегментов дополнительной внутренней стенки фронта 6 с дефектами, а не всю целиком. Для замены сегмента дополнительной внутренней стенки фронта 6 откручивают самоконтрящиеся гайки 12 и снимают сегмент с дефектом, заменяя на новый сегмент дополнительной внутренней стенки фронта 6.
В результате данная конструкция фронтового устройства позволяет повысить надежность и работоспособность всего фронтового устройства, за счет компенсации тепловых расширений в жаровой трубе 16 (фиг. 3) камеры сгорания и за счет дополнительного охлаждения стенок фронта 1 и 6, повысить эффективность смешивания воздуха в воздушном завихрителе 2, и снизить трудозатраты на ремонт фронтового устройства благодаря тому, что дополнительная внутренняя стенка фронта 6 выполнена из отдельных сегментов с резьбовыми монтажными бобышками 11.
Благодаря тому, что фронтовое устройство камеры сгорания, содержащее установленный в стенке фронта воздушный завихритель, в котором размещена опорная втулка, в которую вмонтирована топливная форсунка с возможностью радиального смещения по продольной оси устройства, при этом воздушный завихритель представляет собой корпус с последовательными первым и вторым завихрителями радиального типа, в отличие от известного фронтовое устройство снабжено дополнительной внутренней стенкой фронта, выполненной в виде кольцевого элемента, состоящего из отдельных сегментов с резьбовыми монтажными бобышками, входящими в соответствующие отверстия стенки фронта, и на которые установлены посредством резьбового соединения самоконтрящиеся гайки, между стенкой фронта и внутренней стенкой фронта установлена дистанционная втулка, при этом второй завихритель одной поверхностью сопряжен с корпусом воздушного завихрителя, а противоположной поверхностью соприкасается с внутренней стенкой фронта камеры сгорания, второй завихритель выполнен в виде тангенциальных пазов на торце корпуса воздушного завихрителя, достигается повышение работоспособности фронтового устройства, снижение трудозатрат на ремонт, как всего фронтового устройства, так и отдельных его элементов.