Система форсунок і спосіб демпфування такої системи форсунок

 

Винахід відноситься до системи форсунок, що включає, щонайменше, дві роздільні, розташовані поруч форсунки, кожна з яких включає, щонайменше, одну камеру згоряння і один головний торець, який включає, щонайменше, пристрій уприскування палива і пристрій внутрішнього повітряного змішування палива, причому кожна форсунка включає ковпачок з бокової і верхньої сторонами, причому, щонайменше, верхня сторона ковпачка розташована в напрямку потоку перед головним торцем, за рахунок чого між верхньою стороною ковпачка і головним торцем утворюється форкамера форсунки.

У системах згоряння, як, наприклад, газові турбіни, авіаційні двигуни, ракетні двигуни і системи опалення, можуть виникати індуковані термоакустіческой коливання в камері згоряння. Ці коливання виникають за рахунок взаємодії факелу горіння і пов'язаного з цим виділенням тепла, супроводжуваного акустичними коливаннями тиску. За допомогою акустичного порушення положення факела його фронтальна площа або склад паливної суміші можуть коливатися, що призводить до коливань тепла, що виділяється. У разі конструктивно обумовленого положення фаз можуть виникати п� значним шумовим навантаженням і вібраційних пошкоджень.

Ці викликані термоакустическими впливами нестабільні стани значною мірою залежать від акустичних властивостей камери згоряння і межових умов на вході і виході камери згоряння, а також на стінках камери згоряння. Акустичні властивості можуть бути змінені установкою резонаторів Гельмгольца.

В WO 93/10401 AI показано пристрій для гасіння коливань згоряння в камері згоряння газотурбінної установки. Резонатор Гельмгольца гідравлічно пов'язаний з трубопроводом подачі палива. Акустичні властивості трубопроводу подачі палива або загальної акустичної системи схильні за рахунок цього змінам, що викликає гасіння коливання згоряння. Проте було встановлено, що такі заходи недостатні для всіх робочих режимів, так як навіть при гасінні коливань в трубопроводі подачі палива можуть виникати коливання згоряння.

В WO 03/074936 AI показана газова турбіна з форсункою, що заходить в камеру згоряння, причому навколо місця заходу форсунки в камеру згоряння кільцеподібно розташований резонатор Гельмгольца.

Це призводить допомогою тісного контакту з полум'ям до ефективного демпфірування коливань згоряння, при якому одночасно запобігають температурні ній.

В ЕР 0597138 AI описана камера згоряння газової турбіни з розташованими в зоні форсунок резонаторами Гельмгольца повітряної продувки. Резонатори розташовані з чергуванням між пальниками на торці камери згоряння. Ці резонатори поглинають коливальну енергію, що виникає із-за коливань згоряння в камері згоряння, і тим самим коливання гасяться.

Кожен з цих резонаторів має функціонально-технологічне отвір для з'єднання з камерою згоряння, яке повинно бути закрито певним обсягом повітря. Цей об'єм повітря при розташуванні резонаторів на стінки камери згоряння не доступний більше для процесу згоряння, так як він проходить повз форсунки. Це призводить до підвищення температури полум'я і викликає емісію NOx.

Завдання цього винаходу полягає в створенні такої системи форсунок, яка може бути використана для демпфірування коливань згоряння і з допомогою якої можна уникнути названих вище проблем.

Згідно винаходу система форсунок має, щонайменше, дві розташовані поруч окремо один від одного форсунки, кожна з яких включає, щонайменше, одну камеру згоряння і один головний торець, а також пристрій внутрішнього воздѿо щонайменше, верхня сторона ковпачка розташована в напрямку потоку перед головним торцем. Бічна сторона ковпачка, щонайменше, частково розташована навколо головного торця, за рахунок чого бічна сторона ковпачка розташована радіально на відстані від головного торця.

За рахунок цього між верхньою стороною ковпачка і головним торцем утворюється форкамера форсунки.

Відомо, що потужність газової турбіни при використанні трубчастих камер згоряння обмежена виникненням термоакустических коливань в цих камерах згоряння. Згідно винаходу стає ясним, що саме в трубчастих камерах згоряння важливе значення має акустичне взаємодія двох розташованих поряд окремо один від одного форсунок. При цьому виникають режими, що поширюються по турбіні з однієї камери згоряння в іншу.

Акустичний аналіз розподілу акустичного тиску показує, що виникає режим, при якому розташовані поруч окремо одна від одної камери згоряння, включаючи розташовані проти потоку окремо один від одного форкамери, починають коливатися в протифазі. Згідно винаходу, щонайменше, дві форкамери форсунок мають акустичне з'єднання.

Соответсечить можливість гасіння або запобігання утворення цієї форми режиму. Таким чином, існує можливість демпфувати термоакустіческой коливання або повністю запобігти їх виникненню.

У кращому варіанті виконання винаходу бічна сторона ковпачка і головний торець утворюють канал. По цьому каналу компресійний повітря подається у форкамеру. Цей компресійний повітря охолоджує зовнішню стінку камери згоряння і перешкоджає, таким чином, перегріву камери згоряння. В ідеальному варіанті компресійний повітря попередньо нагрівають для забезпечення стабільного згоряння.

Кращим варіантом виконання акустичного з'єднання є трубка, що з'єднує форкамери форсунок, зокрема кільцеподібна трубка або канал. Подібне з'єднання є найпростішим по конструктивному виконанню.

У кращому варіанті виконання винаходу кожна форсунка і її форкамера мають акустичне з'єднання з розташованими поруч відповідно форсунками або їх форкамерами. Це оптимально забезпечує виникнення типу режиму у всіх наявних форсунках.

У переважній варранте виконання винаходу газова турбіна обладнана такою системою форсунок.

Завдання з відповідного� розташовані поруч форсунки, кожна з яких має, щонайменше, камеру згоряння та головного торець, в якому встановлені системи уприскування і попереднього повітряного змішування палива, причому кожна форсунка має ковпачок з бокової і верхньої сторонами, причому, щонайменше, верхня сторона ковпачка розташована в напрямку потоку перед головним торцем, за рахунок чого між верхньою стороною ковпачка і головним торцем утворюється форкамера форсунки, що забезпечує за рахунок акустичного з'єднання двох розташованих поруч форкамер форсунок запобігання виникнення протифазних коливань сусідніх форсунок і їх форкамер.

Цей спосіб спрощеним методом забезпечує можливість запобігання або навіть повного виключення термоакустических коливань. Таким чином, на відміну від рівня техніки демпфіруються різні коливальні частоти.

Додаткові ознаки, властивості і переваги цього винаходу викладені в наступному описі варіантів виконання винаходу з зображенням їх на доданих фігурах:

фіг.1 - зображення елемента поздовжнього перерізу газової турбіни;

фіг.2 - трубчаста камера згоряння з ковпачком;

фіг.3 - зображення з'єднання між форк�рбини 1.

Внутрішнє пристрій газової турбіни 1 включає розташований з можливістю обертання навколо осі 2 обертання ротор 3 з валом, іменований також робочим колесом турбіни.

Вздовж ротора 3 послідовно розташовані корпус 4 повітрозабірника, компресор 5, камера 6 згоряння, наприклад тороїдальне, зокрема трубчаста або кільцева камера згоряння з кількома співвісними форсунками 7, турбіна 8 й корпус 9 камери для газоподібних відходів горіння.

Камера згоряння 6, пов'язаних, наприклад, з кільцеподібним каналом 11 гарячого газу, в якому розташовані, наприклад, чотири послідовно підключені щаблі 12 турбіни, утворюють турбіну 8.

Кожна із ступенів 12 турбіни утворена, наприклад, двома лопаток колесами. У напрямку потоку робочого середовища 13 в каналі 11 гарячого газу одного з рядів 15 лопаток розташований ряд 25, складається з робочих лопаток 20.

У процесі роботи газової турбіни 1 компресор 5 всмоктує через корпус 4 водухозаборника повітря 35 і ущільнює його. Підготовлений стиснене повітря через торець компресора 5 з боку турбіни подається до форсунки 7 і змішується там з паливом. Паливна суміш утворює робочу середу 13, що спалюється в камері згоряння 6 і надходить �дачею утворених імпульсів і, таким чином, робочі лопатки 20 приводять в рух ротор 3, який запускає підключений робочий агрегат.

У переважній варіанті виконання винаходу форсунка 7 використовується з т. зв. трубчастої камерою згоряння 6 (фіг.2). При цьому газова турбіна 1 включає декілька розташованих по кільцю окремо один від одного трубчастих 6 камер згоряння, отвори яких, розташовані з боку виходу потоку входять в кільцевий канал 11 гарячого газу з боку входу турбіни. При цьому переважно на кожній з трубчастих камер згоряння розташовані кілька, наприклад шість або вісім, форсунок 7 з боку протилежної отвори з боку виходу трубчастої камери згоряння 6, як правило, по кільцю навколо головної форсунки.

На фіг.2 схематично зображено елемент трубчастої форсунки 7. Форсунка 7 включає головний торець 51, переказний канал (транзиція) 52 і розташований між ними хвостовик 53. При цьому в якості «головного торця (центральної системи) 51» розуміють головним чином частина системи вприскування палива 55/системи попереднього повітряного змішування палива 56 форсунки. Хвостовик 53 проходить довільно від головного торця до перевідному каналу 52. У хвостовику 53 і кожусі 60 пото� уприскування 55 палива або системою попереднього повітряного змішування 56 палива позначають як форкамеру 100 форсунки. Форсунка 7 включає ковпачок 110 з бічної 150 і верхній 170 сторонами. При цьому, щонайменше, верхня сторона 170 ковпачка зі сторони потоку розташована перед головним торцем 51, за рахунок чого між верхньою стороною 170 ковпачка і головним торцем 51 утворюється форкамера 100 форсунки. Ковпачок 110 включає бік 140, звернену до камери згоряння, і сторону 120, звернену від камери згоряння (фіг.3). При цьому ковпачок 110 і його верхня сторона 150 розташовані майже за межами агрегату.

На фіг.3 зображені система форсунок згідно винаходу, що включає дві роздільні, розташовані поруч форсунки 7, кожна з кільцевою камерою згоряння 6 і головним торцем 51. Кожна з форсунок 7 включає ковпачок 110 з бічною стороною 150 і верхньою стороною 170. При цьому, щонайменше, верхня сторона 170 ковпачка зі сторони потоку розташована перед головним торцем 51, за рахунок чого між верхньою стороною 170 ковпачка і головним торцем 51 утворюється форкамера 100 форсунки. Між двома сусідніми форкамерами 100 форсунок розташоване акустичне з'єднання 130. Це акустичне з'єднання є переважно кільцеподібним і з'єднує між собою відповідні сусідні форкамери 100 форсунок 7 всієї газової турбіни. Камери 100. В зоні форкамер 100 таке з'єднання 130 можна виконати без великих конструктивних витрат. Кільцеподібне з'єднання закінчується, таким чином, на форкамере 100 форсунки, на якій воно було розпочато. Таким чином, більше не виникають режими, що поширюються по з'єднанню перед турбіною від однієї камери згоряння до іншого, що могло призвести до противофазним коливань камер згоряння та їх форкамер. Акустичне з'єднання 130 гасить та запобігає виникненню таких форм режиму.

1. Система форсунок, що включає, щонайменше, дві роздільні, розташовані поруч форсунки (7), кожна з яких включає, щонайменше, одну камеру згоряння (6) і один головний торець (51), який включає, принаймні, один пристрій (55) упорскування палива, а також один пристрій (56)внутрішнього повітряного змішування палива, причому кожна форсунка (7) включає ковпачок (110) з бічної (150) і верхній (170) сторонами, причому, щонайменше, верхня сторона (170) ковпачка розташована в напрямку потоку перед головним торцем (51), за рахунок чого між верхньою стороною (170) ковпачка і головним торцем (51) утворюється форкамера (100) форсунки, причому бічна сторона (150) ковпачка, щонайменше, частково розташована вокрѽьшей міру, дві форкамери (100) форсунок включають акустичне з'єднання (130), причому акустичне з'єднання (130) між двома сусідніми форкамерами є трубкою, що з'єднує форкамери (100) форсунок.

2. Система форсунок за пунктом 1, яка відрізняється тим, що бічна сторона (150) ковпачка і головний торець (51) утворюють канал (125).

3. Система форсунок за пунктом 1, яка відрізняється тим, що акустичне з'єднання (130) є кільцеподібним.

4. Система форсунок за пунктом 1, яка відрізняється тим, що акустичне з'єднання (130) являє собою канал, що з'єднує форкамери (100) форсунок.

5. Система форсунок по кожному з пунктів 1-4, відрізняється тим, що кожна форсунка (7) зі своєю форкамерой (100) форсунки включає акустичне з'єднання (130) з відповідною сусідній форсункою (7) або з форкамерой (100) форсунки.

7. Газова турбіна з компресором, турбіною і системою форсунок по кожному з попередніх пунктів формули винаходу.



 

Схожі патенти:

Обвіяна вихлопними газами конструкція і пов'язаний з нею складовою вузол, і спосіб виготовлення цього вузла

Складовою вузол для конструкцій, що обдуваються вихлопними газами реактивного двигуна, містить трубчастий елемент і гофровану перегородку. Гофрована перегородка розташована в трубчастому елементі, що складається з безлічі спрямованих у різні сторони вигинів, з'єднаних один з іншим, і проходить в поздовжньому напрямку трубчастого елемента. Трубчастий елемент і гофрована перегородка виконані з керамічної матричного композитного матеріалу. Стеночная складова структура для конструкцій, що обдуваються вихлопними газами реактивного двигуна, містить стеночний елемент і безліч згаданих вище складових вузлів, розташованих на стеночном елементі. Кожен складовою вузол розташований у подовжньому напрямку стеночного елемента і поряд з іншим складовим вузлом. При виготовленні складеного вузла для конструкцій, що обдуваються вихлопними газами реактивного двигуна, формують з керамічної матричного композитного матеріалу трубчастий елемент і гофровану перегородку, що складається з безлічі спрямованих у різні сторони вигинів, з'єднаних один з іншим. Отверждают гофровану перегородку і трубчастий елемент. Встановлюють гофровану перегородку всередину т�яп у подовжньому напрямку згаданого трубчастого елемента. Група винаходів дозволяє забезпечити можливість складеного вузла витримувати температуру вихлопних газів авіаційного двигуна без скорочення терміну його служби і збільшення ваги конструкції. 3 н. і 14 з.п. ф-ли, 9 іл.

Конструкція з стільниковим заповнювачем для використання в несучої панелі гондоли турбореактивного двигуна

Винахід відноситься до конструкції зі стільниковим заповнювачем для використання в несучої панелі гондоли турбореактивного двигуна літака, є акустичною панеллю. Конструкція містить блок з стільниковим заповнювачем, виконаний з центральною частиною, що містить серединні стільникові осередку, та з двома боковими частинами, що містять кожна безліч з'єднувальних стільникових комірок. Частина з'єднувальних стільникових комірок має одну додаткову стінку для утворення з'єднання. Блок або блоки з'єднані між собою однією сполучної зоною, отриманої шляхом пробивання двох накладених один на одного додаткових стінок, якими забезпечені сполучні стільникові комірки, що належать різним бічних частинах. Досягається простота виготовлення зони з'єднання, надійність. 4 н. і 9 з.п. ф-ли, 7 іл.

Система теплозахисного екрана з елементами для входження гвинтів і спосіб монтажу елемента теплозахисного екрану

Система теплозахисного екрану з елементом для теплозахисного екрана має велику кількість суміжно розташованих на несучій структурі елементів теплозахисного екрану. Елемент теплозахисного екрану закріплений на несучій структурі за допомогою принаймні одного кріпильного гвинта в передбаченому в несучій структурі засобі для привинчивания. Засіб для привинчивания оснащене конусоподібним елементом для входження гвинта, який може бути встановлений або введений кріпильний гвинт. Також об'єктом винаходу є елемент для установки гвинта в системі теплозахисного екрана, який є складовою частиною системи теплозахисного екрану. Також заявлений спосіб монтажу системи теплозахисного екрану, описаного вище, за яким елемент теплозахисного екрану при вертикальному щодо несучої структури переміщенні в процесі монтажу встановлюється в своє, передбачене між сусідніми елементами теплозахисного екрану на несучій структурі, положення. Далі кріпильні гвинти встановлюються у відповідний конусоподібний елемент для входження гвинта і угвинчуються в передбачений в несучій структурі засіб для привинчивания. Також об'єктом винаходу є�яет спростити монтаж системи теплозахисного екрану на стінки камери згоряння. 4 н. і 11 з.п. ф-ли, 3 іл.

Звукопоглинаюча вихлопна труба для газотурбінного двигуна

Звукопоглинаюча вихлопна труба турбомашини містить перфоровану внутрішню оболонку, що утворить проточний канал вихлопної труби, суцільну зовнішню оболонку, сердечник і каркас. Внутрішня і зовнішня оболонки утворюють між собою простір, закритий на передньому і задньому кінцях. Сердечник розташований між внутрішньою та зовнішньою оболонками, на відстані від них, і містить шар, що розсіює звукову енергію, що складається з порожнистих кульок, які утримуються поруч один з одним. Каркас містить передній і задній ділянки, з'єднані поздовжніми елементами. Каркас підтримує сердечник і поділяє його на безліч осередків, заповнених порожнистими кульками, утримуваними між двома перфорованими структурами. Каркас прикріплений до зовнішньої оболонці і внутрішній оболонці, через, щонайменше, одного з переднього і заднього ділянок каркаса. Винахід дозволяє підвищити ефективність звукопоглинання вихлопної труби без збільшення маси її конструкції. 9 з.п. ф-ли, 8 іл.

Сполучна структура корпусу турбіни з корпусом підшипника і працює на відпрацьованих газах турбокомпресор

Винахід відноситься до сполучної структурі корпусу турбіни з корпусом підшипника працюючого на відпрацьованих газах турбокомпресора згідно з обмежувальної частини п.1 формули винаходу і працює на відпрацьованих газах турбокомпресора згідно з обмежувальної частини п.11 формули винаходу

Гондола літального апарату з акустичною панеллю з мінливих акустичної характеристикою

Винахід відноситься до акустичної панелі, яка має, щонайменше, однією змінною характеристикою
Up!