Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя

Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к конструкции камер сгорания газотурбинного двигателя (ГТД).

Известна кольцевая камера сгорания ГТД, содержащая корпус, в котором расположены силовые стойки, и жаровую трубу, входной конец которой прикреплен к силовым стойкам посредством вилок с отверстиями, кронштейнов с проушинами, заведенных в вилки, и радиальных штифтов, установленных в отверстия вилок и проушин кронштейнов [1].

Недостатком конструкции крепления корпуса камеры сгорания и жаровой трубы является износ поверхности штифтов и поверхности отверстий на вилке силовых стоек корпуса камеры сгорания из-за несоосности штифтов и кронштейнов жаровой трубы, что снижает надежность и ресурс камеры сгорания.

Техническим результатом данного изобретения является оптимизация элемента конструкции крепления корпуса камеры сгорания и жаровой трубы при одновременном повышении надежности работы камеры сгорания.

Указанный технический результат достигается тем, что в кольцевой камере сгорания газотурбинного двигателя, содержащей корпус и жаровую трубу, передняя часть которой прикреплена к силовым стойкам посредством вилок с отверстиями, кронштейнов с проушинами, заведенных в вилки, и радиальных штифтов, установленных в отверстия вилок и проушин кронштейнов, корпус камеры включает в себя внутренний и наружный корпуса, связанные между собой силовыми стойками, установленными в образованном этими корпусами кольцевом диффузорном канале, не менее трети стоек снабжены вилками с отверстиями, обработанными по кондуктору, кронштейны приварены к головке жаровой трубы, при этом в корпус камеры введен топливный коллектор, на котором закреплены дополнительные кронштейны с проушинами, которые заведены под вилки силовых стоек, радиальные штифты введены в отверстия проушин дополнительных кронштейнов, жаровая труба выполнена секционной, а ее выходные секции снабжены опорными фланцами, выполненными с возможностью сопряжения с кольцами венца соплового аппарата, причем для радиальных штифтов выполняется соотношение: 4≤L/d≤7, где

L - длина части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов;

d - диаметр части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов.

Рабочие поверхности опорных фланцев должны быть азотированы, а наружные секции жаровой трубы должны быть соединены с головкой жаровой трубы с помощью заклепок.

Такое техническое решение позволяет оптимизировать работу камеры сгорания при одновременном увеличении длины радиальных штифтов и снабжении вилками с отверстиями не менее трети стоек, что повышает надежность камеры сгорания и исключает возможность выхода кронштейнов топливного коллектора из зацепления со штифтом.

Предложенное выполнение выходных опорных фланцев с возможностью сопряжения с кольцами венца соплового аппарата, обеспечивающее возможность радиального и осевого перемещения, предотвращает деформацию жаровой трубы.

Предложенная конструкция допускает радиальные и осевые перемещения жаровой трубы, что повышает ее надежность.

На фиг.1 показан общий вид кольцевой камеры сгорания ГТД;

на фиг.2 - продольный разрез узла крепления передней части жаровой трубы и топливного коллектора;

на фиг.3 - продольный разрез узла крепления выходных секций жаровой трубы.

Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя (ГТД) содержит корпус 1 и жаровую трубу 2. Корпус 1 камеры включает в себя внутренний 3 и наружный 4 корпуса, связанные между собой силовыми стойками 5. Стойки 5 установлены в образованном этими корпусами (3, 4) кольцевом диффузорном канале 6. При этом не менее трети стоек 5 снабжены вилками 7 с отверстиями (8, 9), обработанными по кондуктору. Передняя часть 10 жаровой трубы 2 прикреплена к силовым стойкам 5 посредством вилок 7 с отверстиями (8, 9), кронштейнов 11 с проушинами 12, которые заведены в вилки 7, и радиальных штифтов 13, установленных в отверстиях (8, 9) вилок 7 и проушин 12 кронштейнов 11. Кронштейны 11 приварены к головке жаровой трубы 2. Кронштейн 11 выполнен таким образом, что в продольном сечении имеет форму треугольника, основание которого прикреплено к передней части 10 жаровой трубы 2. Жаровая труба 2 выполнена из секций 14, 15, 16, 17, 18, 19. Секции 15, 16 жаровой трубы 2 образуют наружный смеситель. Секции 14, 17 и передняя часть 10 жаровой трубы 2 образуют головку. Выходные секции 16, 19 жаровой трубы 2 снабжены наружным и внутренним опорными фланцами (20, 21). Опорные фланцы (20, 21) выполнены с возможностью сопряжения с кольцами (22, 23) венца соплового аппарата 24.

В корпус 1 камеры введен топливный коллектор 25, на котором закреплены дополнительные кронштейны 26 с проушинами 27, которые заведены под вилки 7 силовых стоек 5. Радиальные штифты 13 введены в отверстия проушин 27 дополнительных кронштейнов 26. При этом для радиальных штифтов 13 выполняется соотношение: 4≤L/d≤7, где

L - длина части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов;

d - диаметр части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов.

Данный диапазон обусловлен тем, что при отношении 4>L/d в процессе работы повышается вероятность выхода кронштейна топливного коллектора из зацепления со штифтом, а при L/d>7 в процессе работы повышается вероятность касания штифтом кронштейна топливного коллектора.

Приведем примеры конкретного выполнения штифта.

Пример 1: Рассмотрим кольцевую камеру сгорания газотурбинного двигателя со штифтом, длина которого 64 мм, а диаметр 8 мм.

Длина части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов, равна 33 мм (L=33 мм).

Диаметр части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов, равен 8 мм (d=8 мм).

L/d=33/8=4,1 мм.

Данное значение входит в диапазон 4≤L/d≤7.

Пример 2: Рассмотрим кольцевую камеру сгорания газотурбинного двигателя со штифтом, длина которого 80 мм, а диаметр d=8 мм.

Длина части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов, равна 57 мм (L=57 мм).

Диаметр части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов, равен 8 мм (d=8 мм).

L/d=56/8=7 мм.

Данное значение входит в диапазон 4≤L/d≤7.

При этом рабочие поверхности опорных фланцев (20, 21) могут быть азотированы, а наружные секции 15, 16 жаровой трубы 2 могут быть соединены с головкой жаровой трубы 2 с помощью заклепок 28.

На радиальном штифте 13 выполнены фаска 29 и упорный бурт 30, а на хвостовике 31 радиального штифта 13 - резьба 32. На корпусе 1 камеры в бобышках 33 установлены заглушки 34, предохраняющие радиальные штифты 13 от выпадания.

В процессе сборки камеры сгорания жаровую трубу 2 устанавливают внутрь корпуса 1. При этом проушины 12 кронштейнов 11 жаровой трубы 2 заводятся в вилки 7 силовых стоек 5 с зазором в радиальном направлении. Проушины 12 кронштейнов 11 соединяются с вилками 7 с помощью радиальных штифтов 13, которые заводятся через отверстия в бобышках 33 на корпусе 1 камеры сгорания. Радиальные штифты 13 устанавливаются с помощью специального ключа, навернутого на резьбовой хвостовик 31. Заходная фаска 29 на штифтах 13 позволяет им свободно заходить в отверстия вилок 7, проушин 12 кронштейнов 11 и проушин 27 дополнительных кронштейнов 26. Штифты 13 устанавливаются до упора в бурт 30. От выпадания штифты 13 предохраняют заглушки 34, установленные на бобышках 33 корпуса 1 камеры сгорания.

Во время работы двигателя происходит температурное расширение жаровой трубы 2 с кронштейном 11, который перемещается в радиальном направлении. При этом происходит самоцентрирование радиальных штифтов в отверстиях. Опорные фланцы (20, 21) жаровой трубы 2 могут перемещаться как в осевом, так и в радиальном направлении, компенсируя термические расширения жаровой трубы 2.

Изобретение позволяет оптимизировать работу камеры сгорания при одновременном увеличении длины радиальных штифтов и снабжении вилками с отверстиями не менее трети стоек, что повышает надежность камеры сгорания и исключает возможность выхода кронштейнов топливного коллектора из зацепления со штифтом.

Источник информации

1. Патент RU №2212591 C1, F 23 R 3/60, опубл. 20.09.2003 г.

1. Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус и жаровую трубу, передняя часть которой прикреплена к силовым стойкам посредством вилок с отверстиями, кронштейнов с проушинами, заведенных в вилки, и радиальных штифтов, установленных в отверстия вилок и проушин кронштейнов, отличающаяся тем, что корпус камеры включает в себя внутренний и наружный корпуса, связанные между собой силовыми стойками, установленными в образованном этими корпусами кольцевом диффузорном канале, не менее трети стоек снабжены вилками с отверстиями, обработанными по кондуктору, кронштейны приварены к головке жаровой трубы, при этом в корпус камеры введен топливный коллектор, на котором закреплены дополнительные кронштейны с проушинами, которые заведены под вилки силовых стоек, радиальные штифты введены в отверстия проушин дополнительных кронштейнов, жаровая труба выполнена секционной, а ее выходные секции снабжены опорными фланцами, выполненными с возможностью сопряжения с кольцами венца соплового аппарата, причем для радиальных штифтов выполняется соотношение:

4≤L/d≤7,

где L - длина части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов;

d - диаметр части радиального штифта, которая предназначена для установки в отверстия вилок, проушин кронштейнов и проушин дополнительных кронштейнов;

2. Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что рабочие поверхности опорных фланцев азотированы.

3. Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что наружные секции жаровой трубы соединены с головкой жаровой трубы с помощью заклепок.