КОЛЬЦЕВАЯ КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей и может найти применение в области турбомашиностроения, в частности в авиадвигателстроении.
Известна кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя [Ю.М.Пчелкин «Камеры сгорания газотурбинных двигателей», М. Машиностроение, 1984], содержащая корпус, жаровую трубу, расположенную внутри корпуса, воспламенители, представляющие из себя свечи зажигания, установленные на корпусе, при этом искровые промежутки свечей зажигания располагаются внутри жаровой трубы. Воспламенение топливовоздушной смеси производится с помощью электрических разрядов, создающихся на искровых промежутках свечей зажигания. При этом создается факел низкотемпературной плазмы диаметром ~5...15 мм высотой ~5...20 мм.
Недостатком известной камеры сгорания является необходимость очень точного выбора места расположения и глубины погружения свечей зажигания - желательно в ту часть зоны обратных токов, где поток горящей топливовоздушной смеси направлен навстречу движению свежих порций топливовоздушной смеси. Как правило, это место расположено ближе к оси жаровой трубы, где из-за высоких температур не удается обеспечить ресурс свечей зажигания. Поэтому свечи размещают на камере сгорания не самым оптимальным образом, находя компромисс между надежностью розжига камеры сгорания, приемлемым ресурсом свечи зажигания и тепловым состоянием стенки жаровой трубы.
Также известна кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя [Г.С.Скубачевский «Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей», М.: Машиностроение, 1969, с.412, рис.9.22], содержащая
корпус, жаровую трубу, расположенную внутри корпуса, по крайней мере один воспламенитель, и пламеперебрасывающий патрубок, сообщающий воспламенитель с жаровой трубой, причем ось пламеперебрасывающего патрубка расположена радиально.
В такой камере сгорания факел пламени имеет на порядок большие размеры - диаметральные ~10...150 мм и протяженность до ~100~200 мм, что упрощает процесс компоновки камеры сгорания, так как строго не связывается расположение воспламенителей на корпусе камеры сгорания с условием обеспечения ими розжига камеры сгорания.
Однако недостатком такой камеры сгорания является опасность возникновения повышенного теплового воздействия на внутреннюю стенку жаровой трубы, в которую ударяет факел пламени, выходящий из пламеперебрасывающего патрубка с радиально расположенной осью. Кроме того, не полностью используется энергия факела пламени для поджигания топливовоздушной смеси по окружности жаровой трубы, так как после соударения с внутренней стенкой факел сносится вниз по потоку, не попадая в зону обратных токов. Это приводит к увеличению времени и снижению надежности розжига камеры сгорания.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является исключение соударения факела пламени с внутренней стенкой жаровой трубы, в результате чего уменьшается тепловое воздействие на внутреннюю стенку жаровой трубы, а также обеспечение более глубокого проникновения факела пламени по окружности жаровой трубы, что ведет к уменьшению времени и повышению надежности розжига камеры сгорания.
Поставленная задача решается тем, что кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус, жаровую трубу, расположенную внутри корпуса, по крайней мере, один воспламенитель, расположенный на корпусе, и пламеперебрасывающй патрубок, вход
которого сообщен с воспламенителем, а выход - с внутренней полостью жаровой трубы.
Новым в предлагаемом решении является то, что ось пламеперебрасывающего патрубка расположена тангенциально к воображаемой цилиндрической поверхности, ось которой совпадает с осью жаровой трубы, а диаметр меньше диаметра наружной стенки жаровой трубы.
На прилагаемом чертеже изображена кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя:
фиг.1 - часть поперечного сечения кольцевой камеры сгорания;
фиг.2 - сечение А-А фиг.1.
Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус 1, расположенную в нем жаровую трубу 2 с подсоединенными к ней топливными форсунками 3, и расположенный на корпусе 1 воспламенитель 4, сообщенный пламеперебрасывающим патрубком 5 с жаровой трубой 2. Ось 6 пламеперебрасывающего патрубка 5 расположена тангенциально к воображаемой цилиндрической поверхности 7, ось которой совпадает с осью (на чертеже не показана) жаровой трубы 2, а диаметр меньше диаметра наружной стенки 8 жаровой трубы 2.
Устройство работает следующим образом.
Воспламенитель 4 создает факел 9 пламени, который с помощью пламеперебрасывающего патрубка 5 направляется в жаровую трубу 2 тангенциально к воображаемой цилиндрической поверхности 7. При этом факел 9 пламени воздействует на внутреннюю стенку 10 по касательной, в результате уменьшается тепловое воздействие на эту стенку.
При впрыске топлива форсунками 3 в жаровую трубу 2 часть топлива попадает в зону обратных токов, остальная - уносится к выходу (на чертеже не показан) из жаровой трубы 2. Благодаря тангенциальной подаче весь объем факела 9 пламени располагается между наружной 8 и внутренней 10
стенками жаровой трубы 2, проникая при этом достаточно далеко в окружном направлении сквозь зону обратных токов. Это позволяет факелу 9 пламени совершить в единицу времени воспламенение большей по объему топливовоздушной смеси, чем в случае, когда он направляется радиально. При этом увеличивается скорость и соответственно уменьшается время розжига кольцевой камеры сгорания, повышая надежность розжига.
Камера сгорания данной конструкции изготовлена и проходит проверку в составе опытного изделия.