Камера сгорания

 

Камера сгорания (рис. 62) предназначена для осуществле­ния непрерывного процесса сжигания газообразного топлива в потоке сжатого воздуха, поступающего в камеру из воздухо­подогревателя. Продукты сгорания с требуемой температурой направляются через переходной патрубок в газовую турбину.

 

 

Рис. 62. Камера сгорания

 

1 – смеситель вихревой; 2 – фронтовое устройство; 3 – корпус камеры сгорания; 4 – крышка; 5 – горелка основная; 6 – горелка дежурная, 7 – воспламенитель;

8 – малые лопаточные венцы; 9 – большой лопаточный венец;

10 – изогнутая лопатка

Камера сгорания выполнена семигорелочной со смесителем вихревого типа и состоит из следующих основных узлов:

- горелочного устройства;

- фронтового устройства;

- вихревого смесителя;

- корпуса камеры с крышкой.

Горелочное устройство состоит из 6 основных горелок (5), одной дежурной (6) и двух воспламенителей (7). Основные горелки располо­жены по окружности и соединены общим кольцевым коллекто­ром, подводящим газ. Количество газа, подаваемое в основные горелки в зависимости от режима работы агрегата, определяется величиной открытия регулирующего клапана. Дежурная горелка расположена в центре и конструктивно объединена с двумя воспламенителями. Дежурная горелка на всех режимах работы агрегата имеет постоянный расход газа, который подводится к ней (также как и к воспламенителям) помимо регулирующего клапана, через дроссельные шайбы, диаметр отверстий которых определяется требуемым расходом газа.

Основная горелка состоит из головной части, топливоподводящей трубы и фланца для крепления горелки к крышке камеры сгорания. Головная часть выполнена из конуса, соединенного с топливоподводящей трубой, цилиндра, которым горелка сво­бодно вставляется во втулку малого лопаточного венца фрон­тового устройства, и перфорированной конической головки. Топливоподводящая труба горелки присоединяется к топливному коллектору с помощью ввертного штуцерного соединения. Газо­образное топливо из коллектора подводится к головной части горелки и поступает во фронтовое устройство камеры сгорания через несколько рядов мелких отверстий в конической головке. Дежурная горелка состоит из головной части, топливоподводящей трубы, двух одинаковых воспламенителей и фланца, соеди­няющего все детали дежурной горелки и служащего для креп­ления ее к крышке камеры. Головная часть дежурной горелки по конструкции аналогична головной части основной горелки.

Воспламенитель (рис. 63) состоит из приваренной к фланцу трубы, разделенной диаметральной перегородкой на две полости. В одну из этих полостей в фиксированном положении встав­ляется газоподводящая трубка (5), крепящаяся гайкой. В другой полости располагаются электроды свечи зажигания (4), ввернутой во фланец. Через штуцерное соединение к воспламенителю под­водится газ и, попадая в газоподводящую трубку, выходит из нее несколькими струями. Газ проходит через отверстия в пере­городке и эжектирует воздух, попадающий в трубу воспламенителя через ряд отверстий по окружности трубы.

Газовоздушная смесь попадает к электродам свечи зажигания и воспламеняется при ее включении. Образующийся факел по трубе направляется в сторону головки дежурной горелки. Вследствие перепада дав­ления на малом лопаточном венце фронтового устройства пламя воспламенителя втягивается между лопатками и зажигает газо­воздушную смесь дежурной горелки, после чего воспламенитель прекращает свою работу. Оба воспламенителя расположены симметрично относительно дежурной горелки и включаются в работу параллельно, чем достигается большая надежность системы зажигания.

 

Рис. 63. Запальное устройство

 

1 – корпус; 2 – перегородка; 3 – отверстия; 4 – свеча зажигания;

5 – газораспределительная трубка

 

Фронтовое устройство (2) (рис. 62) предназначено для подачи первичного воздуха в зону горения, смешения его с газовым топливом и ста­билизации факела на всех режимах работы. Фронтовое устрой­ство состоит из 7 малых лопаточныхвенцов (шести по окружно­сти и одного в центре), одного большого лопаточного венца, расположенного вокруг малых, каждый из которых состоит из ряда плоских лопаток, вваренных под опре­деленным углом между двумя обечайками, и придает воздуху вращательное движение. Во внутренние обечайки этих венцов вставляются головные части горелок. Шесть малых лопаточных венцов ввариваются в общий конус, располагаясь по его окруж­ности. Один малый венец, для дежурной горелки, приваривается в центральной части конуса, который с помощью сварки соеди­нен с большим лопаточным венцом. Последний состоит из ряда изогнутых лопаток, вваренных между двумя обечайками. За­крутка малых венцов противоположна закрутке большого. К на­ружной обечайке большого лопаточного венца приварены конус и цилиндрическая обечайка, которая телескопически входит в обечайку вихревого смесителя. Этим обеспечивается свобода теплового расширения фронтового устройства, крепление кото­рого к корпусу камеры осуществляется с помощью двух лап с прорезями, выполненными для компенсации радиальных рас­ширении. Фронтовое устройство изготовляется из листовой аустенитной стали.

Вихревой смеситель (1) (рис. 62) предназначен для смешения продуктов сгорания с вторичным воздухом и получения достаточно равно­мерного поля температур на выходе из камеры сгорания. Вихре­вой смеситель состоит из двух концентрично расположенных обечаек, из которых внутренняя имеет два диаметрально проти­воположных треугольных выреза, по боковым сторонам которых, в кольцевом пространстве, установлены ряды изогнутых лопаток. Последние разделяют общий осевой поток вторничного воздуха, движущийся в кольцевом пространстве, на два потока и направ­ляют их под прямым углом через вырезы внутрь огневой части. Два парных вихря, образовавшиеся внутри огневой части, вза­имодействуют с продуктами сгорания, обеспечивая их переме­шивание с вторичным воздухом.

Лопатки смесителя, расположенные под углом к его оси, двумя парами сходящихся рядов с одной стороны привари­ваются к внутренней обечайке, с другой – к бандажам, имею­щим разрезы через каждые четыре лопатки. Наружная обечайка смесителя надевается на бандажи и в передней части (по ходу воздуха) центрируется радиально расположенными обтекате­лями и ребрами, приваренными к внутренней обечайке. На вы­ходе наружной обечайки, за лопатками, к ней приваривается по торцу, между наружной и внутренней обечайками, заглушающее кольцо, препятствующее проходу воздуха в осевом направ­лении. Обтекатели и ребра соединяют при помощи четырех втулок и пальцев наружную и внутреннюю обечайки, допуская сво­боду их относительных перемещений.

Смеситель крепится к корпусу камеры при помощи двух пар пальцев, заглушённых снаружи ввертными пробками. Два из этих пальцев входят во втулки на смесителе и фиксируют его осевое положение, а два других входят в шпонки, расположен­ные на наружной обечайке и допускают свободу осевого пере­мещения всего смесителя в целом.

Корпус камеры (3) и крышка (4) образуют прочный корпус, воспри­нимающий внутреннее давление воздуха. Корпус представляет собой цилиндрический барабан с двумя врезанными в него овальными, переходящими в круглые, патрубками, заканчиваю­щимися фланцами. По этим патрубкам в камеру подводится воздух. На торцах барабана имеются два фланца для крепле­ния крышки и соединения камеры сгорания с переходным па­трубком, связанным с газовой турбиной. Кроме того, на корпусе размещаются еще три небольших патрубка для крепления фотодатчиков контроля факела.

Для установки камеры сгорания на раму и направленного теплового расширения на корпусе имеются две лапы и продоль­ная шпонка.

Крышка является днищем корпуса и состоит из штампован­ной овальной части и фланца для соединения с корпусом камеры. На крышке располагаются наварыши для крепления горе­лок и кольцевой коллектор основного газа с двумя входными патрубками.

 

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается назначение и состав камеры сгорания?

2. В чем заключается назначение горелочного устройства?

3. В чем заключается назначение фронтовое устройство?

4. В чем заключается назначение вихревого смесителя?

5. В чем заключается назначение корпуса камеры и крышки?