Изобретение относится к области двигателестроения. The invention relates to the field of engine manufacturing.
Известна камера сгорания газотурбинного двигателя Д-30 конструкция которой отличается высокой технологичностью и малым весом, однако, система охлаждения имеет низкую эффективность, а использование хладоресуса охлаждающего воздуха не превышает 5% что существенно ухудшает температурное состояние камеры сгорания [1]
Известна также конструкция камеры сгорания газотурбинной установки, содержащая диффузор и жаровую трубу, стенка которой состоит из отдельных элементов, каждая из которых представляет собой пластинчатое тело с охлаждаемыми внутренними каналами, на одном конце соединенными с воздушной полостью диффузора, а на другом конце с газовой полостью жаровой трубы [2]
Недостатком известной конструкции является низкая эффективность охлаждения стенки жаровой трубы в зоне охлаждаемых каналов из-за отсутствие устойчивого циклонного вихря охлаждающего воздуха, а также возникновения напряжений в результате неравномерности охлаждения поверхностей стенки.A well-known combustion chamber of a D-30 gas turbine engine, the design of which is distinguished by high manufacturability and low weight, however, the cooling system has low efficiency, and the use of cooling air coolant does not exceed 5%, which significantly worsens the temperature state of the combustion chamber [1]
Also known is the design of the combustion chamber of a gas turbine installation, containing a diffuser and a flame tube, the wall of which consists of individual elements, each of which is a plate body with cooled internal channels, at one end connected to the air cavity of the diffuser, and at the other end to a gas cavity pipes [2]
A disadvantage of the known design is the low efficiency of cooling the walls of the flame tube in the area of the cooled channels due to the absence of a stable cyclone vortex of cooling air, as well as the occurrence of stresses due to uneven cooling of the wall surfaces.
Цель изобретения повышение эффективности и равномерности сегментов жаровой трубы камеры сгорания, обращенных к газовой полости, за счет организации циклонных потоков охлаждающего воздуха. The purpose of the invention is to increase the efficiency and uniformity of the segments of the flame tube of the combustion chamber facing the gas cavity by organizing cyclone flows of cooling air.
На фиг.1 показана камера сгорания, продольный разрез; на фиг.2 узел I на фиг. 1; на фиг.3 узел II на фиг.2; на фиг.4 вид А на фиг.3.(показано расположение тангенциальных каналов сегментов); на фиг.5 узел II на фиг.2 вариант выполнения циклонных полостей с иным расположением тангенциальных каналов). Figure 1 shows a combustion chamber, a longitudinal section; in Fig.2 node I in Fig. one; in Fig.3 node II in Fig.2; figure 4, view A in figure 3. (shows the location of the tangential channels of the segments); in Fig.5 node II in Fig.2 is an embodiment of cyclone cavities with a different arrangement of tangential channels).
Камера сгорания 1 состоит из диффузора 2 с расположенной в воздушной полости 3 диффузора 2 жаровой трубой 4, состоящей из отдельных сегментов 5, закрепленных на диффузоре 2 с помощью радикальных стоек 6. Жаровая труба 4 содержит газовую полость 7, в которой от входа жаровой трубы к выходу течет газовый поток 8. Сегмент 5 содержит последовательно расположенные циклонные полости 9, соединенные между собой тангенциальными каналами 10. Для облегчения изготовления диаметр Д всех циклонных полостей выполнен одинаковым. Для подвода охлаждающего воздуха в первую циклонную полость сегмента 5 со стороны воздушной полости 3 выполнено отверстие 11, а для выхода отверстие (щель) 12, через которое воздух подается в газовую полость 7. Тангенциальные каналы 10 полостей 9 расположено в виде геометрической фигуры, охватывающей окружность 13, Ось этой окружности равноудалена от охлаждаемой поверхности 14. The combustion chamber 1 consists of a diffuser 2 with a flame tube 4 located in the air cavity 3 of the diffuser 2, consisting of individual segments 5, mounted on the diffuser 2 using radical struts 6. The flame tube 4 contains a gas cavity 7, in which from the entrance of the flame tube to the gas stream 8 flows to the outlet. Segment 5 contains cyclone cavities 9 arranged in series, connected by tangential channels 10. To facilitate manufacturing, the diameter D of all cyclone cavities is the same. A hole 11 is made for supplying cooling air to the first cyclone cavity of the segment 5 from the side of the air cavity 3, and an outlet (slot) 12 is provided for exit, through which air is supplied to the gas cavity 7. The tangential channels 10 of the cavities 9 are arranged in the form of a geometric figure spanning a circle 13, The axis of this circle is equidistant from the cooled surface 14.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Из воздушной полости 3 поток охлаждающего воздуха через отверстие 11 поступает в циклонную полость 9, где совершает многократное циклонное вращение, омывая и охлаждая внутреннюю поверхность 13 первой по ходу воздуха полости 9. В результате конвективной теплоотдачи происходит охлаждение поверхности 14, обращенной к газовой полости 7. Далее воздух по тангенциальным каналам 10 поступает в следующую по ходу воздуха циклонную полость, где, вращаясь многократно, охлаждает ее поверхность 13. Воздух, выходя из последней циклонной полости, попадает в щель 12, образуя пленочное заграждение, обеспечивающее охлаждение поверхности 14 сегмента 5 со стороны газового потока 8. From the air cavity 3, the flow of cooling air through the hole 11 enters the cyclone cavity 9, where it performs multiple cyclone rotation, washing and cooling the inner surface 13 of the first cavity 9 along the air. As a result of convective heat transfer, the surface 14 facing the gas cavity 7 is cooled. Further, the air passes through the tangential channels 10 into the cyclone cavity following the air, where, rotating many times, it cools its surface 13. The air leaving the last cyclone cavity enters l 12, forming a barrier film that provides cooling of the surface 14 of the segment 5 from the gas stream 8.
Таким образом максимально используются хладоресурс охлажденного воздуха, обеспечивая равномерное охлаждение сегментов жаровой трубы камеры сгорания. Thus, the cold resource of chilled air is used to the maximum, providing uniform cooling of the segments of the combustion tube flame tube.
