24.10.2019
219.017.daa9

СИСТЕМА ТОПЛИВОПИТАНИЯ ОСНОВНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002704055
Дата охранного документа
23.10.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к системе топливопитания основной камеры сгорания газотурбинного двигателя и топливному коллектору для распыливания жидкого топлива. Задачей изобретения является сохранение длительного горения на одной или нескольких дежурных форсунках при отсечках подачи топлива в коллектор для последующего восстановления горения без использования системы воспламенения. Поставленная задача решается тем, что в конструкции коллектора выделяется дежурная (одна или более) центробежная двухконтурная форсунка открытого типа с противонагарным колпачком, которая при отсечках подачи топлива в коллектор переходит на автономное питание с малым расходом топлива, обеспечивающим поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха, поступающего к торцу форсунки через каналы противонагарного колпачка. При этом зона горения организуется завихрением этого воздуха непосредственно за торцом форсунки. Изобретение позволяет длительно поддерживать горение в зоне дежурной форсунки, что обеспечит восстановление горения в основной камере сгорания при резких сбросах расхода топлива, срабатывании антипомпажной системы, запуске на режимах авторотации и т.п. без использования системы воспламенения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности, к системе топливопитания основной камеры сгорания газотурбинного двигателя и топливному коллектору с форсунками для распиливания жидкого топлива.

Процессы смесеобразования в камерах сгорания газотурбинных двигателей существенно влияют на организацию горения, надежность и экономичность работы камер сгорания, термический режим отдельных элементов двигателей.

Известна полезная модель №64324 камеры сгорания газотурбинного двигателя, включающая корпус, топливный коллектор, форсунки, зивихрители, диффузоры и жаровую трубу с внешним и внутренним кожухом, на котором имеются охлаждающие средства, при том, что жаровая труба разделена на две зоны горения: дежурную и основную, а топливный коллектор представляет собой блок из двух коллекторов, один из которых соединен с форсунками дежурной зоны, а другой - с форсунками основной зоны. Недостатком указанной модели является значительная длина жаровой трубы, определяемая разнесением зон горения и коллекторов с форсунками по длине камеры сгорания. При этом минимальный расход топлива для горения в дежурной зоне значителен, а кратковременная отсечка подачи топлива в нем вызывает погасание пламени в камере сгорания.

Наиболее близким прототипом является коллектор основной камеры сгорания с центробежными двухконтурными форсунками открытого типа с противонагарными колпачками, которые обладают конструктивной способностью к восстановлению горения в основной камере сгорания за счет истекающих из нижних форсунок остатков топлива в трубопроводах коллектора при кратковременных отсечках подачи топлива в коллекторы при срабатывании антипомпажной системы, стоп-крана или клапана сброса и останова (см. например, Кирпичев А.С., Коцюбинский С.В., Мосягин В.В. Восстановление горения в основной камере сгорания с форсунками открытого типа // Климовские чтения-2012: Перспективные направления развития предприятий авиадвигателестроения: сборник докладов международной научно-технической конференции. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2012. - 132…140 с.). Недостатком описанного коллектора является ограничение длительности удержания пламени на торце форсунки объемом остаточного топлива, определяющейся временем опорожнения трубопроводов и топливного коллектора, а так же возможность погасания этого остаточного горения при эволюциях самолета.

Задачей изобретения является сохранение длительного горения на одной или нескольких дежурных форсунках при отсечках подачи топлива в коллектор малого расхода для последующего восстановления горения без использования системы воспламенения.

Поставленная задача решается тем, что в системе топливопитания выделяется дежурная (одна или более) центробежная двухконтурная форсунка открытого типа с противонагарным колпачком, которая при отсечках подачи топлива в коллектор малого расхода переходит на автономное питание с дежурным расходом топлива, обеспечивающим поддержание оптимального коэффициента избытка воздуха, поступающего к торцу форсунки через каналы противонагарного колпачка. При этом зона горения организуется завихрением этого воздуха непосредственно за торцом форсунки.

Для восстановления режимов работы двигателя во все форсунки коллектора малого расхода, включая дежурную, подается расход топлива, определяемый агрегатом управления двигателем исходя из давления и расхода воздуха в камеру сгорания, и за счет переброса пламени от зоны горения дежурной форсунки восстанавливается горение во всем объеме камеры сгорания.

В качестве дежурной форсунки может быть использована пусковая форсунка.

В дежурной форсунке автономное питание малого расхода может подаваться через центральное сопло.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении восстановления горения в основной камере сгорания после резких сбросов расхода топлива, срабатывании антипомпажной системы, отказе свечей зажигания и т.п.

Система топливопитания основной камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая насосный блок, топливный бак, регулятор расхода топлива, распределитель, датчик давления, блок управления, топливные коллекторы малого и основного расходов и форсунки, которая также дополнительно содержит дежурный топливный коллектор включающий по меньшей мере одну двухконтурную форсунку открытого типа, состоящую из корпуса, резьбовых фильтров, сопел распыливания малого и основного расходов топлива и противонагарного колпачка, при этом магистраль подачи топлива к форсункам дежурного коллектора содержит отсечной и обратный клапаны, а магистраль подачи топлива форсунок коллектора малого расхода связана с магистралью подачи топлива дежурных форсунок через обратный клапан.

Топливо к соплам малого расхода форсунок дежурного топливного коллектора подается с расходом, пропорциональным расходу воздуха через противонагарный колпачок.

В качестве форсунок дежурного топливного коллектора используются пусковые форсунки.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых представлены:

Фиг. 1 Система топливопитания для обеспечения дежурного горения, где

1 - камера сгорания ГТД;

2 - топливный коллектор дежурных форсунок;

3 - топливный коллектор форсунок малого расхода;

4 - топливный коллектор форсунок основного расхода;

5 - форсунки;

6 - насосный блок;

7 - топливный бак;

8 - регулятор расхода топлива;

9 - распределитель;

10 - датчик давления;

11 - отсечной клапан;

12 - обратные клапаны, а) - в магистрали топливного коллектора дежурных форсунок, б) - в магистрали, связывающей топливный коллектор дежурных форсунок с топливным коллектором форсунок малого расхода;

13 - блок управления.

Фиг. 2 Схема горения за торцом дежурной двухконтурной топливной форсунки открытого типа при дежурных расходах топлива, где

14 - корпус форсунки;

15 - резьбовой фильтр малого и дежурного расходов топлива;

16 - резьбовой фильтр основного расхода топлива;

17 - завихритель малого и дежурного расхода топлива;

18 - завихритель основного расхода топлива;

19 - сопло основного расхода топлива;

20 - сопло малого и дежурного расхода топлива;

21 - противонагарный колпачок;

22 - воздушный канал;

23 - тороидальная зона горения;

24 - зона обратных токов.

Система топливопитания камеры сгорания 1 включает топливный коллектор дежурных форсунок 2, топливный коллектор форсунок малого расхода 3, топливный коллектор форсунок основного расхода 4, двухконтурные топливные форсунки 5, насосный блок 6, связанный с топливным баком 7. Выход из насосного блока 6 посредством основной топливной магистрали через регулятор расхода топлива 8 связан с распределителем 9. Регулятор 8 и распределитель 9 осуществляют подачу и распределение топлива в коллекторы 2, 3 и 4. Датчик давления 10 камеры сгорания 1 связан с регулятором 8. В магистрали, осуществляющей подачу топлива к коллектору дежурных форсунок 2, установлен отсечной клапан 11 и обратный клапан 12-а). Магистраль топливного коллектора форсунок малого расхода 3, связана с магистралью топливного коллектора дежурных форсунок 2 через обратный клапан 12-б). Позицией 13 обозначен блок управления.

Дежурные форсунки состоят из корпуса 14, резьбового фильтра малого и дежурного расходов топлива 15, резьбового фильтра основного расхода топлива 16, завихрителя малого и дежурного расхода топлива 17, подающего топливо к соплу 20, завихрителя основного расхода топлива 18, подающего топливо к соплу 19, противонагарного колпачка 21, образующего воздушный канал 22, который создает тороидальную зону горения 23 у зоны обратных токов 24. Форсунки коллекторов 3 и 4 могут быть выполнены одноконтурными.

При работе двигателя в камеру сгорания 1 поступает воздух и пропорционально его расходу или давлению, измеряемому датчиком 10, из топливного бака 7 с помощью насосного блока 6, через регулятор расхода 8 и распределитель 9 осуществляется подача и дозирование топлива в топливный коллектор малого расхода 3 и топливный коллектор основного расхода 4. Часть топлива, дозированного регулятором 8 для топливного коллектора малого расхода 3, поступает через обратный клапан 12-б) в топливный коллектор дежурных форсунок 2. При этом на режиме основного горения блок управления 13 закрывает отсечной клапан 11 расхода топлива в топливный коллектор дежурных форсунок 2 и его форсунки выполняют функцию форсунок топливного коллектора малого расхода 3.

При подаче команды от блока управления 13 на включение дежурного режима подачи топлива происходит резкое прекращение подачи топлива в топливный коллектор основного расхода 4, топливный коллектор малого расхода 3 и форсунки коллектора дежурных форсунок 2 через обратный клапан 12-б). Одновременно с падением давления в топливном коллекторе малого расхода 3 открывается отсечной клапан 11 и топливо через обратный клапан 12-а), закрыв обратный клапан 12-б), поступает в топливный коллектор дежурных форсунок 2. Разрыв подачи топлива в трубопроводы дежурных форсунок 2 не допускается. Регулятор 8 пропорционально давлению воздуха, измеренного датчиком 10, через клапан 11 подает в топливный коллектор дежурных форсунок 2 дежурное количество топлива, необходимое для устойчивого горения в зоне 23, создавая за дежурными форсунками условие для оптимального горения топливовоздушной смеси даже при снижении расхода воздуха до околонулевых значений при авторотации или перед остановкой двигателя. Воздух, проходящий через канал 22 противонагарного колпачка 21, создает за ним тороидальную зону горения 23 за счет образования зоны обратных токов 24. Кинетическая энергия распыливания топлива, как составная часть поля скоростей за форсункой, исчезает, что вызывает уменьшение тороидальной зоны горения 23 и зоны обратных токов 24, приближая их вплотную к торцу противонагарного колпачка 21.

При подаче от блока управления 13 команды на возрастание режима работы происходит увеличение расхода топлива в топливный коллектор малого расхода 3. Обратный клапан 12-б) открывается давлением и топливо коллектора малого расхода 3 поступает в топливный коллектор дежурных форсунок 2. За счет кинетической составляющей распыливания топлива происходит увеличение зоны горения 23 и зоны обратных токов 24 с подключением дополнительного пристеночного слоя воздуха из фронтового устройства жаровой трубы к процессу горения. Это приводит к распространению пламени от дежурных форсунок 2 к форсункам топливного коллектора малого расхода 3 камеры сгорания и увеличению режима работы двигателя до параметров, заданных регулятором расхода топлива 8 по команде от блока управления 13. Отсечной клапан 11 при этом может быть закрыт как по команде от блока управления 13, так и давлением топлива, прошедшим обратный клапан 12-б) из топливного коллектора малого расхода 3 и закрывшим обратный клапан 12-а). Дальнейшее увеличение расхода топлива производит регулятор 8 через распределитель 9 в топливный коллектор основного расхода 4.


СИСТЕМА ТОПЛИВОПИТАНИЯ ОСНОВНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
СИСТЕМА ТОПЛИВОПИТАНИЯ ОСНОВНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
СИСТЕМА ТОПЛИВОПИТАНИЯ ОСНОВНОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-8 из 8.
11.06.2018
№218.016.6099

Газотурбинный двигатель

Газотурбинный двигатель содержит хотя бы один ротор турбокомпрессора, центробежный компрессор которого содержит хотя бы одно рабочее колесо и хотя бы одну электрическую машину, содержащую систему постоянных магнитов. Ротор электрической машины выполнен за единое целое с рабочим колесом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657051
Дата охранного документа: 09.06.2018
12.09.2019
№219.017.ca89

Трубчатый теплообменник

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в области турбиностроения, а также в энергетике и двигателестроении для использования в составе осесимметричных конструкций, таких как авиационные газотурбинные двигатели и энергоустановки. В трубчатом теплообменнике матрица...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699851
Дата охранного документа: 11.09.2019
20.12.2019
№219.017.ef97

Пластинчатый теплообменник

Изобретение относится к области теплотехники и может найти применение в паровых и газовых турбинах, а также в авиационных газотурбинных двигателях и энергетических установках. В пластинчатом теплообменнике, содержащем матрицу теплообменника, каждый элемент матрицы содержит две половины, которые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709241
Дата охранного документа: 17.12.2019
07.03.2020
№220.018.0a21

Рабочая лопатка турбины газотурбинного двигателя и газотурбинный двигатель

Рабочая лопатка газотурбинного двигателя имеет полый профиль с выпуклой и вогнутой тонкими стенками, между которыми расположен силовой стержень, интенсификаторы охлаждения, на которые подается охлаждающая среда, и хвостовик. Силовой стержень соединен с хвостовиком. Профиль выполнен разделенным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002716097
Дата охранного документа: 05.03.2020
25.04.2020
№220.018.19c3

Щёточное уплотнение

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для уплотнения воздушных, газовых или масляных полостей. Технический результат заключается в обеспечении надежного уплотнения полостей между вращающимися и неподвижными элементами конструкции различных механизмов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002719753
Дата охранного документа: 23.04.2020
26.04.2020
№220.018.1a3d

Способ сигнализации наличия стружки в масле и устройство для его реализации

Изобретение относится к устройствам сигнализации наличия металлических частиц в системе смазки. Способ включает получение сигналов срабатывания от по меньшей мере двух пробок-сигнализаторов, обработку полученных сигналов в устройстве анализа и формирование прерывистого сигнала «Стружка в масле»...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002720147
Дата охранного документа: 24.04.2020
23.07.2020
№220.018.3571

Трубчатый теплообменник

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в области турбиностроения, а также в энергетике и двигателестроении в составе осесимметричных конструкций, таких как авиационные газотурбинные двигатели и энергоустановки. В трубчатом теплообменнике матрица теплообменника...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727105
Дата охранного документа: 20.07.2020
24.07.2020
№220.018.37e3

Способ сигнализации наличия стружки в масле и устройство для его реализации

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам смазки механических устройств. Система сигнализации стружки в масле содержит табло "Стружка в сигнализаторе" и "Стружка в масле", электромагнитный сигнализатор стружки, блок автоматического регулирования и контроля с устройством...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727737
Дата охранного документа: 23.07.2020
Показаны записи 1-3 из 3.
20.06.2015
№216.013.5725

Ротор барабанного типа осевого компрессора

Ротор барабанного типа осевого компрессора предназначен для газотурбинных двигателей, преимущественно авиационных. Рабочие лопатки (4) ротора установлены своими хвостовиками (3) в пазах (2), разнесенных по длине барабана (1) кольцевыми рядами. Лопатки (4) выполнены с нижней полкой (6) пера (5)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553839
Дата охранного документа: 20.06.2015
13.02.2018
№218.016.1f4b

Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, в частности к форсажным камерам авиационных турбореактивных двухконтурных двигателей со смешением потоков. Форсажная камера двухконтурного турбореактивного двигателя содержит корпус, смеситель, фронтовое устройство с распылителями...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641191
Дата охранного документа: 16.01.2018
10.07.2019
№219.017.b0ee

Способ поворота газового потока в отклоняющих решетках реверсивного устройства газотурбинного двигателя

Изобретение относится к авиации, в частности к способу создания обратной тяги авиационного газотурбинного двигателя. Способ поворота газового потока заключается в том, что выбирают необходимый угол поворота реверсивной струи в реверсивном устройстве относительно продольной оси двигателя в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002443892
Дата охранного документа: 27.02.2012

Похожие РИД в системе

+ добавить свой РИД