Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в авиационном моторостроении, в частности в газотурбинных двигателях, работающих в широком диапазоне изменения температуры окружающего воздуха с запыленностью. Сущность изобретения: канал 7 обдува образован внутренней поверхностью кожуха 6 и наружной поверхностью корпуса 1 и выполнен конфузорным, указанные поверхности кожуха и корпуса выполнены коническими с образующими, пересекающимися в точке, расположенной на оси форсунки за срезом топливного сопла 4, а выходные кромки этих поверхностей расположены примерно на одинаковом расстоянии от точки пересечения их образующих. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2009397
Класс(ы) патента: F23D11/10
Номер заявки: 4908275/06
Дата подачи заявки: 06.02.1991
Дата публикации: 15.03.1994
Заявитель(и): Научно-производственное предприятие "Завод им.В.Я.Климова"
Автор(ы): Долгополов Ю.А.; Тарасова Н.Г.
Патентообладатель(и): Научно-производственное предприятие "Завод им.В.Я.Климова"
Описание изобретения: Изобретение относится к авиационному моторостроению, в частности к газотурбинным двигателям и может быть использовано в изделиях, работающих в широком диапазоне изменения температуры окружающего воздуха с запыленностью.
Известна топливная форсунка со вдувом воздуха в факел распыла воздуха с целью турбулизации распыла топлива.
Известна топливная форсунка с воздушным распылом, содержащая кольцевой канал для подачи топлива и два кольцевых канала для подачи воздуха.
Известна многоканальная топливная форсунка, которая с целью уменьшения опасности закоксовывания, снабжена каналом для подачи сжатого воздуха, турбулизирующего факел топливовоздушной смеси.
Но для изделий, работающих в условиях запыленного воздуха, применять вдув воздуха в факел распыла топлива, особенно при наличии тангенциальных каналов, нежелательно, т. к. при этом происходит быстрое засорение каналов вдува пылью.
Поэтому при работе в запыленной среде применяют топливные форсунки, у которых воздух используют только для обдува торцев форсунок, что стабилизирует положение факела распыла топлива, а также предохраняет от образования нагара на срезах сопел форсунок.
Образование нагара приводит к изменению положения конусов распыла (перекосам), что может привести к прогару фронтового устройства и жаровой трубы камеры сгорания.
Известна топливная двухканальная форсунка, у которой наружный топливный канал выполнен коническим.
Известны топливные форсунки, обеспечивающие запуск двигателя в широком диапазоне изменения температуры окружающего воздуха благодаря наличию наружного кожуха с полостью и соплом обдува воздухом срезов сопел форсунки.
Канал обдува у известной форсунки выполнен криволинейным с двумя поворотами ≈на 90о, при этом выходная часть канала направлена под углом ≈90о к оси форсунки. Известная топливная форсунка внедрена на одном из изделий, разработанных предприятием, и принята за прототип.
При работе в условиях запыленного воздуха при такой системе каналов, состоящей из двух поворотов на ≈90о, наблюдается засорение пылью как самого канала обдува, так и оседание пыли на торцах форсунок, что приводит к перекосам факела распыла, и, как следствие, к прогару фронтового устройства камеры сгорания и жаровой трубы.
Канал обдува в форсунке прототипа имеет недостаток, а именно, в процессе движения по каналу воздух дважды изменяет направление движения, что является источником отложения пыли в канале с последующим частичным или полным перекрытием канала пыли, что приведет к частичному или полному нарушению обдува форсунки.
Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, обеспечение надежности работы форсунки в условиях запыленного воздуха, уменьшение оседания пыли на торцах сопел форсунки и устранения засорения каналов обдува.
Для достижения цели изобретения в топливной форсунке с кожухом обдува, канал обдува выполнен прямолинейным и конфузорным для обеспечения безотрывного течения воздуха в канале, образованном двумя коническими поверхностями, образующие которых пересекаются в точке, расположенной на оси форсунки за срезом топливных сопел, а выходные кромки этих поверхностей расположены примерно на одинаковом расстоянии от точки пересечения их образующих, для уменьшения турбулизации, вытекающего из канала воздуха.
В предложенном решении созданы условия для исключения осаждения пыли, включающие: прямолинейность траектории движения воздуха, отсутствие застойных зон, безотрывность течения и отсутствие турбулизации потока. Отбор воздуха в канал обдува осуществляется из цилиндрического канала, окружающего форсунку и служащего для подвода воздуха в камеру сгорания, на входе в канал обдува происходит частичная сепарация пыли, которая по инерции продолжает двигаться по цилиндрическому каналу в камеру, а более чистый воздух поступает в канал обдува.
Назначение канала обдува: улучшение распыла на запуске и дроссельном режиме, т. к. обдув устраняет залипание (прилипание) слабого конуса распыла к торцу форсунки и стекание капель, наблюдающиеся вследствие малого расхода топлива и малого перепада давления на форсунке.
На чертеже изображена топливная форсунка с наружным кожухом в разрезе, общий вид.
Топливная форсунка содержит корпус 1, в который установлены сопло 2 внутреннего контура, являющееся одновременно завихрителем наружного контура, и завихритель внутреннего контура 3. На корпус 1 надето сопло наружного контура 4. К корпусу 1 сопло 4 присоединено, например, посредством резьбового соединения 5 с оплавлением буртиков 6 (для обеспечения герметичности).
Кожух обдува 6 надет на сопло 4 и соединен с ним, например, посредством пайки.
Канал обдува 7 образован внутренней конической поверхностью 8 с углом конуса ≈75о и наружной конической поверхностью 9 с углом конуса ≈100о.
Обе конические поверхности образуют сходящийся к срезу сопла канал обдува. Такая форма канала исключает повороты запыленного воздуха и укорачивает путь его, что уменьшает вероятность возникновения застойных зон в канале обдува. Образующие конических поверхностей пересекаются в точке А, расположенной на оси форсунки за срезом топливных сопел, выходные кромки этих поверхностей расположены примерно на одинаковом расстоянии от точки А.
Кроме того, между срезами сопел форсунки и направлением обдува образуется угол ≈50о (вместо 0о), что способствует сносу пыли по потоку, уменьшая вероятность оседания ее на срезах сопел.
Форсунка работает следующим образом:
по каналам завихрителей 3 и 4 через сопла топливо впрыскивается в камеру сгорания, по каналу 7 поступает воздух на обдув срезов сопел форсунки. Направление движения воздуха показано стрелками.
Длительные (76 ч) испытания изделия с предложенной форсункой показали, что при работе с запылением воздуха наличие пыли в каналах обдува форсунок и на торцах сопел форсунки, а также перегрев и обогревание фронтового устройства и жаровой трубы не наблюдается.
При длительных испытаниях с запылением воздуха (80-120 ч) изделия с форсунками, у которых канал обдува выполнен криволинейным с двумя поворотами, наблюдалось наличие пыли на торцах форсунок, засорение канала обдува, прогар фронтового устройства и жаровой трубы камеры сгорания.
(56) Карабин А. И. Сжигание жидкого топлива в промышленных установках, М. : Металлургиздат, 1957, с. 157.
Хавкин Ю. И. Центробежные форсунки, М. : Машиностроение, 1976, с. 167.
Бородин В. А. Распыливание жидкостей, М. : Машиностроение, М. : 1971, с. 252.
Авторское свидетельство СССР N 1058392, кл. F 23 D 11/04, 1982.
Формула изобретения: ТОПЛИВНАЯ ФОРСУНКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащая корпус с выходным топливным соплом и наружный кожух, охватывающий корпус с образованием канала обдува среза топливного сопла, сообщенный с источником воздуха, причем внутренняя поверхность кожуха и наружная поверхность корпуса, образующие канал, выполнены коническими, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы в условиях запыленного воздуха, канал обдува выполнен конфузорным, указанные конические поверхности кожуха и корпуса выполнены с образующими, пересекающимися в точке, расположенной на оси форсунки за срезом топливного сопла, а выходные кромки этих поверхностей расположены на одинаковом расстоянии от точки пересечения их образующих.