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?