жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя

Формула изобретения

Жаровая труба камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая корпус и сегменты, снабженные двумя продольными и двумя поперечными ребрами и закрепленные на корпусе по крайней мере в одной точке, отличающаяся тем, что на корпусе выполнены поперечные бурты, между которыми расположены поперечные ребра сегментов; каждое из продольных ребер сегментов имеет выступ, при этом выступ на одном ребре сегмента расположен ближе к корпусу, а на другом удален от корпуса, выступы соседних сегментов установлены один над другим с возможностью контакта и крепление сегмента к корпусу выполнено вблизи выступа, удаленного от корпуса.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области турбомашиностроения, в частности к авиадвигателестроению.

Известна жаровая труба камеры сгорания [Патент США 4422300, кл. 60-757, опубл. 1983 - аналог] , содержащая корпус и сегменты. Корпус с сегментами образуют замкнутые полости посредством выполненных заодно с корпусом ребер, совпадающих по профилю с наружной стороной каждого сегмента и ограничивающих его с четырех сторон. Охлаждение сегментов с наружной стороны осуществляется воздухом, поступающим через отверстия в корпусе в пространство между сегментами и корпусом с последующим выходом через отверстия сегментов в полость жаровой трубы. При закреплении сегмента на корпусе в нескольких точках во время работы в сегменте от нагрева возникают термические напряжения, вызванные жестким закреплением, приводящие к короблению сегментов, раскрытию стыков между ребрами и сегментами, что приводит к утечке охлаждающего воздуха. При закреплении сегмента к корпусу в "одной точке происходит утечка охлаждающего воздуха через стыки между ребрами и сегментами из-за коробления сегмента от нагрева и раскрытия стыков.

Известна другая жаровая труба [Патент России 1718609, МПК F 23 R 3/06, 1993 - прототип] , с улучшенными по сравнению с аналогом характеристиками. Она содержит корпус и сегменты, снабженные двумя продольными и двумя поперечными ребрами. Сегменты закреплены на корпусе, по крайней мере, в одной точке. Ребра, сегменты и корпус образуют замкнутые полости. Ребра являются теплоотводящими элементами и одновременно выполняют функцию элементов жесткости. Однако при закреплении сегмента на корпусе в нескольких точках при нагреве в сегменте появляются термические напряжения, вызванные жестким закреплением, приводящие к короблению сегментов и раскрытию стыков между ребрами и корпусом. При закреплении в одной точке также происходит раскрытие стыков между ребрами и корпусом. Все это приводит к утечкам охлаждающего воздуха.

Целью предлагаемого решения является предотвращение раскрытия стыков между ребрами сегмента и корпусом, ликвидация утечек охлаждающего воздуха через эти стыки, что повышает эффективность охлаждения.

Новым в предлагаемом техническом решении является то, что жаровая труба камеры сгорания содержит корпус и сегменты, снабженные двумя продольными и двумя поперечными ребрами. Сегменты закреплены на корпусе, по крайней мере, в одной точке. На корпусе выполнены поперечные бурты. Между буртами расположены поперечные ребра сегментов. Каждое из продольных ребер сегментов имеет выступ, при этом выступ на одном ребре сегмента расположен ближе к корпусу, а на другом - удален от корпуса. Выступы соседних сегментов установлены один над другим с возможностью контакта. Крепление сегмента к корпусу выполнено вблизи выступа, удаленного от корпуса.

Вышеуказанные отличительные признаки придают всей совокупности отличительных признаков новое свойство. Новое свойство заключается в следующем.

1. При закреплении сегмента в одной точке термические напряжения не возникают.

2. Поперечные бурты на корпусе и поперечные ребра на сегменте не позволяют сместиться сегменту вокруг точки закрепления и привести к раскрытию стыков между ребрами и корпусом, приводящим к утечкам воздуха, повышая тем самым эффективность охлаждения.

3. Выступы соседних сегментов, установленные один над другим с возможностью контакта, и крепление сегмента к корпусу, выполненное вблизи выступа, удаленного от корпуса, обеспечивают свободное перемещение сегмента, устраняя тем самым термические напряжения, и не позволяют сегменту отходить от корпуса с раскрытием стыков, приводящим к утечкам воздуха, и соответственно к снижению эффективности охлаждения.

На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого устройства, на фиг. 2 - поперечный разрез предлагаемого устройства, на фиг.3 - продольный разрез предлагаемого устройства с другим вариантом крепления.

Жаровая труба камеры сгорания содержит корпус 1 с отверстиями 2. На корпусе 1 закреплены сегменты 3 с отверстиями 4, снабженные двумя продольными ребрами 5 и двумя поперечными ребрами 6. На корпусе 1 выполнены поперечные бурты 7. Между буртами 7 расположены поперечные ребра 6 сегментов 3. Каждое из продольных ребер 5 сегментов 3 имеет выступы 8 и 9, при этом выступ 8 расположен ближе к корпусу 1, а выступ 9 удален от корпуса 1. Выступы 8 и 9 соседних сегментов 3 установлены один над другим с возможностью контакта. Крепление 10 сегмента 3 к корпусу 1 выполнено вблизи выступа 9, удаленного от корпуса 1.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При горении топлива горячие газы контактируют с сегментом 3 со стороны внутренней полости 11 жаровой трубы. Охлаждающий воздух омывает корпус 1 с наружной стороны 12. Из-за разности температур сегментов 3 и корпуса 1 сегменты 3 расширяются в большей степени, чем корпус 1. Так как крепление 10 сегмента 3 выполнено в одной точке, то он имеет возможность свободно расширяться во все стороны без возникновения температурных напряжений. Наличие поперечных буртов 7 на корпусе 1 и расположенных между ними поперечных ребер 6 обеспечивает расположение сегмента 3 без проворота вокруг оси крепления 10. Выполнение выступов 8 и 9 с возможностью контакта и крепление 10 сегмента 3 к корпусу 1 вблизи выступа 9, удаленного от корпуса 1, обеспечивает прилегание ребер 5 и 6 сегмента 3 к корпусу 1.

Охлаждающий воздух, проходя последовательно через отверстия 2 и 4, формирует охлаждающую пелену и защищает сегмент 3 от горячих газов со стороны внутренней полости 11 жаровой трубы. Температура сегмента 3 в значительной степени определяется тем количеством воздуха, который непосредственно проходит через отверстия 4 и формирует охлаждающую пелену. Расположение поперечных ребер 6 сегментов 3 вдоль поперечных буртов 7 в корпусе 1 препятствует вытеканию охлаждающего воздуха из полости 13 сегмента через стыки 14 между поперечными ребрами 6 сегментов 3 и поверхностью корпуса 1. В результате большая часть воздуха проходит через отверстия 4 для формирования охлаждающей пелены и увеличивает эффективность охлаждения.

Предлагаемое устройство в настоящее время проходит испытания, результаты которых подтверждают заявленные свойства: повышение эффективности охлаждения и, кроме того, уменьшение термических напряжений в сегментах для увеличения ресурса.