專利名稱：用于將流體噴入燃?xì)廨啓C(jī)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)，更具體地，涉及一種用于將流體噴入燃?xì)廨啓C(jī)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
已知的燃?xì)廨啓C(jī)包括壓縮機(jī)，用于壓縮空氣，該壓縮空氣與燃料混合，并導(dǎo)向燃燒器，在該燃燒器中，該混合物在燃燒室內(nèi)被點(diǎn)火，以便產(chǎn)生熱燃?xì)?。該熱燃?xì)庀蛳掠螌?dǎo)向渦輪，該渦輪從燃?xì)庵刑崛∧芰?，以便向壓縮機(jī)供能，同時(shí)產(chǎn)生有用功，以便推動(dòng)飛機(jī)飛行或者向負(fù)載例如發(fā)電機(jī)供能。因此，在工作過程中，燃燒室下游的部件暴露在燃?xì)庵?，且連續(xù)暴露在燃?xì)庵幸欢〞r(shí)間后可能增加該部件的工作溫度。
為了便于減小部件的工作溫度，至少某些已知發(fā)動(dòng)機(jī)包括冷卻噴射系統(tǒng)，該冷卻噴射系統(tǒng)將冷卻流體朝向該部件排放。更具體地，至少某些已知的冷卻噴射系統(tǒng)包括與環(huán)形壓力通氣系統(tǒng)(plenum)相連的多個(gè)噴射器。該環(huán)形壓力通氣系統(tǒng)有利于向多個(gè)周向間隔開的噴射器提供基本均勻的流體流，該噴射器再向下游排放該冷卻流體流。更具體地，冷卻空氣以預(yù)定的合適噴射角度從噴射器中排放，以便防止在噴射器的下游流體中產(chǎn)生湍流。不過，該冷卻噴射系統(tǒng)可能很昂貴，且裝配很費(fèi)時(shí)間，因?yàn)楸仨毻瓿啥嗵幒附右约耙驗(yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)空間的限制。
發(fā)明說明一方面，本發(fā)明提供一種制造用于燃?xì)廨啓C(jī)的噴嘴支承件的方法。該方法包括形成環(huán)形組件，該環(huán)形組件包括多個(gè)周向間隔開的氣體噴射器組件，其中，各氣體噴射器組件包括壓力通氣系統(tǒng)以及形成一體的噴射器，該噴射器從該壓力通氣系統(tǒng)的外表面向外延伸；以及形成通過噴射器的通路，這樣，該通路在進(jìn)口和出口之間延伸，并相對(duì)于壓力通氣系統(tǒng)外表面而傾斜對(duì)齊。
另一方面，提供一種用于燃?xì)廨啓C(jī)的噴嘴支承件。該噴嘴支承件為環(huán)形，并包括至少一個(gè)氣體噴射器組件，該氣體噴射器組件包括壓力通氣系統(tǒng)和形成一體的噴射器。該壓力通氣系統(tǒng)包括外表面和內(nèi)表面。壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)表面在該壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)部確定空腔。該噴射器包括進(jìn)口、出口以及在它們之間延伸且穿過該噴射器的通路。噴射器定向成一定噴射角度，該噴射角度為相對(duì)于壓力通氣系統(tǒng)外表面傾斜。
在又一方面，燃?xì)廨啓C(jī)包括環(huán)形噴嘴支承件，該環(huán)形噴嘴支承件包括多個(gè)周向間隔開的氣體噴射器組件。各氣體噴射器組件包括壓力通氣系統(tǒng)以及與該壓力通氣系統(tǒng)形成一體的噴射器。該壓力通氣系統(tǒng)包括外表面和內(nèi)表面。壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)表面在該壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)部確定空腔。該噴射器包括進(jìn)口、出口以及在它們之間延伸的通路。噴射器從該壓力通氣系統(tǒng)的外表面以一定噴射角度延伸，該噴射角度是相對(duì)于壓力通氣系統(tǒng)外表面測(cè)量的傾斜度。


圖1是燃?xì)廨啓C(jī)的示意圖；圖2是包括氣體噴射器系統(tǒng)的噴嘴支承件的上游側(cè)平面圖，它可用于圖1中所示的燃?xì)廨啓C(jī)；圖3是圖2中所示的噴嘴支承件的下游側(cè)局部平面圖；圖4是圖2中所示的噴嘴支承件沿線4-4(圖2中所示)取的剖視圖；以及圖5是圖2中所示的氣體噴射器系統(tǒng)的示意透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是燃?xì)廨啓C(jī)10的示意圖，該燃?xì)廨啓C(jī)10包括沿流動(dòng)方向串聯(lián)布置的風(fēng)扇組件12、高壓壓縮機(jī)14和燃燒器16。發(fā)動(dòng)機(jī)10還包括高壓渦輪(或渦輪機(jī)或透平)18和低壓渦輪20。發(fā)動(dòng)機(jī)10具有吸氣側(cè)28和排氣側(cè)30。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10是可由GeneralElectric Aircraft Engines，Cincinnati，Ohio購得的CF-34發(fā)動(dòng)機(jī)。
在工作中，空氣流過風(fēng)扇組件12，且壓縮的空氣供給到高壓壓縮機(jī)14。將高度壓縮的空氣傳送給燃燒室16。來自燃燒室16的氣流通過渦輪噴嘴組件32引導(dǎo)，以便驅(qū)動(dòng)渦輪18和20，且渦輪20驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇組件12，而渦輪18驅(qū)動(dòng)高壓壓縮機(jī)14。
圖2是包括氣體噴射器系統(tǒng)34的噴嘴支承件32的上游側(cè)30的平面圖，該噴嘴支承件32可以用于燃?xì)廨啓C(jī)(圖1中所示)。圖3是噴嘴支承件32的下游側(cè)36的局部平面圖。圖4是噴嘴支承件32沿線4-4(圖2中所示)取的剖視圖。圖5是一部分氣體噴射器系統(tǒng)34的示意透視圖。噴嘴支承件32為環(huán)形，并與氣體噴射器系統(tǒng)34形成一體。
氣體噴射器系統(tǒng)34包括多個(gè)形成一體的氣體噴射器組件40，該氣體噴射器組件40繞噴嘴支承件32延伸，用于以預(yù)定噴射角度向支承件32下游噴射冷卻流體。更具體地，噴射器組件400周向間隔開，且各組件40包括中空壓力通氣系統(tǒng)42和形成一體的噴射器44。該壓力通氣系統(tǒng)42由壓力通氣系統(tǒng)壁46形成，它包括外表面48和內(nèi)表面50。內(nèi)表面50確定了在壓力通氣系統(tǒng)42內(nèi)的空腔52。
壓力通氣系統(tǒng)42認(rèn)為是薄壁的壓力通氣系統(tǒng)，且壓力通氣系統(tǒng)壁46的壁厚T1為在壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)外表面50和48之間測(cè)量出。在一個(gè)實(shí)施例中，壓力通氣系統(tǒng)壁厚T1小于大約0.20英寸。
噴嘴支承件上游側(cè)30包括多個(gè)周向間隔開的開口60，這些開口60與壓力通氣系統(tǒng)空腔52流體連通。特別是，開口60使得從源(未示出)供給的冷卻流體能夠進(jìn)入壓力通氣系統(tǒng)空腔52。在示例性實(shí)施例中，開口60分別為圓形。在另一實(shí)施例中，開口60為非圓形。噴嘴支承件下游側(cè)36還包括多個(gè)周向間隔開的排放通道62，這些排放通道62與空腔52流體連通。排放通道62使得冷卻流體能夠從壓力通氣系統(tǒng)空腔52排放。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，各通道62具有液滴形截面形狀。在另一實(shí)施例中，通道62具有非液滴形截面形狀。
各噴射器44與壓力通氣系統(tǒng)42形成一體，并包括確定于其中且在進(jìn)口72和出口74之間延伸的流體通路70。通路70穿過壓力通氣系統(tǒng)壁46延伸，使得通路進(jìn)口72定位于壓力通氣系統(tǒng)空腔52內(nèi)。在示例性實(shí)施例中，噴射器44基本為圓柱形，且通路70基本筆直通過。因此，通路70具有圓形截面區(qū)域，且它的直徑D1在進(jìn)口72和出口74之間基本上是恒定的。在可選實(shí)施例中，通道直徑D1可在進(jìn)口72和出口74之間變化。在另一可選實(shí)施例中，通路70具有非圓形截面區(qū)域(或截面面積)。
各噴射器44斜向穿過壓力通氣系統(tǒng)壁52并從壓力通氣系統(tǒng)外表面48斜向延伸。因此，噴射器通路70斜向延伸通過壓力通氣系統(tǒng)壁52，并相對(duì)于壓力通氣系統(tǒng)外表面48斜向定位。更具體地，噴射器通路70以在通路中心軸線80和壓力通氣系統(tǒng)外表面48之間測(cè)量的預(yù)定噴射角度θ定位。噴射角度θ大于零度。更具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，噴射角度θ在大約50度和70度之間。如后面更詳細(xì)所述，噴射角度θ使得流體能夠沿方向82從壓力通氣系統(tǒng)空腔52中排放，該方向82基本上與流過噴射器44的周圍流體的方向84相切，并基本平行于壓力通氣系統(tǒng)外表面48。應(yīng)當(dāng)注意的是，因?yàn)橥獗砻?8是彎曲的，因此角度θ相對(duì)于表面48確定在一特定的位置。
噴射器44和通路70具有在通路進(jìn)口72和出口74之間的長度L。通路長度L和直徑D1可以進(jìn)行可變地選擇，以有利于穩(wěn)定通過通路70的流體流。在一個(gè)實(shí)施例中，通路長度L與通路直徑D1的比例為至少2比1。更具體地，通路長度L、直徑D1和噴射角度θ可以根據(jù)在包括氣體噴射器系統(tǒng)34的特定系統(tǒng)中的冷卻流體需要可變地進(jìn)行選擇。通路長度L和噴射角度θ還取決于用于形成通路70的制造方法。在一個(gè)實(shí)施例中，噴射器長度L選擇為使得通路出口74基本上與壓力通氣系統(tǒng)外表面48平齊或者從該外表面48徑向向內(nèi)凹入。在另一實(shí)施例中，噴射器長度L選擇為使得通路進(jìn)口74基本上與壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)表面50平齊或凹入在該內(nèi)表面50內(nèi)。
在工作過程中，供給到氣體噴射器系統(tǒng)34的冷卻流體通過氣體噴射器組件40而向下游排放。具體地，氣體通過噴射器44由壓力通氣系統(tǒng)42排放。更具體地，噴射器通路直徑D1和噴射器通路長度L的組合將具有利于在冷卻流體向下游排放之前使得流過噴射器通路70的流體流穩(wěn)定。因?yàn)閲娚淦?4從各壓力通氣系統(tǒng)42斜向延伸，從噴射器44排放的冷卻流體基本上切向引入到流經(jīng)噴射器44的周圍流體，這樣，在冷卻流體從噴嘴支承件32排放時(shí)使得該冷卻流體產(chǎn)生漩渦。因此，氣體噴射器系統(tǒng)34有利于向噴嘴支承件32下游提供基本上周向均勻的流體流。
在制造過程中，形成各個(gè)整體地氣體噴射器組件40，從而使壓力通氣系統(tǒng)42和噴射器44形成一體。更具體地，在示例性實(shí)施例中，對(duì)各組件40進(jìn)行鑄造，且各噴射器通路70利用機(jī)械加工處理形成于該組件40中。在可選實(shí)施例中，使用不同制造方法來形成各個(gè)整體的氣體噴射器組件40。在示例性實(shí)施例中，各通路70利用放電加工方法而形成。因?yàn)闅怏w噴射器組件40形成為單一體，氣體噴射器系統(tǒng)34可以安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)10中，而該發(fā)動(dòng)機(jī)10中的空間和進(jìn)入的限制將使得已知的多件式組件不能連接到發(fā)動(dòng)機(jī)中。
上述氣體噴射器系統(tǒng)提供具有成本有效且非?？煽康?、用于在燃?xì)廨啓C(jī)中將基本均勻的流體流向下游周向供給的方法。該氣體噴射器系統(tǒng)包括多個(gè)氣體噴射器組件，每個(gè)氣體噴射器組件包括形成一體的壓力通氣系統(tǒng)和噴射器，因此，提供的氣體噴射器系統(tǒng)有利于減小裝配成本，同時(shí)以具有成本有效且可靠的方式提高了可靠性。
上面已經(jīng)詳細(xì)介紹了氣體噴射器組件的示例性實(shí)施例。氣體噴射器組件并不局限于這里所述的特定實(shí)施例，而是，各組件的部件可以獨(dú)立于這里所述的其它部件而使用。各氣體噴射器組件的部件還可以用于與其它氣體噴射器組件的部件組合。
盡管本發(fā)明已經(jīng)通過多個(gè)特定實(shí)施例的方式進(jìn)行了介紹，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明可以在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)以變化形式實(shí)施。
部件表10 燃?xì)廨啓C(jī)；12 風(fēng)扇組件；14 高壓壓縮機(jī)；16 燃燒器；18 高壓渦輪；20 低壓渦輪；28 吸氣側(cè)；30 排氣側(cè)；30 噴嘴支承件上游側(cè)；32 噴嘴支承件；34 氣體噴射器系統(tǒng)；36 噴嘴支承件下游側(cè)；40 氣體噴射器組件；42 中空壓力通氣系統(tǒng)；44 形成一體的噴射器；46 壓力通氣系統(tǒng)壁；48 外表面；50 內(nèi)表面；52 空腔；T1壓力通氣系統(tǒng)壁厚；60 周向間隔開的開口；62 周向間隔開的排氣通道；70 流體通路；72 進(jìn)口；74 出口；D1通路直徑；θ 噴射角度；80 通路中心軸線；82 方向；L 通路長度。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)廨啓C(jī)(10)的噴嘴支承件(32)，所述噴嘴支承件為環(huán)形，并包括至少一個(gè)氣體噴射器組件(40)，該氣體噴射器組件包括壓力通氣系統(tǒng)(48)和形成一體的噴射器(44)，所述壓力通氣系統(tǒng)包括外表面(42)和內(nèi)表面(50)，所述壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)表面確定了在所述壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)部的空腔(52)，所述噴射器包括進(jìn)口(72)、出口(74)以及在它們之間延伸的通路(70)，所述噴射器以一定噴射角度(θ)取向，該噴射角度為相對(duì)于所述壓力通氣系統(tǒng)外表面傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴支承件(32)，其特征在于所述噴射器通路(70)構(gòu)形成使得從所述噴射器(44)排放的流體流產(chǎn)生漩渦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴支承件(32)，其特征在于所述壓力通氣系統(tǒng)(42)具有在所述內(nèi)表面(50)和所述外表面(48)之間測(cè)量的厚度(T1)，所述厚度小于大約0.200英寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴支承件(32)，其特征在于所述噴射器的相對(duì)于所述壓力通氣系統(tǒng)外表面(48)測(cè)量的噴射角度(θ)在大約50度和70度之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴支承件(32)，其特征在于所述噴射器通路(70)通過機(jī)械加工方法形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴支承件(32)，其特征在于所述噴射器通路(70)通過放電加工方法形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴支承件(32)，其特征在于所述噴嘴支承件通過鑄造方法形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴嘴支承件(32)，其特征在于所述噴射器通路(70)的截面直徑(D1)在所述噴射器進(jìn)口(72)和噴射器出口(74)之間是可變的。
9.一種燃?xì)廨啓C(jī)(10)，它包括環(huán)形噴嘴支承件(32)，該環(huán)形噴嘴支承件包括多個(gè)周向間隔開的氣體噴射器組件(40)，各所述氣體噴射器組件包括壓力通氣系統(tǒng)(42)以及與所述壓力通氣系統(tǒng)形成一體的噴射器(44)，所述壓力通氣系統(tǒng)包括外表面(48)和內(nèi)表面(50)，所述壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)表面確定了在所述壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)的空腔(52)，所述噴射器包括進(jìn)口(72)、出口(74)以及在它們之間延伸的通路(70)，所述噴射器從所述壓力通氣系統(tǒng)的外表面以一定噴射角度(θ)延伸，該噴射角度是相對(duì)于所述壓力通氣系統(tǒng)外表面測(cè)量的傾斜度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃?xì)廨啓C(jī)(10)，其特征在于各所述氣體噴射組件(40)的噴射器使得從所述噴射器(70)排放的流體流產(chǎn)生漩渦。
全文摘要
一種用于燃?xì)廨啓C(jī)(10)的噴嘴支承件(32)，其為環(huán)形并包括至少一個(gè)氣體噴射器組件(40)，該氣體噴射器組件包括壓力通氣系統(tǒng)(42)和形成一體的噴射器(44)。壓力通氣系統(tǒng)包括外表面(48)和內(nèi)表面(50)。壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)表面確定了在該壓力通氣系統(tǒng)內(nèi)部的空腔(52)。噴射器包括進(jìn)口(72)、出口(74)以及在它們之間延伸的通路(70)。噴射器以一定噴射角度(θ)取向，該噴射角度為相對(duì)于所述壓力通氣系統(tǒng)外表面傾斜。
文檔編號(hào)F23R3/28GK1542267SQ200410036700
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月28日
發(fā)明者C·J·維盧斯茲, C J 維盧斯茲 申請(qǐng)人:通用電氣公司