F02C7 / 22 - системи подачі палива
Власники патенту RU 2362030:
Федеральне державне унітарне підприємство "Московське машинобудівне виробниче підприємство" САЛЮТ "(ФГУП" ММПП "САЛЮТ") (RU)
Винахід відноситься до камер згоряння газотурбінних двигунів, зокрема до захисту паливного колектора і форсунок від коксування, і може бути використано в авіадвигунобудуванні, енергетичному машинобудуванні та інших галузях техніки, де використовуються газотурбінні агрегати. Паливний колектор з форсунками газотурбінного двигуна містить корпус з теплозахисних пристроєм і з'єднані з корпусом колектора корпуси форсунки з топлівоподводящімі каналами і зібраними в них розпилюють деталями, причому корпус колектора виконаний з кільцевих, з'єднаних між собою деталей з утворенням, щонайменше, одного паливорозподільні каналу, гідравлічно повідомленого з топлівоподводящімі каналами корпусів форсунок, при цьому до корпусу колектора прикріплені екрани з утворенням навколо зовніш ної поверхні корпусу повітряного або вакуумированной порожнини, а в топлівоподводящіх каналах корпусів форсунок герметично закріплені втулки для проходу палива з утворенням між ними і стінкою корпусів форсунок кільцевих вакуумованих порожнин. Винахід дозволяє підвищити надійність роботи паливного колектора. 2 з.п. ф-ли, 4 іл.
Винахід відноситься до камер згоряння газотурбінних двигунів, зокрема до захисту паливного колектора і форсунок від коксування, і може бути використано в авіадвигунобудуванні, енергетичному машинобудуванні та інших галузях техніки, де використовуються газотурбінні агрегати.
При роботі газотурбінного двигуна стінки паливного колектора з форсунками нагріваються під впливом теплового потоку повітря з компресора і теплового випромінювання стінок жарової труби камери згоряння, всередині якої розташований паливний колектор. При цьому температура поверхні стінок топлівоподводящіх каналів колектора досягає високих значень, при яких відбувається окислення вуглеводнів палива розчиненим у ньому киснем. Утворені при цьому на стінках каналів колектора коксоотложеній змиваються потоком палива і засмічують дозуючі канали розпилюють деталей форсунок, що призводить до порушень в роботі камери згоряння. Застосування теплозахисту у вигляді спеціальних покриттів або інших теплобарьерних пристроїв знижує температуру нагрівання колектора і, як наслідок, зменшує коксові відкладення на стінках його каналів.
Недолік відомого паливного колектора полягає в неефективності захисту від коксових відкладень, що негативно позначається на надійності паливного колектора.
Завдання запропонованого винаходу - підвищення надійності роботи паливного колектора.
Поставлена задача досягається тим, що в паливному колекторі з форсунками газотурбінного двигуна, що містить корпус з теплозахисних пристроєм і з'єднані з корпусом колектора корпуси форсунки з топлівоподводящімі каналами і зібраними в них розпилюють деталями, відповідно до винаходу корпус колектора виконаний з кільцевих, з'єднаних між собою деталей з утворенням , щонайменше, одного паливорозподільні каналу, гідравлічно повідомленого з топлівоподводящімі каналами корпусів форсунок, при цьому до корпу су колектора прикріплені екрани з утворенням навколо зовнішньої поверхні корпусу повітряного або вакуумированной порожнини, а в топлівоподводящіх каналах корпусів форсунок герметично закріплені втулки для проходу палива з утворенням між ними і стінкою корпусів форсунок кільцевих вакуумованих порожнин.
Наявність в топлівоподводящіх каналах корпусів форсунок втулок з утворенням між ними і стінкою корпусів форсунок кільцевих вакуумованих порожнин дозволяє забезпечити ефективну тепловий захист форсунок, зменшивши, тим самим, коксоутворення на стінках паливних каналів в корпусах форсунок і ймовірність засмічення частинками коксу дозуючих каналів розпилюють деталей форсунок.
Наявність екранів на зовнішній поверхні корпусу колектора, розташованих з утворенням навколо зовнішньої поверхні корпусу повітряного або вакуумированной порожнини, дозволяє також забезпечити ефективну тепловий захист колектора і зменшити, тим самим, коксоутворення на стінках паливних каналів його корпусу.
Наявність повітряного або вакуумированной порожнин є суттєвою ознакою, так як вони забезпечують ефективну тепловий захист розташованих усередині цих порожнин паливних каналів в корпусі колектора і корпусах форсунок.
Деталі корпусу колектора можуть бути виконані гострінням і з'єднані між собою зварюванням. Таке виконання дозволяє підвищити ресурсну надійність колектора при роботі двигуна на режимах максимального навантаження, оскільки така конструкція менш схильна до руйнувань, які виникають через високого тиску палива в колекторі і через вібраційного впливу з боку контактують з колектором інших вузлів двигуна.
У пазах між корпусами форсунок і елементами кріплення колектора в камері згоряння може бути розташоване теплозащитное пристрій у вигляді багатошарової кремнеземної стрічки, закритою екранами, прикріпленими до корпусу колектора. Це дозволяє забезпечити додатковий захист колектора від теплового впливу.
Винахід може бути використано стосовно як до однокаскадним паливним колекторам, так і двохкаскадним паливним колекторам. Оскільки Двокаскадні паливні колектори найбільш складні в конструктивному виконанні і область їх застосування ширше, ніж однокаскадних колекторів, приклад конкретного використання і робота даного колектора розглянуті на прикладі двухкаскадного паливного колектора авіаційного газотурбінного двигуна.
На фіг.1 зображений фрагмент паливного колектора з форсунками;
на фіг.2 зображено перетин Б-Б фіг.1 - виконання корпусу колектора з повітряною порожниною;
на Фіг.3 зображено перетин В-В фіг.1;
на фіг.4 зображено перетин Б-Б фіг.1 - виконання корпусу колектора з вакуумированной порожниною.
Паливний колектор з форсунками газотурбінного двигуна містить корпус 1, що представляє собою конструкцію з з'єднаних між собою, наприклад, за допомогою електронно-променевого зварювання кільцевих нагострених деталей 2, 3, 4. Кількість деталей може бути іншим. Взаємне розташування кільцевих деталей корпусу колектора утворює паливорозподільні канали 5 і 6 відповідно першого і другого каскадів. З корпусом колектора 1 з'єднані, наприклад, за допомогою електронно-променевого зварювання кронштейни 7 для кріплення колектора в камері згоряння і корпуси форсунок 8 (всередині яких зібрані розпилюючі деталі форсунки) з топлівоподводящімі каналами 9 і 10 відповідно першого і другого каскадів. Паливорозподільні канали 5 і 6 гідравлічно повідомлені через систему отворів 11 і 12, виконаних в деталі 2, відповідно з топлівоподводящімі каналами 9 і 10.
У топлівоподводящем каналі 9 першого каскаду корпусу кожної паливної форсунки 8 герметично розміщена, наприклад впаяна, втулка 13 з утворенням між нею і стінкою корпусу форсунки кільцевої вакуумированной порожнини (зазору) 14. Вакуумирование порожнини (зазору) 14 здійснюється при заварці технологічного отвору в стінці корпусу форсунки 8 за допомогою заглушки 16 у вакуумній камері.
У разі виконання колектора двохкаскадним втулки 14 можуть розташовуватися або тільки в топлівоподводящіх каналах першого каскаду корпусів форсунок (як в даному випадку), є найбільш уразливими з точки зору коксоутворення, або в топлівоподводящіх каналах обох каскадів зазначеного корпусу.
Паливо через канал 15 втулки 13 надходить до розпилюючим деталей першого каскаду форсунок. Наявність вакуумированной порожнини 14 необхідно для забезпечення ефективної теплового захисту паливного каналу 15 в корпусах форсунок 8 для запобігання процесів коксоотложеній на його стінці.
Тепловий захист зовнішньої поверхні корпусу колектора забезпечується за допомогою двох теплобарьерних «систем». При цьому під зовнішньою поверхнею розуміється поверхню, яка омивається потоком набігаючого гарячого повітря.
Перша «система» теплового захисту дозволяє забезпечити теплову ізоляцію тієї частини зовнішньої поверхні корпусу колектора, на якій розташовані корпуси форсунок 8 і елементи кріплення колектора до камери згоряння, наприклад кронштейни 7, і здійснюється за допомогою теплозахисного пристрою, виконаного, наприклад, у вигляді покладеної в пазах між корпусами форсунок 8 і кронштейнами 7 кремнеземної стрічки, закритою екранами 18.
Друга «система» захисту дозволяє забезпечити теплову ізоляцію решти зовнішньої поверхні корпусу колектора. Вона здійснюється за допомогою з'єднаних між собою, наприклад, зварюванням екранів 19 і 20 (див. Фіг.2) або екранів 21 і 22 (див. Фіг.4), які з'єднані, наприклад, зварюванням з деталлю 2 корпусу колектора і розташовані навколо деталей корпусу 2, 3, 4 з утворенням повітряної порожнини (див. фіг.2) або з утворенням вакуумированной порожнини 24 (див. фіг.4). При цьому вакуум у порожнині 24 утворюється при заварці технологічного отвору в екрані 21 або 22 у вакуумній камері.
При роботі двигуна паливо через відповідні топлівоподводи (не показані) надходить в паливорозподільні канали 5 і 6 відповідно першого і другого каскадів корпусу колектора, звідки через отвори 11 і 12 деталі 2 воно надходить відповідно в топлівоподводящіе канали 15, 9 і 10 корпусів форсунок і далі до розпилюючим деталей форсунок.
При цьому протягом тривалого терміну експлуатації за рахунок зварених між собою нагострених кільцевих деталей 2, 3, 4 корпусу 1 колектора забезпечуються необхідні міцність і герметичність колектора з форсунками, що зазнає вплив високого тиску протікає через нього палива і вібраційних навантажень з боку контактують з ним інших вузлів двигуна.
Запропонована тепловий захист паливних каналів колектора з форсунками сприяє пригніченню процесів коксування в ньому палива і оберігає стінки його каналів від коксових відкладень, що істотно знижує ймовірність засмічення частинками коксу дозуючих каналів розпилюють деталей форсунок колектора.
1. Паливний колектор з форсунками газотурбінного двигуна, що містить корпус з теплозахисних пристроєм і з'єднані з корпусом колектора корпуси форсунки з топлівоподводящімі каналами і зібраними в них розпилюють деталями, що відрізняється тим, що корпус колектора виконаний з кільцевих, з'єднаних між собою деталей з утворенням, по меншій міру, одного паливорозподільні каналу, гідравлічно повідомленого з топлівоподводящімі каналами корпусів форсунок, при цьому до корпусу колектора прикріплені екрани з образо аніем навколо зовнішньої поверхні корпусу повітряного або вакуумированной порожнини, а в топлівоподводящіх каналах корпусів форсунок герметично закріплені втулки для проходу палива з утворенням між ними і стінкою корпусів форсунок кільцевих вакуумованих порожнин.
2. Паливний колектор по п.1, що відрізняється тим, що деталі корпуса колектора виконані гострінням і з'єднані між собою зварюванням.
3. Паливний колектор за допомогою одного з пп.1 і 2, що відрізняється тим, що в пазах між корпусами форсунок і елементами кріплення колектора в камері згоряння розташоване теплозащитное пристрій у вигляді багатошарової кремнеземної стрічки, закритою екранами, прикріпленими до корпусу колектора.