RU2783576C1 - Annular combustion chamber of a gas turbine engine - Google Patents
Annular combustion chamber of a gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783576C1 RU2783576C1 RU2022104087A RU2022104087A RU2783576C1 RU 2783576 C1 RU2783576 C1 RU 2783576C1 RU 2022104087 A RU2022104087 A RU 2022104087A RU 2022104087 A RU2022104087 A RU 2022104087A RU 2783576 C1 RU2783576 C1 RU 2783576C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- flame tube
- gas turbine
- annular
- holes
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к камерам сгорания газотурбинных двигателей - ГТД.The invention relates to the combustion chambers of gas turbine engines - gas turbine engines.
Известен газотурбинный двигатель по патенту РФ на изобретение №2493492, МПК F23R 3/28, опубл. 20.09.2013 г.Known gas turbine engine according to the RF patent for the invention No. 2493492, IPC F23R 3/28, publ. 20.09.2013
Камера сгорания ГТД содержит корпус, жаровую трубу, имеющую внешнюю и внутреннюю стенки и плиту кольцевой формы с установленными на ней форсуночными модулями и основной топливный коллектор, соединенный с плитой, полость которого соединена топливными каналами с форсуночными модулями, внешний и внутренний корпусы, внешний и внутренний кожуха, установленные с зазором относительно внешнего и внутреннего корпусов. Число форсуночных модулей выполнено кратным четыремThe GTE combustion chamber contains a housing, a flame tube having outer and inner walls and an annular plate with injector modules installed on it and a main fuel manifold connected to the plate, the cavity of which is connected by fuel channels with injector modules, outer and inner housings, outer and inner casing, installed with a gap relative to the outer and inner casings. The number of injector modules is a multiple of four
Недостатки: низкая полнота сгорания топлива в камере сгорания и эмиссия вредных веществ в выхлопных газах.Disadvantages: low completeness of fuel combustion in the combustion chamber and emission of harmful substances in exhaust gases.
Известен газотурбинный двигатель по патенту РФ на изобретение №2493495, МПК F23R 3/00, опубл. 20.09.2013 г., прототип.Known gas turbine engine according to the RF patent for the invention No. 2493495, IPC F23R 3/00, publ. 09/20/2013, prototype.
Кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя, содержит корпус, форсуночную плиту с форсунками, жаровой трубой с внешним кожухом жаровой трубы, сообщающими внешний кольцевой зазор между внешним кожухом, кольцевой зазор между внешним кожухом жаровой трубы и корпусом камеры сгорания, сообщающийся с полостью жаровой трубы, жаровая труба снабжена отверстиями для подачи охлаждающего воздуха и карманами для подачи воздуха, и выполнена с возможностью закрутки продуктов сгорания относительно продольной оси камеры сгорания,SUBSTANCE: annular combustion chamber of a gas turbine engine comprises a housing, a nozzle plate with injectors, a flame tube with an outer casing of the flame tube, communicating the outer annular gap between the outer shell, an annular gap between the outer shell of the flame tube and the combustion chamber body, communicating with the cavity of the flame tube, the flame tube provided with holes for supplying cooling air and pockets for supplying air, and is configured to swirl combustion products relative to the longitudinal axis of the combustion chamber,
Недостаток: низкая полнота сгорания топлива в камере сгорания и эмиссия вредных веществ в выхлопных газах.Disadvantage: low completeness of fuel combustion in the combustion chamber and emission of harmful substances in exhaust gases.
Задачи создания изобретения: повышение КПД двигателя и уменьшение окружной неравномерности температурного поля на выходе камеры сгорания.The objectives of the invention: increasing the efficiency of the engine and reducing the circumferential unevenness of the temperature field at the outlet of the combustion chamber.
Достигнутые технические результаты: повышение КПД двигателя и уменьшение окружной неравномерности температурного поля на выходе камеры сгорания.Achieved technical results: increasing the efficiency of the engine and reducing the circumferential unevenness of the temperature field at the outlet of the combustion chamber.
Решение указанных задач достигнуто в кольцевой камере сгорания газотурбинного двигателя, содержащей корпус, форсуночную плиту с форсунками, жаровую трубу с внешним кожухом жаровой трубы, кольцевой зазор между внешним кожухом жаровой трубы и корпусом камеры сгорания, сообщающийся с полостью жаровой трубы, жаровая труба снабжена отверстиями для подачи охлаждающего воздуха и карманами для подачи воздуха, и выполнена с возможностью закрутки продуктов сгорания относительно продольной оси камеры сгорания. Согласно изобретению, возможность закрутки продуктов сгорания выполнена за счет одновременного размещения форсунок на форсуночной плите, и отверстий для подачи охлаждающего воздуха под углом к плоскости, проходящей через продольную ось кольцевой камеры сгорания.The solution of these problems is achieved in the annular combustion chamber of a gas turbine engine, containing a housing, a nozzle plate with nozzles, a flame tube with an outer casing of the flame tube, an annular gap between the outer casing of the flame tube and the combustion chamber housing, which communicates with the cavity of the flame tube, the flame tube is provided with holes for supply of cooling air and pockets for air supply, and is made with the possibility of swirling the combustion products relative to the longitudinal axis of the combustion chamber. According to the invention, the possibility of swirling the combustion products is made due to the simultaneous placement of nozzles on the nozzle plate, and holes for supplying cooling air at an angle to the plane passing through the longitudinal axis of the annular combustion chamber.
Возможность закрутки продуктов сгорания может быть выполнена за счет размещения форсунок на форсуночной плите под углом к плоскости, проходящей через продольную ось кольцевой камеры сгорания и за счет размещения отверстий охлаждения жаровой трубы под углом к плоскости, проходящей через продольную ось кольцевой камеры сгорания.The possibility of swirling the combustion products can be made by placing nozzles on the nozzle plate at an angle to the plane passing through the longitudinal axis of the annular combustion chamber and by placing the flame tube cooling holes at an angle to the plane passing through the longitudinal axis of the annular combustion chamber.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1…5, где:The essence of the invention is illustrated in Fig. 1…5, where:
на фиг. 1 приведена кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя,in fig. 1 shows the annular combustion chamber of a gas turbine engine,
на фиг. 2 приведен вид А,in fig. 2 shows view A,
на фиг. 3 приведен вид В,in fig. 3 shows view B,
на фиг. 4 приведен разрез С-С,in fig. 4 shows the section C-C,
на фиг. 5 приведен разрез В-В.in fig. 5 shows a section B-B.
Перечень признаков, принятых в описании:The list of features accepted in the description:
жаровая труба 1,
внешний кожух 2 жаровой трубы 1,
внешний кольцевой зазор 3,external
корпус камеры 4,
полость жаровой трубы 5,the cavity of the
форсуночная плита 6,
форсунка 7,
коллектор 8,
топливная система 9,
полость 10,
отверстия для подачи охлаждающего воздуха 11,openings for supplying
отбортовка 12,
карманы для подачи воздуха 13,
перфорация. 14,perforation. fourteen,
отверстия для воздуха 15,
ϕ1 - угол наклона форсунок,ϕ 1 - the angle of inclination of the nozzles,
ϕ2 - угол наклона отбортовок,ϕ 2 - the angle of inclination of the flanges,
ϕ3 - угол наклона карманов для подачи воздуха.ϕ 3 - the angle of inclination of the air supply pockets.
Предложена кольцевая камера сгорания газотурбинного двигателя - ГТД повышенной экономичности (фиг. 1) содержит жаровую, трубу 1 с внешним кожухом жаровой трубы 2, сообщающими внешний кольцевой зазор 3 между внешним кожухом 2 жаровой трубы 1 и корпусом камеры 4 с полостью жаровой трубы 5.An annular combustion chamber of a gas turbine engine - gas turbine engine of increased efficiency (Fig. 1) is proposed that contains a
На входном торце жаровой трубы 1 (Фиг. 2) установлена форсуночная плита 6 с форсунками 7 и коллектором 8, к входу которого присоединена топливная система 9.At the inlet end of the flame tube 1 (Fig. 2) there is a
Воздушный тракт включает полость 10 (фиг. 1) между компрессором (на фиг. 1-5 не показан) и кольцевой камерой сгорания.The air path includes a cavity 10 (Fig. 1) between the compressor (not shown in Fig. 1-5) and the annular combustion chamber.
На жаровой трубе 1 выполнены отверстия 11 для подачи охлаждающего воздуха с отбортовками 12 и карманы 13 для заброса охлаждающего воздуха внутрь полости 5 жаровой трубы 1 на значительную глубину.On the
Отбортовки 12 отверстий 11 для подачи охлаждающего воздуха (фиг. 4) предназначены для создания направления охлаждающего воздуха с целью его закрутки вдоль оси OO кольцевой камеры сгорания в пределах пограничного слоя.
На карманах для подачи воздуха 13 (фиг. 5) выполнена перфорация. 14 для охлаждения карманов 13.The air supply pockets 13 (FIG. 5) are perforated. 14 for
На фиг. 3 приведен вид В на форсунок 7 и форсуночной плиты 6. Форсуночная плита 6 выполнена ступенчатой с внутренней стороны, а форсунки 7 установлены таким образом, чтобы их оси O1O1 были наклонены к продольной оси камеры сгорания OO на угол ϕ1. Оптимальный угол наклона ϕ1=7…30°.In FIG. 3 shows view B of
На фиг. 4 приведен разрез С-С отверстий 11 для подачи охлаждающего воздуха. На фиг. 4 видно, что воздух, проходящий через отверстия 11 для подачи охлаждающего воздуха, закручивается вдоль внешнего кожуха 2 жаровой трубы 1. Это достигнуто выполнением отбортовок 12 под углом ϕ2=7…30° к продольной оси камеры сгорания OO. Но продукты сгорания внутри кольцевой камеры сгорания не закручиваются.In FIG. 4 shows a section C-C of
Оптимальный угол ϕ2=7…30°Optimum angle ϕ 2 =7…30°
На фиг. 5 приведен разрез В-В закрутки продуктов сгорания во всем объеме кольцевой камеры сгорания. Это достигнуто применением карманов 13 для подачи воздуха, значительно выступающих внутрь жаровой трубы 1 и оси которых наклонены к плоскостям, проходящим через продольную ось кольцевой камеры сгорания ОО под углом ϕ3.In FIG. 5 shows a section B-B of the swirl of combustion products in the entire volume of the annular combustion chamber. This is achieved by using
Оптимальный угол ϕ3=7…30°Optimum angle ϕ 3 =7…30°
Карманы 13 для подачи воздуха 13 содержат перфорацию 14 для воздуха. Перфорация для воздуха 14 предназначена для охлаждения карманов 13 для подачи воздуха.The
РАБОТА КОЛЬЦЕВОЙ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯOPERATION OF THE ANNULAR COMBUSTION CHAMBER OF A GAS TURBINE ENGINE
При запуске газотурбинного двигателя (фиг. 1…5) стартером (не показан) раскручивают вал, который раскручивает рабочие колеса компрессора и турбины (не показано).When starting a gas turbine engine (Fig. 1...5), a starter (not shown) spins a shaft that spins the impellers of the compressor and turbine (not shown).
Топливный газ при запуске ГТД поступает в топливную систему 9, потом в коллектор 8 и далее в форсунки 7 (фиг. 1). Топливо перемешивается с воздухом, который через отверстия 15 поступает в форсунки 7.When starting the gas turbine engine, fuel gas enters the
Форсунки 7 выполнены топливо-воздушными и воздух, необходимый для горения топлива поступает через отверстия для воздуха 15 (фиг. 1, 2 и 3), выполненные в форсуночной плите 6 и в форсунках 7.
В результате этого интенсивно закручивается весь объем продуктов сгорания и топливо сгорает полости жаровой трубы 5 более полно.As a result, the entire volume of combustion products is intensively swirled and the fuel burns out the cavity of the
Это позволило повысить полноту сгорания и уменьшить окружную неравномерность температурного поля на выходе из камеры сгорания.This made it possible to increase the completeness of combustion and reduce the circumferential unevenness of the temperature field at the outlet of the combustion chamber.
Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:
- повысить полноту сгорания топлива в камере сгорания,- increase the completeness of fuel combustion in the combustion chamber,
- уменьшить эмиссию вредных веществ,- reduce the emission of harmful substances,
- снизить окружную неравномерность температурного поля на выходе из кольцевой камеры сгорания за счет закрутки продуктов сгорания в кольцевой камере сгорания предложенными средствами,- reduce the circumferential non-uniformity of the temperature field at the outlet of the annular combustion chamber by swirling the combustion products in the annular combustion chamber by the proposed means,
- упростить конструкцию первого соплового аппарата турбины и при необходимости отказаться от его охлаждения, например, применив керамику.- simplify the design of the first turbine nozzle apparatus and, if necessary, refuse to cool it, for example, by using ceramics.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2783576C1 true RU2783576C1 (en) | 2022-11-14 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116464990A (en) * | 2023-04-12 | 2023-07-21 | 西安热工研究院有限公司 | Combustion chamber and gas turbine |
| RU2818793C1 (en) * | 2023-10-18 | 2024-05-06 | Николай Борисович Болотин | Annular combustion chamber of a gas turbine engine and a method of adjusting the operating mode of the annular combustion chamber of a gas turbine engine |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3099134A (en) * | 1959-12-24 | 1963-07-30 | Havilland Engine Co Ltd | Combustion chambers |
| RU2493492C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber and nozzle module |
| RU2493495C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
| US9151501B2 (en) * | 2011-07-28 | 2015-10-06 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gas turbine centripetal annular combustion chamber and method for flow guidance |
| US9151223B2 (en) * | 2010-06-15 | 2015-10-06 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gas turbine combustion chamber arrangement of axial type of construction |
| RU2581267C2 (en) * | 2013-11-12 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Device for combustion chamber with adjustable swirler for micro gas turbine engine, where turbine and compressor are turbo compressor of ice |
| RU2614305C2 (en) * | 2011-08-26 | 2017-03-24 | Турбомека | Combustion chamber wall |
| RU2620187C1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-05-23 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3099134A (en) * | 1959-12-24 | 1963-07-30 | Havilland Engine Co Ltd | Combustion chambers |
| US9151223B2 (en) * | 2010-06-15 | 2015-10-06 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gas turbine combustion chamber arrangement of axial type of construction |
| US9151501B2 (en) * | 2011-07-28 | 2015-10-06 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gas turbine centripetal annular combustion chamber and method for flow guidance |
| RU2614305C2 (en) * | 2011-08-26 | 2017-03-24 | Турбомека | Combustion chamber wall |
| RU2493492C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber and nozzle module |
| RU2493495C1 (en) * | 2012-06-25 | 2013-09-20 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
| RU2581267C2 (en) * | 2013-11-12 | 2016-04-20 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Device for combustion chamber with adjustable swirler for micro gas turbine engine, where turbine and compressor are turbo compressor of ice |
| RU2620187C1 (en) * | 2015-12-17 | 2017-05-23 | Николай Борисович Болотин | Gas turbine engine combustion chamber |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116464990A (en) * | 2023-04-12 | 2023-07-21 | 西安热工研究院有限公司 | Combustion chamber and gas turbine |
| RU2818793C1 (en) * | 2023-10-18 | 2024-05-06 | Николай Борисович Болотин | Annular combustion chamber of a gas turbine engine and a method of adjusting the operating mode of the annular combustion chamber of a gas turbine engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115789699B (en) | Combined nozzle combustion chamber | |
| EP2613083B1 (en) | Fuel nozzle assembly for use in a turbine engine and methods of assembling same | |
| RU2444680C2 (en) | Gas turbine engine combustion chamber and gas turbine engine | |
| US11313561B2 (en) | Combustor with axial fuel staging system and gas turbine having the same | |
| EP2669580B1 (en) | Fuel injection assembly for use in turbine engines and method of assembling same | |
| CN101858605B (en) | Premixed Direct Injectors | |
| US5794449A (en) | Dry low emission combustor for gas turbine engines | |
| CN103776061B (en) | For reducing the muffler assembly of combustor pulsation | |
| EP2587153B1 (en) | Fuel nozzle assembly for use in turbine engines and methods of assembling same | |
| CN105716116B (en) | Axial staged mixer for injecting dilution air | |
| CN111197766B (en) | Combustor and gas turbine | |
| US4067190A (en) | Catalytic gas turbine combustor with a fuel-air premix chamber | |
| JP2010169385A (en) | Bundled multi-tube nozzle for turbomachine | |
| RU2626887C2 (en) | Tangential annular combustor with premixed fuel and air for use on gas turbine engines | |
| RU2619673C2 (en) | Mixing of combustible substances procedure for gas turbine engine combustion chamber | |
| WO2014084965A1 (en) | Cooled combustor seal | |
| RU2014110628A (en) | TUBULAR-RING COMBUSTION CHAMBER WITH STEPS AND TANGENTIAL FUEL AND AIR INJECTORS FOR USE IN GAS-TURBINE ENGINES | |
| US8413446B2 (en) | Fuel injector arrangement having porous premixing chamber | |
| CN106016363A (en) | Igniter | |
| CN105593602B (en) | Pass through the combustion chamber of the turbogenerator of the uniform air inlet of fuel injection system | |
| RU2783576C1 (en) | Annular combustion chamber of a gas turbine engine | |
| CN220103186U (en) | Gas turbine combustion chamber and gas turbine | |
| CN118775912A (en) | Hydrogen fuel annular vortex combustion chamber structure and aircraft engine | |
| CN107044656A (en) | Fuel injector and its manufacture method | |
| RU2818793C1 (en) | Annular combustion chamber of a gas turbine engine and a method of adjusting the operating mode of the annular combustion chamber of a gas turbine engine |