Патент на изобретение №2330215

(54) КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

(57) Реферат:

Камера сгорания газотурбинного двигателя состоит из наружного, внутреннего корпусов камеры сгорания и жаровых труб с фронтовым устройством в виде конусного лопаточного завихрителя с лопатками между его наружной и внутренней стенками. Наружная и внутренняя стенки лопаточного завихрителя имеют замкнутые полости, соединенные между собой полостями в лопатках, имеющих выходную кромку с открытым каналом, соединяющимся с полостью в ней. На наружной стенке завихрителя выполнен кронштейн с открытой полостью, сообщающейся с полостью в наружной стенке завихрителя, и фланцем крепления к соответствующему фланцу наружного корпуса камеры сгорания. Изобретение направлено на утилизацию горючего попутного шахтного газа путем его сжигания в камере сгорания наземного газотурбинного двигателя. 3 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению, а именно к конструкциям камер сгорания газотурбинных двигателей.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно устройство [“Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей” под ред. Д.В.Хронина, Москва, “Машиностроение”, 1989 г., стр.421…423 и рис.8.25], принятое в качестве прототипа – камера сгорания, жаровые трубы которой расположены в кольцевом пространстве, образованном наружным корпусом камеры сгорания и внутренней стенкой диффузора с кожухом трансмиссии (внутренний корпус камеры сгорания).

На диффузорной части наружного корпуса камеры сгорания расположены фланцы крепления топливных форсунок.

Фронтовое устройство расположено в головке жаровой трубы и представляет собой конусный лопаточный завихритель, лопатки которого обеспечивают закрутку воздушного потока.

Форсунки, закрепленные на соответствующем фланце наружного корпуса, своей цилиндрической частью входят в осевое отверстие завихрителя головки жаровой трубы. В данной конструкции корпус форсунки загромождает вход в лопаточный завихритель, что ведет к неравномерности воздушного потока на выходе из завихрителя и повышенным потерям. При использовании жидкого или газообразного топлива с высокой удельной объемной теплотворной способностью они незначительны, однако при переходе на газообразное топливо с низкой теплотворной способностью потери существенно возрастают так как объемные расходы топливного газа и воздуха, поступающего во фронтовое устройство, становятся соизмеримыми. При этом существенно увеличивается неравномерность температурного поля на выходе из камеры сгорания.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В процессе добычи каменного угля шахтным способом возникает необходимость утилизации попутного шахтного газа, образующегося при дегазации угольных пластов. Как правило, эти газы, наряду с горючей углеводородной составляющей (˜30%), в основном в виде метана, содержат большое количество воздуха (до 70%) и обладают вследствие этого низкой теплотворной способностью. В настоящее время наиболее эффективным способом утилизации попутных газов является использование их в качестве топливного газа в наземных газотурбинных двигателях (ГТД).

При создании данного изобретения решается задача расширения арсенала технических средств обеспечения эффективной утилизации горючих попутных газов путем сжигания их в камерах сгорания наземных энергетических газотурбинных двигателей; технический результат заключается в реализации этого назначения.

Существенные признаки, характеризующие изобретение:

– наружный и внутренний корпуса камеры сгорания,

– жаровые трубы с фронтовым устройством в виде конусного лопаточного завихрителя,

– лопатки между наружной и внутренней стенками конусного лопаточного завихрителя,

– наружная и внутренняя стенки лопаточного завихрителя имеют замкнутые полости,

– лопатки имеют полость и выходную кромку с открытым каналом, соединяющимся с полостью в ней,

– замкнутые полости в наружной и внутренней стенках лопаточного завихрителя соединены между собой полостями в лопатках,

– на наружной стенке завихрителя выполнен кронштейн с открытой полостью, сообщающейся с полостью в наружной стенке завихрителя, и фланцем крепления к соответствующему фланцу наружного корпуса камеры сгорания.

Существенные отличительные признаки:

– наружная и внутренняя стенки лопаточного завихрителя имеют замкнутые полости,

– лопатки имеют полость и выходную кромку с открытым каналом, соединяющимся с полостью в ней,

– замкнутые полости в наружной и внутренней стенках лопаточного завихрителя соединены между собой полостями в лопатках,

– на наружной стенке завихрителя выполнен кронштейн с открытой полостью, сообщающейся с полостью в наружной стенке завихрителя, и фланцем крепления к соответствующему фланцу наружного корпуса камеры сгорания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах показаны:

Фиг.1 – Конструктивная схема камеры сгорания (продольный разрез).

Фиг.2 – Конструктивная схема фронтового устройства.

Фиг.3 – Сечение по лопаткам завихрителя.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Камера сгорания имеет наружный 1 и внутренний 2 корпуса, жаровые трубы 3 с фронтовым устройством в виде конусного завихрителя 4.

Конусный завихритель 4 имеет наружную и внутреннюю стенки 5 и 6 соответственно, соединенные лопатками 7. Наружная 5 и внутренняя 6 стенки имеют замкнутые полости 8 и 9 соответственно. Эти полости соединены между собой полостями 10 в лопатках 7. Лопатки 7 имеют выходную кромку 11 с открытым каналом 12, соединяющимся с полостью 10.

Между выходными кромками 11 лопаток 7 имеются каналы 13. На наружной стенке 5 завихрителя 4 выполнен кронштейн 14 с открытой полостью 15, сообщающейся с полостью 8 в наружной стенке 5 конусного завихрителя 4, и фланцем 16. Кронштейн 14 крепится фланцем 16 к соответствующему фланцу наружного корпуса камеры сгорания.

При работе камеры сгорания воздух из-за компрессора ГТД поступает на вход в камеру сгорания. Часть воздуха через отверстие, образованное наружной и внутренней стенками лопаточного конусного завихрителя 4, проходя между лопатками 7, закручивается и поступает в жаровую трубу 3 камеры сгорания по каналам 13 между выходными кромками 11 лопаток 7.

Топливный газ подается на вход в полость 15 кронштейна 14 и поступает в полости 8 и 9, а по полостям 10 и каналам 12, в выходных кромках 11 лопаток 7, поступает в закрученном виде в жаровую трубу 3, где смешивается с воздухом, образуя топливовоздушную смесь, сгорающую в жаровой трубе 3 камеры сгорания.

Таким образом, обеспечивается эффективная утилизация горючих попутных газов путем сжигания их в камерах сгорания наземных энергетических газотурбинных установок

Формула изобретения

Камера сгорания газотурбинного двигателя, включающая в себя наружный и внутренний корпуса камеры сгорания, жаровые трубы с фронтовым устройством в виде конусного лопаточного завихрителя с лопатками между его наружной и внутренней стенками, отличающаяся тем, что наружная и внутренняя стенки лопаточного завихрителя имеют замкнутые полости, соединенные между собой полостями в лопатках, имеющих выходную кромку с открытым каналом, соединяющимся с полостью в ней, а на наружной стенке завихрителя выполнен кронштейн с открытой полостью, сообщающейся с полостью в наружной стенке завихрителя, и фланцем крепления к соответствующему фланцу наружного корпуса камеры сгорания.

РИСУНКИ