Патенты
Газотурбинный двигатель (РФ2250381)
Газотурбинный двигатель содержит ротор, компрессор, камеру сгорания, турбину. Камера сгорания состоит из расположенных равномерно по окружности отдельных камер, установленных на внешней окружной поверхности корпуса камеры сгорания.
Каждая камера выполнена в виде тела вращения и снабжена одним окном, совмещенным с соответствующим окном в корпусе камеры сгорания.
Внутри корпуса камеры сгорания смонтирован вспомогательный ротор, внутри которого установлены, по меньшей мере, один воздушный канал для подвода воздуха к камере сгорания и, по меньшей мере, один выпускной канал для отвода г-орячего газа из камеры сгорания в турбину.
Входное окно воздушного канала расположено на радиальной поверхности вспомогательного ротора, герметично прилегающей к корпусу компрессора.
Выходное окно воздушного канала расположено на наружной окружной поверхности вспомогательного ротора, герметично прилегающей к внутренней окружной поверхности корпуса камеры сгорания.
Выходная часть воздушного канала, прилегающая к выходному окну воздушного канала, имеет преимущественно окружное направление для тангенциального подвода воздуха в камеры.
Входное окно выпускного канала расположено на наружной окружной поверхности вспомогательного ротора.
Выходное окно выпускного канала расположено на радиальной поверхности вспомогательного ротора, герметично прилегающей к корпусу турбины.
Выходное окно воздушного канала и входное окно выпускного канала, расположенные на наружной окружной поверхности вспомогательного ротора, имеют участки одновременного совмещения с окнами камер для продувки и заполнения камер воздухом.
Во вспомогательном роторе установлен, по меньшей мере, один перепускной канал, имеющий впускное и выпускное окна на наружной окружной поверхности вспомогательного ротора и предназначенный для соединения между собой при вра-щении вспомогательного ротора камер, в которых процесс сгорания топлива завершился, и камер, заполненных воздухом.
Выходной участок перепускного канала выполнен примыкающим к наружной стенке вспомогательного ротора в преимущественно окружном направлении для тангенциального подвода и вращения перепускаемого газового потока в камерах в направлении вращения воздушного потока.
Изобретение
позволяет повысить КПД и полноту
сгорания
топлива газотурбинного
двигателя.
3 ил.
Рисунок 2- Газотурбинный двигатель
Камера сгорания газотурбинного двигателя (рф2439436)
Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус с кольцевой жаровой трубой, включающей две отстоящие друг от друга кольцевые оболочки, соединенные между собой в передней по потоку части лобовой стенкой, снабженной теплоизолирующими экранами со стороны полости горения. Теплоизолирующие экраны содержат полки, ребра на стороне, обращенной к лобовой стенке. Лобовая стенка выполнена с отверстиями для установки горелочных модулей и прохода охлаждающего воздуха. На каждом теплоизолирующем экране ребро и полка выполнены замкнутыми вдоль контура. Поверхность теплоизолирующего экрана с ребром и лобовой стенкой образуют полость, сообщенную с полостью жаровой трубы через отверстие для горелочного модуля. Полки соседних теплоизолирующих экранов образуют с лобовой стенкой проточные каналы. Отверстия на лобовой стенке для прохода охлаждающего воздуха расположены по контуру каждого теплоизолирующего экрана с обеих сторон ребра. Сторона полок, обращенная к полости горения, является продолжением поверхности экрана. Изобретение направлено на повышение топливной экономичности двигателя, полноты сгорания топлива и надежности камеры сгорания путем снижения эмиссии вредных веществ в выхлопных газах за счет повышения эффективности охлаждения лобовой стенки жаровой трубы и вторичного использования воздуха, охлаждающего теплоизолирующие экраны лобовой стенки, для распыления топлива за топливовоздушными горелками и формирования топливовоздушной смеси, а также в процессе горения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. Изобретение проиллюстрировано фигурами.
На фиг.1 изображен продольный разрез камеры сгорания газотурбинного двигателя заявляемой конструкции. На фиг.2 показан вид на лобовую стенку и сечение каналов по теплоизолирующим экранам, а на фиг.3 - продольный разрез лобовой стенки по оси горелки.
Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит корпус 1 с кольцевой жаровой трубой, включающей две отстоящие друг от друга кольцевые оболочки 2 и 3, соединенные между собой в передней по потоку части этой жаровой трубы лобовой стенкой 4, снабженной теплоизолирующими экранами 5 со стороны полости горения 6. Теплоизолирующие экраны 5 содержат ребра 7 на стороне, обращенной к лобовой стенке 4, и полки 8. Лобовая стенка 4 выполнена с отверстиями 9 для установки горелочных модулей 10 и калиброванными отверстиями 11 для прохода охлаждающего воздуха. На каждом теплоизолирующем экране 5 ребро 7 и полка 8 выполнены замкнутыми вдоль контура теплоизолирующего экрана 5 без разрывов, вырезов и отверстий. Поверхность теплоизолирующего экрана с ребром 7 и лобовой стенкой 4 образуют полость 12, сообщенную с полостью жаровой трубы 6 через отверстие 9. Полки 8 ближайших теплоизолирующих экранов 5 образуют с лобовой стенкой 4 проточные каналы 13. Калиброванные отверстия 11 на лобовой стенке 4 для прохода охлаждающего воздуха расположены по контуру каждого теплоизолирующего экрана 5 с обеих сторон ребра 7, а сторона полок 8, обращенная к полости горения 6, является продолжением поверхности экрана 5.
Часть воздушного потока высокого давления 14, 15 образует вихревой поток, который выходит через открытые торцы 16 проточных каналов 13 и частично через зазоры 17 между теплозащитными экранами 5. Вокруг топливовоздушных горелочных модулей 10 формируется воздушная кольцевая струя 18.
Работа камеры сгорания осуществляется следующим образом.
Воздушный поток 14, 15 высокого давления из полости корпуса камеры сгорания поступает через калиброванные отверстия 11 с внутренней стороны ребер 7 в полость 12 между лобовой стенкой 4 и теплоизолирующим экраном 5. Воздушный поток 14, двигаясь параллельно стенке теплоизолирующего экрана 5, охлаждает его и, выходя в кольцевую щель вдоль оси топливовоздушной горелки 10 с внешней стороны топливовоздушного факела, вторично используется при смесеобразовании. При этом происходит воздействие воздушной кольцевой струи 18 на топливовоздушный факел, дополнительное перемешивание смеси с воздухом и обеднение периферийной зоны факела. Смыкание смежных факелов ниже по потоку происходит по обедненным поверхностям, вследствие чего не образуется локальных обогащенных топливом зон, смесь образуется более равномерная по концентрации. При горении в этих местах локальных зон повышенных температур не образуется, благодаря чему эмиссия вредных веществ в выхлопных газах снижается, улучшая полноту сгорания и топливную экономичность двигателя. Вогнутая поверхность теплоизолирующих экранов в сторону лобовой стенки уменьшает площадь поперечного сечения полости 12 в направлении горелки, что при движении воздуха увеличивает его скорость и, соответственно, отвод тепла с поверхности экрана 5. Кроме того, вогнутая коническая поверхность в сравнении с плоской обладает большей жесткостью, благодаря чему более устойчива к термическим деформациям.
Рисунок 3- Камера сгорания газотурбинного двигателя