ТОПЛИВОВОЗДУШНАЯ ГОРЕЛКА КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей (ГТД) и может найти применение в турбомашиностроении, в частности в авиадвигателестроении.
Известна топливовоздушная горелка камеры сгорания [Патент РФ №2157954, F23R 3/00, опубл. 20.10.2000], которая содержит установленные концентрично топливную форсунку и два завихрителя. В жаровой трубе образуется две зоны обратных токов. Первая зона обратных токов центральная, образованная закрученным потоком воздуха из внутреннего яруса завихрителя. Вторая зона обратных токов периферийная, образованная закрученным потоком воздуха из наружного яруса завихрителя. Завихрители снабжены насадками, которые образуют кольцевой канал. Насадок внутреннего завихрителя выполнен конфузорным и снабжен отверстиями. В процессе работы камеры сгорания топливо из форсунки впрыскивается внутрь конфузорного насадка, перемешивается с закрученным потоком воздуха, поступающего через внутренний завихритель, и выходит в центральную зону горения жаровой трубы. При этом часть топлива, разбрызгиваемого форсункой, через отверстия в конфузорном насадке попадает в кольцевой канал, образованный насадками. Из кольцевого канала под действием закрученного потока воздуха из наружного завихрителя топливо попадает как в центральную зону горения жаровой трубы, так и частично в периферийную.
Наиболее близкой является конструкция топливовоздушной горелки камеры сгорания [Патент РФ №100187, F23R 3/00, опубл. 10.12.2010], которая содержит установленные концентрично топливную форсунку и два завихрителя, снабженные насадками, которые образуют диффузорный кольцевой канал, при этом насадок внутреннего завихрителя выполнен конфузорным и снабжен отверстиями. В жаровой трубе образуется две зоны обратных токов. Первая зона обратных токов центральная, образованная закрученным потоком воздуха из внутреннего яруса завихрителя. Вторая зона обратных токов периферийная, образованная закрученным потоком воздуха из наружного яруса завихрителя. В процессе работы камеры сгорания топливо из форсунки впрыскивается внутрь конфузорного насадка, перемешивается с закрученным потоком воздуха, поступающего через внутренний завихритель, и выходит в центральную зону горения жаровой трубы. При этом часть топлива, разбрызгиваемого форсункой, через отверстия в конфузорном насадке попадает в кольцевой канал, образованный насадками. Из кольцевого канала, под действием закрученного потока воздуха из наружного завихрителя, топливо попадает как в центральную зону горения жаровой трубы, так и частично в периферийную. Часть топлива из форсунки попадает непосредственно на стенку конфузорного насадка, где образуется топливная пленка, которая загромождает проходное сечение отверстий, что уменьшает количество мелкой фракции, так что топливовоздушный факел преимущественно образован каплями крупных и средних размеров. Тем самым завихритель не обеспечивает качественного распыла топливовоздушной смеси и оптимальных условий для розжига камеры сгорания.
Недостатком данных конструкций является недостаточное количество мелкой фракции, проникающей через отверстия в насадке внутреннего завихрителя, и образование крупных капель, что не обеспечивает качественного распыла топливовоздушной смеси и, следовательно, оптимальных условий для розжига камеры сгорания.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является увеличение количества мелкой фракции топлива, проникающей через отверстия в насадке внутреннего завихрителя и поступающей в периферийную зону жаровой трубы из кольцевого канала топливовоздушной горелки.
Технический результат достигается тем, что в топливовоздушной горелке камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащей установленные концентрично топливную форсунку и два завихрителя, снабженные насадками, которые образуют диффузорный кольцевой канал, при этом насадок внутреннего завихрителя выполнен конфузорным и снабжен отверстиями, в отличие от известной, отверстия внутреннего насадка выполнены в виде пазов прямоугольной формы, при этом продольная ось каждого паза и ось горелки не лежат в одной плоскости, а ортогональная проекция продольной оси паза на плоскость, проходящую через ось горелки, составляет с осью горелки угол α, причем 30°≤α≤40°. При этом общая площадь пазов больше площади выходного отверстия внутреннего конфузорного канала.
На фигуре представлен продольный разрез топливовоздушной горелки камеры сгорания газотурбинного двигателя.
Топливовоздушная горелка камеры сгорания ГТД содержит установленные концентрично топливную форсунку 1 и два завихрителя 2 и 3. Внутренний завихритель 2 снабжен конфузорным насадком 4 с вытянутыми, прямоугольными пазами 5, продольная ось 6 которых может составлять угол 30-40° с осью завихрителя 7. Наружный завихритель 3 снабжен насадком 8. Насадки 4 и 8 образуют кольцевой диффузорный канал 9.
Предложенная конструкция работает следующим образом.
В процессе работы камеры сгорания топливо из форсунки 1 впрыскивается внутрь конфузорного насадка 4, перемешивается с закрученным потоком воздуха, поступающим через внутренний завихритель 2, и выходит в центральную зону горения жаровой трубы 10. При этом часть топлива, распыливаемого форсункой 1, через вытянутые, прямоугольные пазы 5 в конфузорном насадке 4 попадает в кольцевой диффузорный канал 9, образованный насадками 4 и 8. Для попадания достаточного расхода топлива в полость диффузорного канала 9 наружного завихрителя 3 общая площадь пазов 5 топливовоздушной горелки камеры сгорания ГТД должна быть больше площади выходного отверстия конфузорного насадка 4. Из кольцевого канала поток воздуха и топлива попадает в периферийную зону жаровой трубы 11 и зону запального устройства 12, в которой происходит розжиг топливовоздушной смеси.
Предлагаемая конструкция вытянутых, прямоугольных пазов 5 в конфузорном насадке 4 позволяет исключить образования топливной пленки на его внутренней поверхности и увеличить количество мелкой фракции топлива.
В результате, данное техническое решение позволяет увеличить количество мелкой фракции топлива, проникающей через пазы в насадке внутреннего завихрителя и поступающей в периферийную зону жаровой трубы из кольцевого канала топливовоздушной горелки.