Камера сгорания для газотурбинного двигателя

Полезная модель относится к камерам сгорания, в частности для газотурбинных двигателей.
Известна камера сгорания, содержащая множество каналов с тангенциальными потоками, вращающимися в противоположных направлениях, которая имеет кольцевую форму вокруг оси и содержит внутреннюю кольцевую стенку, наружную кольцевую стенку и кольцевую торцевую стенку, продолжающиеся вокруг указанной оси. Торцевая стенка камеры продолжается в радиальном направлении между внутренней кольцевой стенкой и наружной кольцевой стенкой. Торцевая стенка камеры содержит, по меньшей мере, одно отверстие для приема топливного инжектора. Отверстие по существу центрировано по кольцевой линии, ограничивающей первую часть торцевой стенки камеры, которая продолжается в радиальном направлении между кольцевой линией и внутренней кольцевой стенкой, и вторую часть торцевой стенки камеры, которая продолжается в радиальном направлении между кольцевой линией и наружной кольцевой стенкой. В камере сгорания образованы множество первых каналов в первой части торцевой стенки камеры и множество вторых каналов во второй части торцевой стенки камеры. Первые и вторые каналы наклонены относительно вектора нормали к торцевой стенке камеры и продолжаются в тангенциальном направлении. Первые каналы располагаются таким образом, чтобы обеспечить возможность протекания воздуха вокруг оси камеры сгорания в первом направлении вращения, а вторые каналы располагаются таким образом, чтобы обеспечить возможность протекания воздуха вокруг оси камеры сгорания во втором направлении вращения, противоположном первому направлению вращения (патент RU2568028, МПК F23R3/12, F23R3/28, F23R3/46, опубл 10.11.2015).
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является система сгорания с низким уровнем выбросов для газотурбинного двигателя, содержащая кольцевую камеру сгорания, имеющую наружную стенку и коническую внутреннюю стенку, открытый выпускной конец и закрытый входной конец, имеющий форму купола (полусферическую), который жестко соединен с наружной и внутренней стенками, множество наклонных направляющих для топливных инжекторов, закрепленных в отверстиях, расположенных по окружности наружной стенки на периферии указанного закрытого конца камеры сгорания, изогнутую перегородку для управления потоком, в основном, в форме юбки, проходящей от внутренней стенки вниз по потоку в кольцевую камеру сгорания между внутренней и наружной стенками, причем изогнутая перегородка выступает, как правило, от одной трети до двух трети расстояния между внутренней и наружной стенками. Под изогнутой перегородкой во внутренней стенке камеры сгорания выполнено множество отверстий для подачи воздуха, которые могут быть расположены в несколько рядов, при этом отверстия в одних рядах имеют один и тот же размер и смещены относительно друг друга, а в других рядах отверстия имеют больший размер. В наружной стенке также выполнено множество разнесенных отверстий для введения дополнительного разбавляющего воздуха в указанную кольцевую камеру сгорания (патент US5850732(A), МПК F02C7/232; F23R3/28, опубл. 22.12.1998).
Недостатком известного технического решения являются невысокие эксплуатационные качества.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение эксплуатационных качеств камеры сгорания для газотурбинного двигателя.
Технический результат совпадает с решаемой задачей и достигается за счет того, что в камере сгорания для газотурбинного двигателя, имеющей корпус цилиндрической формы, содержащий наружную и внутреннюю стенки, и имеющий закрытый входной конец полусферической формы и открытый выходной конец, отверстия для подвода топлива, расположенные по окружности наружной стенки со стороны закрытого конца корпуса, перегородку для управления потоком, множество отверстий для подачи воздуха, расположенных по окружности на наружной и внутренней стенках, внутренняя стенка состоит из жестко соединенных трех частей, средняя из которых выполнена в виде цанги, а верхняя - в виде центрирующей втулки, при этом отверстия для подачи воздуха расположены в цанге, полусферическая форма входного конца корпуса образована соединением наружной и внутренней стенок, а выходной конец корпуса снабжен фартуком и горловиной, жестко соединенными с наружной стенкой, отверстия для подвода топлива расположены в два ряда со смещением относительно друг друга, при этом верхние отверстия закрыты плавающими пластинами с овальными отверстиями, установленными на наружной стенке посредством накладок.
Множество отверстий для подачи воздуха, расположены в цанге в несколько рядов со смещением.
Отличительные существенные признаки, заключающиеся в том, что внутренняя стенка состоит из жестко соединенных трех частей, средняя из которых выполнена в виде цанги, а верхняя - в виде центрирующей втулки, при этом отверстия для подачи воздуха расположены в цанге, полусферическая форма входного конца корпуса образована соединением наружной и внутренней стенок, а выходной конец корпуса снабжен фартуком и горловиной, жестко соединенными с наружной стенкой, отверстия для подвода топлива расположены в два ряда со смещением относительно друг друга, при этом верхние отверстия закрыты плавающими пластинами с овальными отверстиями, установленными на наружной стенке посредством накладок, позволяют повысить эксплуатационные качества камеры сгорания для газотурбинного двигателя.
Таким образом, все вышеперечисленные существенные признаки в заявленной совокупности позволяют повысить эксплуатационные качества камеры сгорания для газотурбинного двигателя.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно- технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности полезной модели «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
фиг. 1- камера сгорания для газотурбинного двигателя, в разрезе;
фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1;
фиг. 3 - вид Б на фиг. 2 в увеличенном размере.
Камера сгорания для газотурбинного двигателя, имеет корпус цилиндрической формы, содержащий наружную стенку 1 и внутреннюю стенку 2. Корпус имеет закрытый входной конец 3 полусферической формы, который образован соединением стенок 1 и 2, например, сваркой, и открытый выходной конец 4.
На наружной стенке 1 со стороны входного конца 3 выполнены отверстия 5 и 6 для подвода топлива, которые расположены в два ряда со смещением относительно друг друга, при этом верхние отверстия 5 закрыты плавающими пластинами 7 с овальными отверстиями, установленными на наружной стенке 1 посредством накладок 8.
На наружной стенке 1 со стороны выходного конца 4 выполнено множество отверстий 9 для подачи воздуха, расположенных по окружности. Отверстия 9 могут быть расположены в несколько рядов.
Внутренняя стенка 2 состоит из трех частей: нижней части 10, средней части 11 и верхней части 12. Нижняя часть 10 и верхняя часть 12 жестко соединены со средней частью 11, например, сваркой. Нижняя часть 10 выполнена конической, и её верхний конец отогнут, образуя перегородку 13 для управления потоком.
Средняя часть 11 выполнена в виде цанги, имеющей цилиндрическую форму и выполненную в верхней части с меньшим диаметром. На стенке цанги выполнено множество отверстий 14 для подачи воздуха, которые расположены по окружности в несколько рядов со смещением. Отверстия 14 расположены в зоне перегородки 13.
Верхняя часть 12 выполнена в виде центрирующей втулки. Между верхней частью 12 и верхней частью цанги 11 образован зазор 15. Выходной конец 4 корпуса снабжен фартуком 16, обеспечивающим герметичность соединения корпуса камеры сгорания с рекуператором (на чертеже не показано). Фартук 16 в нижней части, прилегающей к наружной стенке 1, выполнен цилиндрическим и конически расширяющимся в верхней части. Фартук 16 жестко соединен, например, сваркой, с наружной стенкой 1. Выходной конец 4 корпуса снабжен горловиной 17 жестко соединенной, например, сваркой, с наружной стенкой 1. Горловина 17 предназначена для центрирования турбины, а также для демонтажа камеры сгорания из рекуператора.
В нижней части наружной стенки 1 закреплено гнездо 18, предназначенное для установки свечи.
Камера сгорания работает следующим образом.
Камера сгорания устанавливается в рекуператор и соединяется с турбиной. Топливо, например, газ, поступает через установленные в рекуператоре инжекторы, отверстия для подвода топлива 5 и 6 в камеру сгорания и смешивается в ней с воздухом, поступающим через отверстия 9 и 14. Затем посредством свечи происходит воспламенение газовоздушной смеси. Получившийся в результате газообразный продукт сгорания расширяется и воздействует на лопасти турбины приводя их в движение. В результате чего турбиной вырабатывается электрическая энергия.
Заявляемое техническое решение позволяет повысить эксплуатационные качества камеры сгорания для газотурбинного двигателя.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.