Код документа: RU170790U1
Полезная модель относится к области авиационного двигателестроения, в частности, к основным камерам сгорания газотурбинных двигателей, точнее, к форсункам для распыливания жидкого топлива.
Процессы смесеобразования в камерах сгорания газотурбинных двигателей существенно влияют на организацию горения, надежность и экономичность работы камер сгорания, термический режим отдельных элементов двигателей.
Большинство современных газотурбинных двигателей снабжено центробежными механическими форсунками, например, центробежного типа или с аэродинамическим распылом.
Обладая простой конструкцией и надежностью в эксплуатации, форсунки должны обеспечивать заданный диапазон расхода при обеспечении требуемых значений угла распыливания и размеров капель при равномерном распределении топлива в факеле распыла, который создает зону обратных токов для удержания зоны горения.
Для обеспечения заданных требований форсунки выполняются центробежными двухканальными (см., например, книгу «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей» под ред. Хронина Д.В. - М.: Машиностроение, 1989, с. 412). Недостатком указанных форсунок является плохое распыливание на пониженных режимах работы двигателя при малых давлениях топлива в основном контуре. Угол конуса распыливания изменяется при изменении режимов работы двигателя.
При мало- и средненапорных системах топливоподачи расход топлива может колебаться вследствие изменения давления газов в камере сгорания, вызывая периодическое изменение параметров (см., например, книгу «Камеры сгорания газотурбинных двигателей». Пчелкин Ю.М. - М.: Машиностроение, 1984. - с. 243.).
Известна центробежная форсунка с поршнем, который при увеличении давления подачи топлива и его расхода открывает дополнительные входные каналы в камеру закрутки центробежной форсунки (см., например, книгу «Центробежные форсунки». Хавкин Ю.И. - Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1976 - 88 с). Недостатком такой форсунки является снижение угла конуса распыливания при увеличении давления топлива на входе в форсунку. В этом случае снижается диапазон рабочих режимов двигателя, где возможно воспламенение топливовоздушной смеси от свечей зажигания, поскольку факел распыла топлива значительно отходит от свечей. При малых расходах угол распыливания, как и у всех центробежных форсунок, уменьшается при ухудшении качества распыливания с образованием крупных капель топлива.
Задачей полезной модели является получение стабильного угла конуса распыливания топлива с оптимальным размером капель, как при запуске двигателя, так и во всем диапазоне рабочих режимов.
Поставленная задача решается тем, что в конструкции форсунки используется конический клапан тарельчатого типа, удерживающийся в закрытом состоянии с помощью пружины, открывающийся при достижении определенного давления топлива, необходимого для обеспечения качественного распыливания.
По мере увеличения перепада давления топлива ΔΡ между подводящим коллектором Рm и камерой сгорания Ркс происходит открытие клапана при заданной величине перепада давления ΔP0, определяемой усилием затяжки пружины, и топливо выходит в зазор между клапаном и седлом направляющей втулки. Угол конуса распыливания определяется геометрией этих элементов. Качество распыливания обеспечивается перепадом давления даже при малых расходах топлива.
Поскольку дальнейшее увеличение расхода Gm вызывает нарастание перепада давления на форсунке ΔР, происходит перемещение клапана за счет сжатия пружины и увеличивается площадь зазора Fз между клапаном и седлом. Расход топлива, таким образом, зависит не только от перепада давления, но и от площади зазора
где Gm - расход топлива;
Fз - площадь проходного сечения форсунки;
ΔP=Рm-Ркс - перепад давления на проходном сечении форсунки.
Характеристика расхода изменяет наклон при изменении жесткости пружины, так как это влияет на ход клапана заданном давлении и Fз.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлены:
Фиг. 1 Разрез форсунки с тарельчатым клапаном.
Фиг. 2 Распыл топлива при открытии клапана.
Топливная форсунка с тарельчатым клапаном состоит из корпуса 1 с каналом подвода топлива 2, резьбового фильтра топлива 3 с жиклером отвода охлаждающего топлива 4, опоры пружины 5, пружины 6, тарельчатого клапана 7, направляющей втулки 8, втулки с седлом 9, противонагарного колпачка 10. Опора пружины 5 фиксируется с помощью стопорного кольца 11, устанавливаемого в канавке на штоке клапана 7. Канал слива 12 предназначен для охлаждения форсунки после останова двигателя путем отвода нагретого топлива в полость слива.
Поступающее в канал подвода 2 корпуса 1 топливо проходит через резьбовой фильтр 3 и по продольным каналам направляющей втулки 8 попадает в полость, ограниченную направляющей втулкой 8, втулкой с седлом 9 и тарельчатым клапаном 7.
Герметичность обеспечивается прилеганием клапана 7 к конусу втулки с седлом 9 и затяжкой пружины 6.
Регулирование затяжки пружины выполняется подбором толщины опоры пружины 5, охватывающей стопорное кольцо 11, и определяет давление момента открытия клапана ΔPο.
Подвод расхода топлива под клапан 7 вызывает нарастание давления и открытие кольцевого зазора при достижении ΔPо. Угол конуса распыливания близок к углу конуса клапана 7 и втулки с седлом 9.
Дальнейшее увеличение расхода топлива приводит к увеличению перепада на тарельчатом клапане 7, сжатию пружины 6 и открытию клапана 7 на больший зазор. Качество распыливания при этом улучшается за счет увеличения перепада.
При малых расходах и после останова двигателя топливо, охлаждающее форсунку и клапан 7, отводится по проточкам направляющей втулки 8 через жиклер 4 в канал слива 12.
Полезная модель относится к области авиационного двигателестроения, в частности, к основным камерам сгорания газотурбинных двигателей и, точнее, к форсункам для распыливания жидкого топлива. Топливная форсунка основной камеры сгорания газотурбинного двигателя, состоит из корпуса, противонагарного колпачка, резьбового фильтра, жиклера, втулки с седлом с коническим выходным отверстием для топлива, клапана тарельчатого типа, притянутого пружиной к поверхности седла герметично. При превышении порогового значения давления топлива клапан открывается в направлении камеры сгорания и создает стабильный конус распыливания. обеспечивая за счет давления топлива оптимальный размер капель топлива и прирост расхода топлива увеличением зазора между клапаном и седлом направляющей втулки. Полезная модель позволяет получить стабильный, угол конуса распыливания топлива с оптимальным размером капель, как при запуске двигателя, гак и во всем диапазоне рабочих режимов.
Система подачи газа в форкамеру газового двигателя внутреннего сгорания