RU2289759C1

RU2289759C1 - Tubular combustion chamber of gas-turbine engine

Info

Publication number: RU2289759C1
Application number: RU2005119411/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Весенгириев (RU); Михаил Иванович Весенгириев
Original assignee: Михаил Иванович Весенгириев
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2006-12-20

Abstract

FIELD: gas-turbine engines.

SUBSTANCE: proposed tubular combustion chamber has casing-formed cavity accommodating flame tube provided with swirler, combustion zone, mixing zone, and spark plug. Combustion chamber is designed to burn hydrogen-oxygen mixture. Casing-formed cavity is sealed to prevent ingress of hydrogen-oxygen mixture therein and has injector for controlled supply of flame tube cooling liquid and then fuel combustion products thereto. Flame tube is designed for split and sealed fixation to outlet manifold of compressor. Swirler is made in the form of conical or spherical shut-off device installed in flame tube for axial displacement of its working element to open-close position.

EFFECT: enhanced economic efficiency and environmental friendliness.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к камерам сгорания, и может быть использовано в газотурбинных двигателях различного назначения.The invention relates to engine building, namely to combustion chambers, and can be used in gas turbine engines for various purposes.

Известна камера сгорания воздушно-реактивного двигателя, работающая на нефтяном топливе в смеси с воздухом, содержит корпус, в полости которого установлена жаровая труба с форсункой, стабилизатором горения, зоной горения и зоной смешения /А.с. СССР №705211, F 23 R 3/14, 10.01.1980 г./ [1].A well-known combustion chamber of a jet engine operating on petroleum fuel mixed with air comprises a housing in the cavity of which a flame tube with a nozzle, a combustion stabilizer, a combustion zone and a mixing zone is installed. USSR No. 705211, F 23 R 3/14, 01/10/1980 / [1].

Недостатком известной камеры сгорания является ее работа на дорогом нефтяном топливе и загрязнение окружающей среды токсичным выхлопом.A disadvantage of the known combustion chamber is its operation on expensive petroleum fuels and environmental pollution by toxic exhaust.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является трубчатая камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая полость, образованную корпусом, в которой расположена жаровая труба, имеющая завихритель, зону горения, зону смешения, форсунку подачи топлива и свечу зажигания. /Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. - 5-е издание. - М.: Машиностроение. 1981 г., стр.397-400, рис.9.19/ [2].Closest to the proposed invention is a tubular combustion chamber of a gas turbine engine containing a cavity formed by a housing in which there is a flame tube having a swirl, a combustion zone, a mixing zone, a fuel nozzle and a spark plug. / Skubachevsky G.S. Aircraft gas turbine engines. - 5th edition. - M.: Mechanical Engineering. 1981, pp. 397-400, Fig. 9.19 / [2].

Недостатком ближайшего аналога является дороговизна применяемого топлива, засорение окружающей среды токсичными выбросами и ее непредназначенность для сжигания водородно-кислородной смеси.The disadvantage of the closest analogue is the high cost of the fuel used, environmental pollution by toxic emissions and its inappropriateness for burning a hydrogen-oxygen mixture.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в повышении экономической и экологической эффективности камеры сгорания газотурбинного двигателя.The technical problem solved by the invention is to increase the economic and environmental efficiency of the combustion chamber of a gas turbine engine.

Поставленная задача решается тем, что в трубчатой камере сгорания газотурбинного двигателя, содержащей полость, образованную корпусом, в которой расположена жаровая труба, имеющая завихритель, зону горения, зону смешения и свечу зажигания. Согласно изобретению камера сгорания выполнена с возможностью сжигания водородно-кислородной смеси. Полость, образованная корпусом, герметизирована от поступления в нее водородно-кислородной смеси и снабжена форсункой, выполненной с возможностью управляемой, например, блоком управления подачи в нее охлаждающей жаровую трубу и затем продукты сгорания топлива жидкости, например воды. Жаровая труба выполнена с возможностью ее разъемного и герметичного крепления к выходному патрубку компрессора, например, болтами. Завихритель выполнен в виде конической или сферической формы отсекателя, например, в виде обратного клапана, установленного в жаровой трубе с возможностью осевого перемещения его рабочего органа в положения открыто-закрыто.The problem is solved in that in a tubular combustion chamber of a gas turbine engine containing a cavity formed by a housing in which there is a flame tube having a swirl, a combustion zone, a mixing zone and a spark plug. According to the invention, the combustion chamber is configured to burn a hydrogen-oxygen mixture. The cavity formed by the housing is sealed against the ingress of a hydrogen-oxygen mixture and is equipped with a nozzle adapted to be controlled, for example, by a control unit for supplying a cooling heat pipe to it and then products of liquid fuel combustion, for example water. The flame tube is made with the possibility of its detachable and hermetic fastening to the compressor outlet pipe, for example, with bolts. The swirl is made in the form of a conical or spherical shape of the cut-off, for example, in the form of a check valve installed in the flame tube with the possibility of axial movement of its working body to the open-closed position.

Сущность изобретения показана на чертеже, гдеThe invention is shown in the drawing, where

на фиг.1 - схематичный разрез камеры сгорания,figure 1 is a schematic section of a combustion chamber,

на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1,figure 2 is a view along arrow a in figure 1,

на фиг.3 - схематичный разрез отсекателя сферической формы.figure 3 is a schematic sectional view of a spherical cutter.

Пример выполнения предлагаемого решения.An example of the implementation of the proposed solution.

Трубчатая камера сгорания газотурбинного двигателя содержит герметизированную от водородно-кислородной смеси полость 1 /фиг.1-3/, образованную корпусом 2, который, например болтами, закреплен к патрубкам компрессора 3 и турбины 4, жаровую трубу 5, установленную в полости корпуса и разъемно и герметично, например, фланцем 6 закрепленную к выходному патрубку компрессора. Имеет отсекатель 7, например, конической формы, у которого рабочий орган, например, как обратный клапан, занимает положения открыто-закрыто, зону горения 8, зону смешения с отверстиями 9 и свечу зажигания 10. Расширяется жаровая труба в сторону турбины. Герметичная полость снабжена форсункой 11 для управляемой, например, блоком управления подачи охлаждающей жаровую трубу и затем продукты сгорания топлива в зоне смешения жидкости, например воды.The tubular combustion chamber of a gas turbine engine contains a cavity 1 / Fig. 1-3/, formed from a hydrogen-oxygen mixture, formed by a housing 2, which, for example, by bolts, is fixed to the nozzles of a compressor 3 and a turbine 4, a heat pipe 5 installed in the cavity of the housing and is detachable and hermetically, for example, by a flange 6 fixed to the compressor outlet pipe. It has a cutter 7, for example, of a conical shape, in which the working body, for example, as a check valve, occupies the open-closed position, the combustion zone 8, the mixing zone with holes 9 and the spark plug 10. The flame tube extends towards the turbine. The sealed cavity is equipped with a nozzle 11 for controlled, for example, a control unit for supplying cooling to the flame tube and then the products of fuel combustion in the mixing zone of a liquid, such as water.

Трубчатая камера сгорания газотурбинного двигателя работает следующим образом.The tubular combustion chamber of a gas turbine engine operates as follows.

Перед пуском включают свечу зажигания 10 /фиг.1-3/ и через отсекатель 7, например, конической формы в жаровую трубу 5 подают водородно-кислородную смесь. Давлением потока рабочий орган отсекателя 7 перемещается в положение - открыто-, и газовая смесь поступает в зону горения 8, где поджигается свечой зажигания 10. Отсекатель 7 в начале зоны горения 8 образует зону с пониженным давлением, обратный ток газов и турбулизирует поток. Кроме этого, при взрывах, обратных ударах рабочий орган отсекателя 7 перемещается в положение -закрыто- и предохраняет компрессор от взрывной волны из жаровой трубы 5. Через форсунку 11 в полость 1 под управлением, например, блока управления подают жидкость, например воду, которая охлаждает стенки жаровой трубы 5 и затем уже в виде пара, через отверстия 9 поступает в зону смешения и охлаждает там продукты сгорания топлива до заданного значения. Тепловые удлинения жаровой трубы 5 происходят в сторону патрубка 4 турбины.Before start-up, the spark plug 10 (Fig. 1-3) is turned on and a hydrogen-oxygen mixture is fed into the flame tube 5 through a cutter 7, for example, of a conical shape. By the pressure of the flow, the working element of the shut-off device 7 moves to the open-and-open position, and the gas mixture enters the combustion zone 8, where it is ignited by the spark plug 10. The shut-off device 7 at the beginning of the combustion zone 8 forms a zone with reduced pressure, the reverse gas flow and turbulent flow. In addition, during explosions, reverse impacts, the working element of the shut-off device 7 moves to the closed position and protects the compressor from the blast wave from the flame tube 5. Through the nozzle 11, a liquid, for example, water is supplied to the cavity 1 under the control of, for example, the control unit, which cools the walls of the flame tube 5 and then already in the form of steam, through openings 9 enters the mixing zone and cools the products of fuel combustion there to a predetermined value. Thermal extensions of the flame tube 5 occur in the direction of the nozzle 4 of the turbine.

Предлагаемая камера сгорания в эксплуатации высоко экономична и безопасна для окружающей среды, найдет применение в газотурбинных двигателях различного назначения.The proposed combustion chamber in operation is highly economical and environmentally friendly; it will find application in gas turbine engines for various purposes.

Claims

A tubular combustion chamber of a gas turbine engine containing a cavity formed by a housing in which there is a flame tube having a swirl, a combustion zone, a mixing zone and a spark plug, characterized in that it is capable of burning a hydrogen-oxygen mixture, where the cavity formed by the housing is sealed from the ingress of a hydrogen-oxygen mixture and is equipped with a nozzle made with the possibility of a controlled supply to it cooling the heat pipe and then the products of combustion of liquid fuel, heat t the shaft is made with the possibility of its detachable and hermetic fastening to the compressor outlet pipe, the swirler is made in the form of a conical or spherical shape of a cutter installed in the flame tube with the possibility of axial movement of its working body to the open-closed position.