ТЕПЛОЗАЩИТНЫЙ ЭКРАН ФОРСАЖНОЙ КАМЕРЫ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области авиационной и энергетической промышленности и может найти применение в теплозащитных элементах конструкций форсажных камер, жаровых труб камер сгорания и других частей горячего тракта газотурбинных двигателей (ГТД) и установок (ГТУ).
Одной из основных проблем в устройствах горячего тракта ГТД в виду высоких рабочих температур является охлаждение или теплозащита элементов конструкции.
Известно, например, устройство теплозащитного экрана для компонентов горячего тракта, в частности, камеры сгорания газовой турбины, который состоит из закрепленных на опорной конструкции рядом друг с другом теплозащитных элементов, изготовленных из жаростойких металлических сплавов, при этом элементы образуют внутренние полости, куда через специальные каналы в опорной конструкции подается охлаждающий воздух (US 2009077974, F23M 5/00, F23R 3/00, 2009). Недостатками данного устройства является достаточно сложная конструкция, необходимость использования дорогостоящих материалов и применение воздушного охлаждения.
Известно также устройство теплозащитного экрана, в частности, для конструкционных элементов ГТУ, принятое за прототип и выполненное в виде закрепленных на несущей конструкции рядом друг с другом с зазором теплозащитных элементов с футеровкой из жаростойкого керамического материала, размещенной, например, на металлической пластине (RU 184319, F23R 3/00, 2002). Недостатком известного устройства также является сложность конструкции: наличие большого числа крепежных элементов, необходимость установки и крепления каждого отдельного элемента, их выравнивание, а также ограниченные способности керамической футеровки по теплоизоляции в виду невозможности существенного увеличения ее толщины из-за возникающих при этом термонапряжений, приводящих к растрескиванию футеровки.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности и эффективности тепловой защиты форсажной камеры при упрощении конструкции такой защиты.
Решение указанной задачи достигается тем, что в теплозащитном экране форсажной камеры ГТД, выполненным в виде металлической оболочки и теплозащитной футеровки, размещенной на ее поверхности, обращенной в сторону источника тепла, упомянутая футеровка выполнена в виде сплошного слоя волокнистого оксид-оксидного композиционного материала (ООКМ), внутри которого установлена металлическая сетка, точечно закрепленная на поверхности оболочки.
Полезная модель поясняется чертежом, где показан фрагмент сечения теплозащитного экрана форсажной камеры.
Теплозащитный экран выполнен в виде металлической оболочки 1, на поверхности которой обращенной в сторону источника тепла (в данном случае это внутренняя поверхность), размещена теплозащитная футеровка 2. Футеровка 2 размещается следующим образом. На внутреннюю поверхность оболочки 1 устанавливается металлическая сетка 3 и точечно закрепляется на ней, например, контактной сваркой. В зависимости от рабочих температур в качестве материала сетки может использоваться, например, нихром или нержавеющая сталь. Затем на сетку наносится сплошной слой волокнистого ООКМ, находящегося в пластичном состоянии, с внедрением его в ячейки сетки 3 до контакта с поверхностью оболочки 1. Таким образом сетка 3 оказывается внутри слоя футеровки 2. После сушки и прокалки слоя ООКМ получается футеровка, прочно связанная с поверхностью оболочки экрана.
В качестве исходных материалов для получения ООКМ могут использоваться такие же материалы, как, например, для «Promaform» фирмы «Promat» (Германия) или «FiberfraxRigiform» фирмы «Unifrax» (Франция).
Применение в качестве материала футеровки волокнистого ООКМ с закреплением его на оболочке посредством металлической сетки позволяет получить экран достаточно простой конструкции, имеющий защитный слой с высокими показателями по теплоизоляции, долговечности и надежности, что дает возможность снизить требования к материалу оболочки, к системе воздушного охлаждения, улучшить условия сжигания топлива.