Камера згоряння газотурбінного двигуна - патент Україна 2406035 - Хрящиков Михайло Сергійович, Пєков
Камера згоряння газотурбінного двигуна містить зовнішній корпус та знімний кожух. Кожух виконаний з не менше трьох частин із поздовжніми роз'ємами. Рознімання рівномірно розташовані по колу. Як мінімум один з двох кільцевих фланців кожуха виконаний конічної форми поверхні, що сполучається. Винахід дозволяє зменшити нерівномірність деформації корпусу під час роботи, підвищити герметичність фланцевих з'єднань, полегшити демонтаж частин корпусу без розбирання двигуна із збереженням достатньої жорсткості корпусу. 2 іл.
Малюнки до патенту Україна 2406035
Винахід відноситься до газотурбінних двигунів, зокрема конструкцій основних камер згоряння.
Недоліком відомої конструкції є нерівномірна деформація корпусу при роботі в горизонтальній і вертикальній площинах, і для зменшення овальності корпусу потрібно введення в конструкцію внутрішнього додаткового корпусу, що визначає стабільність діаметральних розмірів проточного каналу. Нерівномірна деформація пояснюється змінною товщиною стінки корпусу в поперечному перерізі, наявністю в одній площині корпусу поздовжніх фланців значно більшої товщини, ніж основна стінка. Поверхні кільцевих фланців корпусу, що сполучаються, розташовані в паралельних площинах, що при демонтажі частини корпусу вимагає додаткового зусилля для подолання тертя або створення необхідного монтажного зазору шляхом застосування допоміжних силових елементів для деформації корпусів.
Найбільш близькою до заявляється є конструкція камера згоряння, що містить зовнішній корпус (дифузор), внутрішній корпус, кожух, що знімається, що складається з двох частин і має поздовжній роз'єм, стійки, що утворюють силовий зв'язок зовнішнього корпусукамери згоряння з опорою турбіни ротора, жарові труби. (Технічний опис «Авіаційний двоконтурний ВМД Д-30 КУ». – М.: Машинобудування, 1975, стор.53 55, рис.61).
Недоліками відомої конструкції, прийнятої за прототип, є значні витоку повітря через компресор з високими параметрами тиску і температури через роз'єми проміжних кільцевих фланців корпусу зовнішнього камери згоряння та кожуха знімного, а також деформація корпусу зовнішнього та його проміжних кільцевих фланців при затягуванні кожухом знімним та наявність силового зв'язку між проміжними кільцевими фланцями у корпусі камери згоряння. Указанные недостатки объясняются малой толщиной промежуточных кольцевых фланцев наружного корпуса, предназначенных для крепления съемного кожуха, не обеспечивающей плотность и герметичность разъемов, необходимостью иметь монтажные зазоры в разъеме промежуточных кольцевых фланцев корпуса камеры сгорания с кожухом съемным, обеспечивающие возможности демонтажа половины съемного кожуха на собранном двигателе, необхідністю мати силовий зв'язок між проміжними кільцевими фланцями в корпусі згоряючої камери для збереження достатньої жорсткості корпусу при демонтажі половини знімного кожуха.
Технічна задача, що вирішується винаходом, полягає у зменшенні нерівномірності деформації корпусу при роботі, у підвищенні герметичності фланцевих з'єднань, у полегшенні демонтажу частин корпусу без розбирання двигуна із збереженням достатньої жорсткості корпусу.
Сутність технічного рішення полягає в тому, що в камері згоряння газотурбінного двигуна, що містить зовнішній корпус і кожух, що знімається, згідно винаходу знімний кожух виконаний з не менше трьох частин з поздовжніми роз'ємами, рівномірно розташованими покола, і, як мінімум, один з двох кільцевих фланців кожуха виконаний конічної форми поверхні, що сполучається.
Виконання знімного кожуха з трьох або більше частин з поздовжніми роз'ємами, рівномірно розташованими по колу, дозволяє зберегти достатню жорсткість корпусу після демонтажу однієї з частин кожуха, що знімається, так як при цьому залишаються в закріпленому стані частини кожуха з трьома або більш поздовжніми фланцями, що виконують роль ребер жорсткості, рівномірно розташованих по колу та утворюють силовий зв'язок між корпусами двигуна. Крім того, очевидно, що при рівномірному розташуванні по колу трьох і поздовжніх фланцевих роз'ємів деформація корпусу при роботі буде більш рівномірної і меншої величини, ніж при двох роз'ємах.
Виконання одного з двох кільцевих фланців кожуха конічної форми поверхні, що сполучається, полегшить демонтаж частин знімного кожуха, так як при цьому не потрібно додаткових зусиль на подолання сил тертя, необхідних при паралельному розташуванні поверхонь фланців, що сполучаються. При незначному зміщенні однієї з частин у напрямку від осі двигуна між сполученими фланцями утворюється проміжок, що забезпечує вільне зміщення. Величина кута У конусності фланців залежно від необхідного зусилля стругування визначається величиною тертя ковзання матеріалів, що застосовуються. Оптимальна величина конусності становить (1/101/5). Крім того, конічна поверхня фланців, що сполучається забезпечує щільне прилягання фланців і герметичність роз'ємів. Відсутність додаткового силового зв'язку дозволяє виконати кільцеві фланці достатньої товщини, що забезпечує щільність роз'ємів.
На фіг.1 зображено поздовжній розріз камери згоряння.
На фіг.2 - розріз А-А на фіг.1(Поперечний розріз камери згоряння).
Камера згоряння газотурбінного двигуна складається із зовнішнього корпусу 1, внутрішнього корпусу 2, знімного кожуха 3, стійок 4, жарових труб 5. Знімний кожух 3 виконаний з не менше трьох частин 6 з поздовжніми роз'ємами 7, рівномірно розташованими по колу. Стійки 4 утворюють силовий зв'язок зовнішнього корпусу 1 з 8 опорою ротора турбіни. Як мінімум один з двох кільцевих фланців 9,10 кожуха 3 виконаний конічної форми поверхні, що сполучається 11, 12 з кутом В.
Працює пристрій в такий спосіб.
При роботі двигуна на корпуси 1, 2, 3 камери згоряння діють сили ваги корпусів турбіни 13, сили ваги і динамічні сили, що передаються від опори 8 ротора турбіни, а також сили, спричинені надлишковим тиском і високими температурами 14 камери згоряння. Для утримання надлишкового тиску кільцеві фланці 9, 10, 15 і поздовжні фланці 16 виконані товщиною, достатньою для забезпечення щільності роз'ємів і виключення деформації фланців при їх затягуванні, чим забезпечується герметичність роз'ємів 7, 11. Сполучені разом поздовжні фланці 16 суміжних частин поєднанні з їх рівно розташуванням по колу надає кожуху 3 додаткову поздовжню жорсткість, що зменшує деформацію корпусу при роботі.
У стаціонарному стані на корпуси камери згоряння зберігається дія сил ваги корпусів і ротора турбіни. Для заміни жарових труб 5 в умовах, що виключають розбирання двигуна, конструкції є знімний кожух 3, що складається з трьох і більше частин 6. При необхідності замінити одну або кілька жарових труб 5 проводиться розстикування кільцевих роз'ємів поверхонь 11, 12 тільки в тій частині кожуха 3 , у секторі якого знаходиться необхідна жарова труба, та двох поздовжніхроз'ємів 7 цієї частини кожуха 3. Конічна форма поверхонь, що сполучаються кільцевих фланців 9, 10 в поєднанні з кутовим розташуванням поздовжніх роз'ємів 7 дозволяє без додаткових зусиль на подолання сил тертя виконати зміщення розстикованої частини кожуха 3 в напрямку від осі двигуна, чим забезпечується полегшення. . Частини кожуха, що залишилися в поєднанні з рівнорозташованими по колу поздовжніми фланцями, що виконують роль ребер жорсткості, дозволяють зберегти достатню жорсткість корпусу.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Камера згоряння газотурбінного двигуна, що містить зовнішній корпус і знімний кожух, відрізняється тим, що знімний кожух виконаний з не менше трьох частин з поздовжніми роз'ємами, рівномірно розташованих по колу, і як мінімум один з двох кільцевих фланців кожуха виконаний конічної форми поверхні, що сполучається.