RU2697121C1 - Запальное устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя - Google Patents
Запальное устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2697121C1 RU2697121C1 RU2018134254A RU2018134254A RU2697121C1 RU 2697121 C1 RU2697121 C1 RU 2697121C1 RU 2018134254 A RU2018134254 A RU 2018134254A RU 2018134254 A RU2018134254 A RU 2018134254A RU 2697121 C1 RU2697121 C1 RU 2697121C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- ignition
- cavity
- glow plug
- gas turbine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/26—Starting; Ignition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Изобретение касается области газотурбинных двигателей и, в частности, системы зажигания газотурбинного двигателя, работающего на газообразном топливе или на нескольких видах топлива, одно из которых газообразное. Запальное устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит свечу накаливания, запитываемую от источника электрической энергии, установленную внутри камеры сгорания. Свеча накаливания размещена в полости горелочного устройства камеры сгорания, причем открытый конец полости сообщается с зоной рециркуляции камеры сгорания. Полость камеры сгорания имеет термозащитное покрытие, или керамическую вставку, или несколько керамических вставок с разными коэффициентами теплопроводности. Цепь электропитания свечи накаливания снабжена прибором контроля силы тока для определения момента воспламенения топливовоздушной смеси. На открытом конце полости выполнена как минимум одна перегородка с проходной площадью, ограничивающей массообмен в полости. Полость камеры сгорания содержит несколько перегородок для образования объемов с обеспечением поэтапного розжига. Предложенное запальное устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя позволяет повысить эффективность розжига камеры сгорания за счет создания локального небольшого объема топливовоздушной смеси вокруг свечи накаливания с пониженным тепло- и массобменом с окружающей средой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение касается области газотурбинных двигателей и, в частности, системы зажигания газотурбинного двигателя, работающего на газообразном топливе или на нескольких видах топлива, одно из которых газообразное.
Известна система розжига (US 2012/0279195, МПК F02C 7/266, опубл. 03.05. 2011 г), в которой для розжига используется искровая свеча зажигания, которая при запуске выдвигается внутрь камеры сгорания, а при осуществленном запуске с помощью пружины убирается из горячего объема камеры сгорания. Необходимость изменения положения свечи зажигания связана с требованиями обеспечения ее герметичности при больших давлениях, создаваемых в современных камерах сгорания газотурбинных двигателей, отсутствия пробоя между электродами внутри свечи зажигания при высоком уровне температуры в точке розжига.
Главный недостаток данного технического решения заключается в недостаточной надежности системы зажигания, обусловленной наличием подвижных частей конструкции. Второй недостаток, присущий всем искровым и дуговым свечам зажигания, заключается в высоком рабочем напряжении, повышающим требования к изоляции и снижающим надежность и ресурс.
Также известна запальная горелка с калильным зажиганием (RU 2229062, МПК F23Q 7/00 (2000.01), опубл. 20.05.2004 г.) для розжига горелок, работающих как на жидких топливах, так и на топливовоздушных смесях. Данное изобретение используется в пневматических форсунках горелок и позволяет повысить надежность создания запального факела. При этом применение данного изобретения в газотурбинных двигателях при сжигании газообразных топлив, наиболее часто применяющимся из которых являются метаносодержащие топлива, имеющие высокую температуру воспламенения, затруднено из-за более высоких требований к обеспечению высокой температуры в зоне розжига при малой электрической мощности, подаваемой на свечу.
Недостатком данного технического решения является неэффективность розжига из одного объема с ростом расхода, а, соответственно, и скорости топливовоздушной смеси и с увеличением температуры воспламенения топливовоздушной смеси.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система розжига с использованием свечи накаливания, установленной в камере сгорания газотурбинного двигателя (патент US №3138924, МПК F02C 7/26, опубл. 30.06.1960 г). Техническая реализация данной системы розжига осложняется проблемой охлаждения свечи накаливания при розжиге камеры сгорания в связи с наличием высокоскоростного потока топливовоздушной смеси и потерями тепла от излучения, что приводит к охлаждению рабочего конца свечи накаливания до температур, при которых воспламенение невозможно.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности розжига камеры сгорания за счет создания локального небольшого объема топливовоздушной смеси вокруг свечи накаливания с пониженным тепло- и массобменом с окружающей средой, а также за счет обеспечения поэтапного розжига.
Технический результат изобретения достигается запальным устройством розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащим свечу накаливания, запитываемую от источника электрической энергии, установленную внутри камеры сгорания, в котором в отличие от прототипа свеча накаливания размещена в полости горелочного устройства камеры сгорания, открытый конец которой сообщается с зоной рециркуляции камеры сгорания, причем на открытом конце полости выполнено как минимум две перегородки для образования объемов с обеспечением поэтапного розжига, при этом каждая перегородка имеет проходную площадь, ограничивающую массообмен в полости.
Согласно изобретению полость камеры сгорания может иметь термозащитное покрытие, или керамическую вставку, или несколько керамических вставок с разными коэффициентами теплопроводности.
Согласно изобретению цепь электропитания свечи накаливания может быть снабжена прибором контроля силы тока для определения момента воспламенения топливовоздушной смеси, потому что электрическое сопротивление свечи накаливания зависит от ее температуры.
Достижение технического результата обеспечивается использованием свечи накаливания, размещенной в объеме с низким теплообменом и массообменом данной области с рабочим объемом камеры сгорания. Низкий тепломассообмен обеспечивается полостью, открытый конец которой расположен в области рециркуляции, образованной плохообтекаемым телом, например, центральным телом горелочного устройства, внутри которого расположена данная полость с несколькими перегородками на этом открытом конце. Длина полости и каждая перегородка с проходной площадью, ограничивающей массобмен, позволяет регулировать тепломассообмен свечи накаливания с рабочим объемом камеры сгорания. Конвективный массоперенос между рабочим объемом камеры сгорания и данной полостью приводит к наполнению последней горючеспособной топливовоздушой смесью. Низкий тепломассообмен полости с рабочим объемом камеры сгорания позволяет достичь нагрева рабочего конца свечи накаливания до температур 1000…1350°С, которые превышают температуры воспламенения различных видов газообразных топлив, используемых в газотурбинных двигателях.
Данное техническое решение повышает надежность системы розжига камеры сгорания за счет снижения рабочего напряжения: вместо нескольких тысяч вольт для традиционных искровых и дуговых свеч зажигания требуется всего 10-20 вольт для свеч накаливания. В связи с этим, пониженное напряжение позволяет снизить требования к изоляции, повышая одновременно надежность и ресурс свечи накаливания. В проточную часть полости выходит только внешняя оболочка свечи накаливания, падение напряжения на свече накаливания происходит во внутреннем ее объеме, обычно изолированном от внешней оболочки электронепроводящим наполнителем, герметичность которого относительно объема камеры сгорания не требуется. Данный факт позволяет обеспечить высокую герметичность свечи накаливания даже при высоких давлениях в камере сгорания, достигаемых на современных газотурбинных двигателях.
Сущность изобретения поясняется принципиальной схемой запального устройства, которое содержит свечу накаливания 1, размещенную в полости 2 горелочного устройства, ограниченной корпусом горелочного устройства 3. Открытый конец полости 2 сообщается с зоной рециркуляции камеры сгорания. На открытом конце полости установлено как минимум две перегороди 6 с проходными площадями, обеспечивающими поэтапный розжиг камеры сгорания. Запальное устройство может содержать термозащитное покрытие в виде керамической вставки 4. Цепь электропитания свечи накаливания снабжена прибором контроля силы тока 5.
Работа запального устройства осуществляется следующим образом. Свеча накаливания 1 разогревается до температуры выше температуры воспламенения топливовоздушной смеси путем подачи на нее электрического тока. В полость 2, где установлена свеча накаливания 1 через ее открытый конец, проходя через две или несколько перегородок 6, из зоны рециркуляции камеры сгорания массопереносом поступает горючеспособная топливовоздушная смесь. Объем, занятый топливовоздушной смесью в полости 2, разогревается с большей скоростью за счет использования керамической вставки 4 с низким коэффициентом теплопроводности. В цепи электропитания свечи установлен прибор контроля силы тока 5 для определения момента воспламенения топливовоздушной смеси. Он может служить дополнительным датчиком наличия пламени, а также диагностировать работоспособность системы зажигания на основе зависимости электрического сопротивления свечи накаливания от температуры ее поверхности. Для уменьшения тепломассообмена полости с рабочим объемом камеры сгорания на выходе из полости устанавливаются перегородки 6 для изменения проходной площади. В случае, если уменьшение массобмена существенно снизит расход продуктов сгорания после воспламенения в полости до такого уровня, что воспламенение в рабочем объеме камеры сгорания станет невозможно, предлагается постадийное воспламенение последовательных объемов топливовоздушной смеси, возрастающих по направлению к открытому концу полости, образуемых несколькими перегородками.
Топливо, подаваемое в камеру сгорания, может использоваться для охлаждения плохообтекаемых тел, в частности тела, в котором расположена полость для установки свечи накаливания. Подача топлива может приводить к дополнительному охлаждению объема полости, поэтому для разогрева свечи накаливания может потребоваться время, в течение которого свеча накаливания должна разогреться до подачи топлива в камеру сгорания. Уменьшение охлаждения от топлива, подаваемого в камеру сгорания, можно достичь применением теплоизолирующего покрытия стенок полости, в том числе керамической вставки.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить эффективность розжига камеры сгорания за счет создания локального небольшого объема топливовоздушной смеси вокруг свечи накаливания с пониженным тепло- и массобменом с окружающей средой.
Claims (3)
1. Запальное устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащее свечу накаливания, запитываемую от источника электрической энергии, установленную внутри камеры сгорания, отличающееся тем, что свеча накаливания размещена в полости горелочного устройства камеры сгорания, открытый конец которой сообщается с зоной рециркуляции камеры сгорания, причем на открытом конце полости выполнено как минимум две перегородки для образования объемов с обеспечением поэтапного розжига, при этом каждая перегородка имеет проходную площадь, ограничивающую массообмен в полости.
2. Запальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что полость камеры сгорания имеет термозащитное покрытие, или керамическую вставку, или несколько керамических вставок с разными коэффициентами теплопроводности.
3. Запальное устройство по п. 1, отличающееся тем, что цепь электропитания свечи накаливания снабжена прибором контроля силы тока для определения момента воспламенения топливовоздушной смеси.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018134254A RU2697121C1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Запальное устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018134254A RU2697121C1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Запальное устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2697121C1 true RU2697121C1 (ru) | 2019-08-13 |
Family
ID=67640321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018134254A RU2697121C1 (ru) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Запальное устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2697121C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU217752U1 (ru) * | 2022-11-30 | 2023-04-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Теплофизика" | Устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3138924A (en) * | 1960-06-30 | 1964-06-30 | Ford Motor Co | Ignition system for a gas turbine engine |
US5561350A (en) * | 1988-11-15 | 1996-10-01 | Unison Industries | Ignition System for a turbine engine |
RU2229062C2 (ru) * | 2002-08-20 | 2004-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Общемаш" | Запальная горелка с калильным зажиганием |
RU2240473C1 (ru) * | 2003-11-17 | 2004-11-20 | Кордит Евсей Аврумович | Устройство для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа |
-
2018
- 2018-09-27 RU RU2018134254A patent/RU2697121C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3138924A (en) * | 1960-06-30 | 1964-06-30 | Ford Motor Co | Ignition system for a gas turbine engine |
US5561350A (en) * | 1988-11-15 | 1996-10-01 | Unison Industries | Ignition System for a turbine engine |
RU2229062C2 (ru) * | 2002-08-20 | 2004-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Общемаш" | Запальная горелка с калильным зажиганием |
RU2240473C1 (ru) * | 2003-11-17 | 2004-11-20 | Кордит Евсей Аврумович | Устройство для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU217752U1 (ru) * | 2022-11-30 | 2023-04-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "Теплофизика" | Устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS621092B2 (ru) | ||
US20150337793A1 (en) | Combustion ignition system | |
CN106257138A (zh) | 输出热源温度可控的燃烧装置 | |
KR100310921B1 (ko) | 디젤기관용예열플러그 | |
RU2697121C1 (ru) | Запальное устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя | |
KR101174543B1 (ko) | 가스 엔진용 점화 장치, 가스 엔진용 점화 장치를 구비하는 가스 엔진 및 가스 엔진의 작동 방법 | |
US20130224671A1 (en) | Unitary igniter and flame sensor | |
JPH0156252B2 (ru) | ||
US20200080492A1 (en) | Igniter for gas turbine engine | |
JPS6486033A (en) | Tester for heat resistant tubular member | |
CN207664441U (zh) | 一种内燃机新型点火装置 | |
RU217752U1 (ru) | Устройство розжига камеры сгорания газотурбинного двигателя | |
US20200080486A1 (en) | Igniter for gas turbine engine | |
CN111765634A (zh) | 一种新型气体和液体组合加热锅炉及其点火方法 | |
KR100446335B1 (ko) | 풍동용 히터 | |
RU2130222C1 (ru) | Свеча зажигания газотурбинного двигателя | |
RU2229062C2 (ru) | Запальная горелка с калильным зажиганием | |
RU2656534C2 (ru) | Устройство подогрева топлива малоразмерного газотурбинного двигателя | |
RU2136094C1 (ru) | Свеча зажигания | |
CN110374779A (zh) | 一种火焰进气预热低温起动装置 | |
RU2738226C1 (ru) | Запальное устройство для розжига камер сгорания авиационных газотурбинных двигателей | |
JP2011522997A (ja) | 点火プラグアセンブリ | |
RU2231676C1 (ru) | Подогреватель силовой установки бронеобъекта | |
US11454173B2 (en) | Igniter for gas turbine engine | |
RU2679048C1 (ru) | Устройство для предпускового обогрева стационарного двигателя внутреннего сгорания |