專利名稱：火焰筒壁板、火焰筒以及燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
火焰筒壁板、火焰筒以及燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及航空發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種火焰筒壁板、一種設(shè)置該火焰筒壁板的火焰筒以及一種設(shè)置該火焰筒的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室。
背景技術(shù)：
[0002]在航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的發(fā)展過程中，為提高發(fā)動機(jī)的熱效率和推重比或功重 t匕，壓氣機(jī)的增壓比和渦輪進(jìn)口溫度不斷被提高。[0003]隨著推重比為10的航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的出現(xiàn)，壓氣機(jī)增壓比已達(dá)到了 30以上， 燃燒室進(jìn)口溫度達(dá)到了 800K以上，渦輪進(jìn)口溫度接近了 2000K，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)之所以能在這樣嚴(yán)酷的環(huán)境下安全、穩(wěn)定地工作，一方面 是由于它的熱端部件采用了新型的耐高溫材料和防熱涂層；另一方面則得益于高效強(qiáng)化冷卻技術(shù)的應(yīng)用。[0004]多斜孔氣膜冷卻技術(shù)在現(xiàn)代航空渦輪發(fā)動機(jī)熱端部件的冷卻結(jié)構(gòu)中具有十分重要的作用。直到今天，進(jìn)一步提高多斜孔氣膜冷卻的性能仍然是一個富于挑戰(zhàn)和創(chuàng)新的研究課題，燃燒室壁面冷卻技術(shù)的核心問題在于如何利用較少的冷卻氣體保證燃燒室壁面溫度不超過材料的長期許用要求。[0005]現(xiàn)有的多斜孔氣膜冷卻結(jié)構(gòu)，其冷卻方式是在如圖I所示火焰筒4的壁面上加工出大量的與壁面有一夾角的如圖2和圖3所示的多斜孔40，這樣，在火焰筒4熱側(cè)壁面形成一層保護(hù)性氣膜，從而對火焰筒4的壁面起到冷卻作用。圖2中B方向表示火焰筒的軸向方向?，F(xiàn)有的火焰筒4上多斜孔40的孔徑和孔間距保持不變。現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下技術(shù)問題[0006]I.現(xiàn)有的如圖2和圖3所示的多斜孔氣膜冷卻結(jié)構(gòu)工作過程中會使如圖I所示的火焰筒4在高溫燃?xì)?溫度較高的地方的壁溫很高，而在高溫燃?xì)?溫度較低的下游壁溫很低，造成冷卻氣體2浪費(fèi)嚴(yán)重，導(dǎo)致冷卻氣體2的利用效率較低。[0007]2.現(xiàn)有的如圖2和圖3所示的多斜孔氣膜冷卻結(jié)構(gòu)導(dǎo)致如圖I所示的火焰筒4 軸向溫度梯度大，從而會產(chǎn)生較高的熱應(yīng)力，過大的熱應(yīng)力會引起壁面的褶皺和變形，從而會影響火焰筒4的使用壽命。實(shí)用新型內(nèi)容[0008]本實(shí)用新型的目的是提出一種火焰筒壁板、一種設(shè)置該火焰筒壁板的火焰筒以及一種設(shè)置該火焰筒的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在冷卻氣體的利用效率比較低的技術(shù)問題。[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了以下技術(shù)方案[0010]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的火焰筒壁板，包括壁板本體，所述壁板本體包括前端以及后端，其中[0011]所述壁板本體上設(shè)置有兩個以上個通孔，且所述壁板本體上接近所述前端的區(qū)域上的通孔的內(nèi)徑尺寸大于接近所述后端的區(qū)域上的通孔的內(nèi)徑尺寸。[0012]在一個實(shí)施例中，所述壁板本體為筒狀，所述前端以及所述后端分別為所述壁板本體軸向方向上的兩端。[0013]在一個實(shí)施例中，沿所述壁板本體軸向方向上至少分布有三排所述通孔，其中[0014]三排所述通孔包括位置接近所述前端的前排孔、位置接近所述后端的后排孔以及位置介于所述前排孔與所述后排孔之間的位于中間排的中排孔；[0015]所述前排孔的內(nèi)徑尺寸大于所述中排孔的內(nèi)徑尺寸；[0016]所述中排孔的內(nèi)徑尺寸大于所述后排孔的內(nèi)徑尺寸。[0017]在一個實(shí)施例中，所述前排孔與所述中排孔之間的間距不大于所述中排孔與所述后排孔之間的間距。[0018]在一個實(shí)施例中，所述前排孔的數(shù)目與所述后排孔的數(shù)目相同。[0019]在一個實(shí)施例中，所述前排孔的數(shù)目與所述后排孔的數(shù)目至少其中之一大于或小于所述中排孔的數(shù)目。[0020]在一個實(shí)施例中，位于同一排的所述通孔在所述壁板本體的周向方向上均勻排列。[0021]在一個實(shí)施例中，所述通孔為斜孔，且所述通孔的端口為橢圓形。[0022]在一個實(shí)施例中，所述通孔為切削加工而成。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的火焰筒，包括本實(shí)用新型任一技術(shù)方案提供的火焰筒壁板，所述壁板本體的前端為所述火焰筒的高溫燃?xì)馊肟诙?，所述壁板本體的后端為所述火焰筒的高溫燃?xì)獬隹诙?。[0024]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，包括本實(shí)用新型任一技術(shù)方案提供的火焰筒。[0025]基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型實(shí)施例至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果[0026]由于本實(shí)用新型提供的火焰筒壁板中，壁板本體上接近前端的區(qū)域上的通孔的內(nèi)徑尺寸大于壁板本體上接近后端的區(qū)域上的通孔的內(nèi)徑尺寸，而火焰筒的高溫燃?xì)馊肟诙说臏囟雀哂诨鹧嫱驳母邷厝細(xì)獬隹诙说臏囟?，所以將壁板本體的前端作為火焰筒的高溫燃?xì)馊肟诙?壁板本體的后端作為火焰筒的高溫燃?xì)獬隹诙藭r,從壁板本體上接近前端的區(qū)域上的通孔進(jìn)入的冷卻氣體的流量會大于從壁板本體上接近后端的區(qū)域上的通孔進(jìn)入的冷卻氣體的流量，進(jìn)而會使與火焰筒溫度較高的區(qū)域進(jìn)行熱交換的冷卻氣體的量大于與火焰筒溫度較低的區(qū)域進(jìn)行熱交換的冷卻氣體的量，由此可以使冷卻氣體更充分吸收火焰筒上的熱量，避免了冷卻氣體的浪費(fèi)，所以解決了現(xiàn)有技術(shù)存在冷卻氣體的利用效率比較低的技術(shù)問題。[0027]同時，由于火焰筒壁板本體上的通孔進(jìn)入火焰筒內(nèi)對火焰筒壁板本體進(jìn)行冷卻的冷卻氣體的量的大小與火焰筒軸向方向上各區(qū)域的溫度高低是成正比的，所以可以有效的減小火焰筒上的軸向溫度梯度，避免了火焰筒上的軸向溫度梯度較大導(dǎo)致火焰筒的壁板本體產(chǎn)生較高的熱應(yīng)力而引起壁面的褶皺和變形的現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而也提高了火焰筒的使用壽命O
[0028]此處所說明的附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中[0029]圖I為現(xiàn)有技術(shù)提供的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的結(jié)構(gòu)的示意圖；[0030]圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的火焰筒壁板的結(jié)構(gòu)的示意圖；[0031]圖3為圖2沿A —A線的剖視示意圖；[0032]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的火焰筒壁板的結(jié)構(gòu)的示意圖；[0033]圖5為圖4沿C — C線的剖視示意圖；[0034]圖中標(biāo)記1、壁板本體；11、壁板本體的前端；12、壁板本體的后端；13、通孔；2、冷卻氣體；3、高溫燃?xì)猓?、火焰筒；40、多斜孔。
具體實(shí)施方式
[0035]下面通過附圖圖4 圖5以及列舉本實(shí)用新型的一些可選實(shí)施例的方式，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案(包括優(yōu)選技術(shù)方案)做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是本實(shí)施例中的任何技術(shù)特征、任何技術(shù)方案均是多種可選的技術(shù)特征或可選的技術(shù)方案中的一種或幾種，為了描述簡潔的需要本文件中無法窮舉本實(shí)用新型的所有可替代的技術(shù)特征以及可替代的技術(shù)方案，也不便于每個技術(shù)特征的實(shí)施方式均強(qiáng)調(diào)其為可選的多種實(shí)施方式之一， 所以本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知曉本實(shí)施例內(nèi)的任何技術(shù)特征以及任何技術(shù)方案均不限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng) 該包括本領(lǐng)域技術(shù)人員不付出創(chuàng)造性勞動所能想到的任何替代技術(shù)方案。[0036]本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種冷卻氣體的利用率比較高且使用壽命比較長的火焰筒壁板、一種設(shè)置該火焰筒壁板的火焰筒以及一種設(shè)置該火焰筒的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室。[0037]下面結(jié)合圖4 圖5對本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案進(jìn)行更為詳細(xì)的闡述，將本實(shí)用新型提供的任一技術(shù)手段進(jìn)行替換或?qū)⒈緦?shí)用新型提供的兩個或更多個技術(shù)手段互相進(jìn)行組合而得到的技術(shù)方案均應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。[0038]如圖4 圖5所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的火焰筒壁板，包括壁板本體I，壁板本體I包括如端11以及后端12,其中[0039]壁板本體I上設(shè)置有兩個以上個通孔13，且壁板本體I上接近前端11的區(qū)域上的通孔13的內(nèi)徑尺寸大于接近后端12的區(qū)域上的通孔13的內(nèi)徑尺寸。[0040]從不同內(nèi)徑尺寸的通孔13流動經(jīng)過的冷卻氣體2的流量存在區(qū)別，由此可以根據(jù)需要的冷卻氣體2的量來設(shè)計(jì)通孔13的內(nèi)徑尺寸。[0041]本實(shí)施例中壁板本體I為筒狀，圖4所示的D方向?yàn)橥矤畋诎灞倔wI的軸向方向。 壁板本體I的前端11以及后端12分別為壁板本體I軸向方向上的兩端。筒狀結(jié)構(gòu)的壁板本體I不僅便于制造而且便于燃?xì)獾倪M(jìn)入與排出。[0042]當(dāng)然，將壁板本體I制造為其他形狀(例如制造為板件，然后拼接為筒狀)的技術(shù)方案也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。[0043]本實(shí)施例中沿壁板本體I軸向方向上至少分布有三排通孔13，其中三排通孔13 包括位置接近前端11的前排孔、位置接近后端12的后排孔以及位置介于前排孔與后排孔之間的位于中間排的中排孔。[0044]前排孔的內(nèi)徑尺寸Φπι大于中排孔的內(nèi)徑尺寸Φη。[0045]中排孔的內(nèi)徑尺寸Φη大于后排孔的內(nèi)徑尺寸Φχ。[0046]由于火焰筒壁板上的溫度是呈一定梯度分布的，所以上述結(jié)構(gòu)的壁板本體I有助于由通孔13進(jìn)入的冷卻氣流也呈梯度分布，由此不僅可以充分利用冷卻氣體2，而且可以減少火焰筒壁板的溫度梯度。[0047]本實(shí)施例中，前排孔與中排孔之間的間距不大于中排孔與后排孔之間的間距。這種結(jié)構(gòu)可以保證壁板本體I軸向方向上位置接近前端11的區(qū)域的通孔13的總面積較大， 由此更為有效的保證由通孔13進(jìn)入的冷卻氣流也呈梯度分布。[0048]本實(shí)施例中，前排孔的數(shù)目與后排孔的數(shù)目相同。這種結(jié)構(gòu)更便于制造。[0049]本實(shí)施例中，前排孔的數(shù)目與后排孔的數(shù)目至少其中之一大于或小于中排孔的數(shù)目。具體可以根據(jù)火焰筒壁板需要的冷卻氣體2的量的多少來決定前排孔的數(shù)目與后排孔的數(shù)目。[0050]本實(shí)施例中位于同一排的通孔13在壁板本體I的周向方向上均勻排列。這種設(shè)計(jì)可以保證壁板本體I周向方向上各處的降溫效果的均一性，避免壁板本體I周向方向上產(chǎn)生較高的熱應(yīng)力。[0051]本實(shí)施例中通孔13為斜孔，且通孔13的端口為橢圓形。[0052]斜孔流出的冷卻氣體2在壁板本體I的表面更容易形成氣膜，有利于提高壁板本體I的冷卻效果。當(dāng)通孔13為圓孔時，由于其為斜孔所以通孔13的端口會顯示出橢圓形。·0053]當(dāng)然，通孔13為直孔的技術(shù)方案以及通孔13的端口為其他形狀的技術(shù)方案均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。[0054]本實(shí)施例中通孔13為切削加工而成，優(yōu)選為采用鉆孔的方式制成。切削加工精確度較高。[0055]當(dāng)然，通孔13采用其他方法(例如沖壓工藝)形成或制造的技術(shù)方案也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。[0056]如圖4 圖5所示，圖5中箭頭3示意出了高溫燃?xì)獾那斑M(jìn)方向，箭頭2示意出了冷卻氣體的前進(jìn)方向。[0057]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的火焰筒包括本實(shí)用新型任一技術(shù)方案提供的火焰筒壁板，壁板本體I的前端11為火焰筒的高溫燃?xì)馊肟诙?，壁板本體I的后端12為火焰筒的高溫燃?xì)獬隹诙恕0058]火焰筒的高溫燃?xì)馊肟诙藴囟雀哂诨鹧嫱驳母邷厝細(xì)獬隹诙?，所以將壁板本體I 的前端11作為火焰筒的高溫燃?xì)馊肟诙?，壁板本體I的后端12作為火焰筒的高溫燃?xì)獬隹诙藭r，從壁板本體I上接近前端11的區(qū)域上的通孔13進(jìn)入的冷卻氣體2的流量會大于從壁板本體I上接近后端12的區(qū)域上的通孔13進(jìn)入的冷卻氣體2的流量，進(jìn)而使與火焰筒溫度較高的區(qū)域進(jìn)行熱交換的冷卻氣體2的量大于與火焰筒溫度較低的區(qū)域進(jìn)行熱交換的冷卻氣體2的量，由此可以使冷卻氣體2更充分吸收火焰筒上的熱量，避免了冷卻氣體 2的浪費(fèi)。[0059]同時，由于火焰筒壁板本體I上的通孔13進(jìn)入火焰筒內(nèi)對火焰筒壁板本體I進(jìn)行冷卻的冷卻氣體2的量的大小與火焰筒軸向方向上各區(qū)域的溫度高低是成正比的，所以可以有效的減小火焰筒軸向溫度梯度，避免了火焰筒軸向溫度梯度較大導(dǎo)致火焰筒的壁板本體I產(chǎn)生較高的熱應(yīng)力而引起壁面的褶皺和變形的現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而也提高了火焰筒的使用壽命。[0060]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室包括本實(shí)用新型任一技術(shù)方案提供的火焰筒。[0061]由于本實(shí)用新型提供的火焰筒可以產(chǎn)生上述諸多技術(shù)效果，所以適宜應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室內(nèi)以提高燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的使用壽命以及可靠性。[0062]上述本實(shí)用新型所公開的任一技術(shù)方案除另有聲明外，如果其公開了數(shù)值或數(shù)值范圍，那么公開的數(shù)值或數(shù)值范圍均為優(yōu)選的的數(shù)值數(shù)值范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解優(yōu)選的數(shù)值或優(yōu)選的數(shù)值范圍僅僅是諸多可實(shí)施的數(shù)值中技術(shù)效果比較明顯或具有代表性的數(shù)值。由于數(shù)值較多，無法窮舉，所以本實(shí)用新型才公開部分?jǐn)?shù)值以舉例說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，并且，上述列舉的數(shù)值不應(yīng)構(gòu)成對本實(shí)用新型創(chuàng)造保護(hù)范圍的限制。[0063]另外，上述本實(shí)用新型公開的任一技術(shù)方案中所應(yīng)用的用于表示位置關(guān)系或形狀的術(shù)語除另有聲明外其含義包括與其近似、類似或接近的狀態(tài)或形狀。[0064]最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明 本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種火焰筒壁板，其特征在于，包括壁板本體，所述壁板本體包括前端以及后端，其中所述壁板本體上設(shè)置有兩個以上個通孔，且所述壁板本體上接近所述前端的區(qū)域上的通孔的內(nèi)徑尺寸大于接近所述后端的區(qū)域上的通孔的內(nèi)徑尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火焰筒壁板，其特征在于，所述壁板本體為筒狀，所述前端以及所述后端分別為所述壁板本體軸向方向上的兩端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火焰筒壁板，其特征在于，沿所述壁板本體軸向方向上至少分布有三排所述通孔，其中三排所述通孔包括位置接近所述前端的前排孔、位置接近所述后端的后排孔以及位置介于所述前排孔與所述后排孔之間的位于中間排的中排孔；所述前排孔的內(nèi)徑尺寸大于所述中排孔的內(nèi)徑尺寸；所述中排孔的內(nèi)徑尺寸大于所述后排孔的內(nèi)徑尺寸；所述前排孔與所述中排孔之間的間距不大于所述中排孔與所述后排孔之間的間距。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的火焰筒壁板，其特征在于，所述前排孔的數(shù)目與所述后排孔的數(shù)目相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的火焰筒壁板，其特征在于，所述前排孔的數(shù)目與所述后排孔的數(shù)目至少其中之一大于或小于所述中排孔的數(shù)目。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的火焰筒壁板，其特征在于，位于同一排的所述通孔在所述壁板本體的周向方向上均勻排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火焰筒壁板，其特征在于，所述通孔為斜孔，且所述通孔的端口為橢圓形。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的火焰筒壁板，其特征在于，所述通孔為切削加工而成。
9.一種火焰筒，其特征在于，包括權(quán)利要求I 一 8任一所述的火焰筒壁板，所述壁板本體的前端為所述火焰筒的高溫燃?xì)馊肟诙?，所述壁板本體的后端為所述火焰筒的高溫燃?xì)獬隹诙恕?br> 10.一種燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，其特征在于，包括權(quán)利要求9所述的火焰筒。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種火焰筒壁板、火焰筒以及燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，涉及航空發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有技術(shù)存在冷卻氣體的利用效率比較低的技術(shù)問題。該火焰筒壁板包括壁板本體，壁板本體包括前端以及后端，壁板本體上設(shè)置有兩個以上個通孔，且壁板本體上接近前端的區(qū)域上的通孔的內(nèi)徑尺寸大于接近后端的區(qū)域上的通孔的內(nèi)徑尺寸。該火焰筒包括本實(shí)用新型提供的火焰筒壁板，壁板本體的前端為火焰筒的高溫燃?xì)馊肟诙耍诎灞倔w的后端為火焰筒的高溫燃?xì)獬隹诙?。該燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室包括本實(shí)用新型提供的火焰筒。本實(shí)用新型提高了火焰筒壁板對冷卻氣體的利用效率，延長了火焰筒的使用壽命。
文檔編號F23R3/42GK202792104SQ201220458420
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者李校培, 何躍龍, 范仁鈺, 陳毓卿 申請人:中航商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司