ДВУХЗОННАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей и может найти применение в области турбомашиностроения, в частности в наземных газотурбинных установках.
Известна двухзонная камера сгорания [Постников А.М. Снижение оксидов азота в выхлопных газах ГТУ. - Самара, 2002. Стр.160], которая содержит корпус, по крайней мере одну жаровую трубу, имеющую первую (дежурную) и вторую (основную) зоны горения, расположенные последовательно, смесительные устройства второй зоны в виде лопаточных завихрителей с форсунками, расположенные по окружности внутри жаровой трубы.
Недостатком такой конструкции является то, что перемешивание топлива с воздухом происходит неравномерно в отдельных смесительных устройствах внутри жаровой трубы и ведет к возникновению локальных переобогащенных топливом участков. Наличие таких участков в зоне горения не эффективно с точки зрения получения низких выбросов оксидов азота.
Также известна двухзонная камера сгорания [Постников А.М. Снижение оксидов азота в выхлопных газах ГТУ. - Самара, 2002. Стр.135], которая содержит корпус, по крайней мере одну жаровую трубу, имеющую первую (дежурную) и вторую (основную) зоны горения, расположенные последовательно, смесительный канал второй зоны, образованный перегородкой, установленной в воздушном канале вокруг жаровой и примыкающей задней по потоку кромкой к жаровой трубе, и топливный коллектор (система впрыска топлива) второй зоны, расположенный вокруг жаровой трубы. Топливный коллектор содержит специальные патрубки, расположенные рядом со входом в смесительный канал, образованный передней по потоку кромкой перегородки и жаровой трубой. Патрубки
имеют множество отверстий для разбрызгивания топлива. В такой конструкции в смесительном канале создается равномерно перемешанная топливо-воздушная смесь для второй зоны горения, которая поступает в жаровую трубу через отверстия, сообщающие смесительный канал и полость жаровой трубы.
Недостатком такой камеры сгорания является наличие в потоке воздуха плохообтекаемых тел, которыми являются патрубки топливного коллектора, что может привести к срыву потока воздуха и проскоку пламени из жаровой трубы в смесительный канал.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является исключение возможности проскока пламени из жаровой трубы в смесительный канал, посредством изменения местоположения топливного коллектора, за счет чего из конструкции убираются плохообтекаемые тела (патрубки), являющиеся причиной возможного проскока пламени из жаровой трубы.
Поставленная задача решается тем, что двухзонная камера сгорания содержит корпус, по крайней мере, одну жаровую трубу с первой (дежурной) и второй (основной) зонами горения, расположенными последовательно, воздушный канал образованный между корпусом и жаровой трубой, перегородку, установленную в воздушном канале вокруг жаровой трубы в районе второй зоны с образованием между ней и жаровой трубой смесительного канала. Входсмесительного канала образован между жаровой трубой и передней по потоку кромкой перегородки. Вторая по потоку кромка перегородки примыкает к жаровой трубе, в стенке которой выполнены отверстия для сообщения смесительного канала с полостью жаровой трубы. Кроме того камера сгорания содержит топливный коллектор второй зоны горения.
Новым в предлагаемом решении является то, что топливный коллектор второй зоны расположен вокруг смесительного канала и сообщен с ним.
На прилагаемом чертеже изображена двухзонная камера сгорания с последовательным расположением зон горения.
Двухзонная камера сгорания содержит корпус 1, жаровую трубу 2, имеющую первую 3 (дежурную) и вторую 4 (основную) зоны горения, воздушный канал 5, образованный корпусом 1 и жаровой трубой 2, перегородку 6, установленную в воздушном канале 5, вокруг жаровой трубы 2 в районе второй зоны горения 4. Между перегородкой 6 и жаровой трубой 2 сформирован смесительный канал 7. Между жаровой трубой 2 и первой по потоку кромкой 8 перегородки 6 выполнен вход 9 в смесительный канал. А задняя по потоку кромка 10 перегордки 6 примыкает к жаровой трубе 2. Для сообщения со смесительным каналом 7 в стенке жаровой трубы 2 выполнены отверстия 11. Вокруг смесительного канала 7 расположен топливный коллектор 12 второй зоны горения 4. Топливный коллектор 12 сообщен отверстиями 13 со смесительным каналом 7.
Предложенная конструкция работает следующим образом.
На низких режимах топливо подается только в первую (дежурную) зону 3 жаровой трубы 2, которая работает непрерывно на всех режимах, вплоть до максимального.
При увеличении числа оборотов и снижении, соответственно, суммарного коэффициента избытка воздуха, смесь в дежурной зоне 3 обогащается топливом до тех пор, пока не будет достигнут определенный предел в отношении выбросов окислов азота. С этого момента открывается подача топливовоздушной смеси во вторую (основную) зону горения 4. Топливо из топливного коллектора 12 через отверстия 13 попадает в смесительный канал 7, где смешивается с воздухом, поступающим из воздушного канала 5 через вход 9. Из смесительного канала 7 через отверстия 11 топливовоздушная смесь поступает во вторую (основную) зону горения 4.
В такой конструкции топливный коллектор расположен вокруг смесительного канала и сообщен с ним отверстиями. За счет этого из конструкции исключаются плохообтекаемые тела (патрубки), что устраняет возможность срыва потока воздуха и как следствие проскок пламени из жаровой трубы в смесительный канал.
Камера сгорания данной конструкции изготовлена и проходит проверку в составе опытного изделия.