Результат интеллектуальной деятельности: КАМЕРА СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к конструкции камеры сгорания газотурбинного двигателя (ГТД).

Известен литой диффузор камеры сгорания ГТД, содержащий наружный и внутренний кольцевые силовые корпуса, связанные между собой радиальными литыми стойками обтекаемой формы, и имеющий сложную форму - короткую безотрывную часть и внезапное расширение на уступах наружного и внутреннего корпусов. [1]

Недостатком указанного устройства является сложная конструкция диффузора, которая приводит к увеличению его веса и снижению качества литья, вследствие чего уменьшается надежность и ресурс ГТД.

Из известных устройств наиболее близким является диффузор камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащий наружный и внутренний кольцевые силовые корпуса, связанные между собой радиальными силовыми литыми стойками, выполненный составным, при этом каждая радиальная стойка снабжена торцевыми цилиндрическими полками, а в корпусах выполнены цилиндрические отверстия, в которые заведены полки стойки, причем последние соединены с корпусами по цилиндрическим поверхностям отверстий пайкой или сваркой. [2]

Недостатком указанного устройства является неудовлетворительная надежность работы камеры сгорания, т.к. из-за высокого избыточного давления внутри камеры сгорания наружный корпус деформируется, и усилия от его деформации, передающиеся через литые стойки к внутреннему корпусу, вызывают возникновение избыточно высоких напряжений в месте соединения внутреннего корпуса и литой стойки и образования трещин на внутреннем корпусе.

Задачей данного изобретения является повышение надежности и долговечности камеры сгорания ГТД и оптимизация ее работы при одновременном снижении ее массово-габаритных размеров.

Указанная задача достигается тем, что в камере сгорания газотурбинного двигателя, содержащей жаровую трубу, образующие диффузор наружный и внутренний кольцевые силовые корпуса, связанные между собой стойками с торцевыми полками, диффузор выполнен неразъемным, при этом каждая стойка изготовлена путем механической обработки, по меньшей мере, части ее поверхности и в каждой стойке выполнены полости.

При этом торцевые полки стойки могут быть изготовлены путем механической обработки с образованием фасок, скошенная часть которых расположена к оси стойки в диапазоне 30-40°, а стойки могут быть изготовлены путем обработки фрезой и, по меньшей мере, треть стоек может иметь элементы крепления жаровой трубы камеры сгорания к стойкам, при этом элементы крепления могут быть выполнены в виде кронштейна или проушины, а жаровая труба может крепиться к кронштейнам или проушинам стоек радиальными штифтами.

Новым здесь является то, что диффузор выполнен неразъемным, при этом каждая стойка изготовлена путем механической обработки, по меньшей мере, части ее поверхности и в каждой стойке выполнены полости.

При этом торцевые полки стойки могут быть изготовлены путем механической обработки с образованием фасок, скошенная часть которых может быть расположена к оси стойки в диапазоне 30-40°, а стойки могут быть изготовлены путем обработки фрезой и, по меньшей мере, треть стоек может иметь элементы крепления жаровой трубы камеры сгорания к стойкам, причем элементы крепления могут быть выполнены в виде кронштейна или проушины, а жаровая труба может крепиться радиальными штифтами к кронштейнам или проушинам стоек.

Стойки, связывающие между собой корпус наружный и корпус внутренний камеры сгорания посредством сварки, изготавливаются путем механической обработки литой заготовки. Исходная отливка в процессе изготовления стойки подвергается существенному механическому воздействию, обеспечивающему получение таких геометрических характеристик, которые позволяют улучшить качество сварки за счет уменьшения наплавки и увеличения глубины проплавления между стойками и корпусами и, следовательно, уменьшить напряжения на стойках при нагреве материала и обеспечить прочность и надежность крепления стоек к наружному корпусу и внутреннему корпусу камеры сгорания, что, в свою очередь, способствует уменьшению напряжения в месте соединения внутреннего и наружного корпусов со стойками и не приводит к образованию трещин на внутреннем и наружном корпусах в процессе работы.

Размещение стоек, выполненных, по меньшей мере, с двумя полостями, в камере сгорания приводит к выравниванию давления над наружной и внутренней оболочкой корпуса камеры сгорания, что позволит снизить неравномерность его нагружения.

Такое выполнение конструкции позволит повысить надежность и долговечность камеры сгорания и оптимизировать ее работу при одновременном снижении ее массово-габаритных размеров

Из уровня техники неизвестны технические решения, обладающие предлагаемой выше совокупностью признаков. Отсюда можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "Новизна".

На фиг.1 показан продольный разрез камеры сгорания со стойкой 4;

на фиг.2 Вид А показана схема расположения стоек 3 и 4 и бобышек 12;

на фиг.3 показан разрез Б-Б;

на фиг.4 показан вид В.

Камера сгорания газотурбинного двигателя содержит жаровую трубу, наружный и внутренний кольцевые силовые корпуса 1 и 2, образующие диффузор, связанные между собой стойками (3, 4). Стойки (3, 4) снабжены торцевыми полками 5. Диффузор выполнен неразъемным. При этом каждая стойка (3, 4) изготовлена путем механической обработки, по меньшей мере, части ее поверхности и в каждой стойке (3, 4) выполнены полости (6, 7).

Торцевые полки 5 стоек (3, 4) изготовлены путем механической обработки с образованием фасок, скошенная часть которых расположена к оси стойки в диапазоне 30-40°.

Стойки (3, 4) изготовлены путем обработки фрезой. По меньшей мере, треть стоек имеет элементы крепления жаровой трубы 8 камеры сгорания к стойкам 4. Элементы крепления выполнены в виде кронштейна 9 или проушины. В корпусах 1 и 2 выполнены цилиндрические отверстия 10, в которые заведены полки 5 стоек (3, 4). Полки 5 стоек (3, 4) соединены с корпусами 1 и 2 по цилиндрическим поверхностям этих отверстий 10. Соединение осуществляется пайкой или сваркой.

Жаровая труба 8 крепится к кронштейнам стоек 4 радиальными штифтами 11. Размеры штифта 11 определяются из условия его монтажа и работы на двигателе. Штифт вставляется через центральное отверстие бобышки 12, которая приваривается к обечайке наружного корпуса 1, прошивая отверстия в кронштейнах 9 или проушинах стоек 4, отверстие в кронштейне 13 жаровой трубы 8 и отверстие в топливном коллекторе 14.

Изготовление стоек путем механической обработки с образованием фасок на торцевых полках стоек, скошенная часть которых расположена к оси стойки в диапазоне 30-40°, позволяет улучшить качество сварки за счет уменьшения наплавки и увеличения глубины проплавления между стойкой и корпусом, уменьшить напряжения на стойке при нагреве материала и обеспечить прочность и надежность крепления стоек к наружному корпусу и внутреннему корпусу камеры сгорания, в том числе и в процессе работы.

Размещение стоек (3, 4), выполненных, по меньшей мере, с двумя полостями (6, 7), в камере сгорания приводит к выравниванию давления над наружной и внутренней оболочкой корпуса камеры сгорания, что позволит снизить неравномерность его нагружения.

Такое выполнение конструкции позволит оптимизировать работу камеры сгорания и одновременно снизить ее массово-габаритные размеры.

Кроме того, снижается стоимость изготовления камеры сгорания и улучшаются ее рабочие характеристики.

Источники информации

1. "Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей" под ред. Хронина Д.В. (для вузов), М.: Машиностроение, 1989 г., стр.400-401, рис.8.8.

2. Патентный документ RU 26840 U1, F 23 R 3/04, бюл. №35 за 2002 г.