一種冷卻燃燒室火焰筒的方法及結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動機(jī)燃燒室設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是一種冷卻燃燒室火焰筒的方法及結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中為使火焰筒能夠在高溫環(huán)境下可靠工作，主要采取提高火焰筒材料的耐溫能力并充分利用壓氣機(jī)出口空氣對其進(jìn)行冷卻的方法。部分先進(jìn)耐高溫金屬材料能夠在1200°C以上的高溫下工作，而新型的陶瓷基耐高溫材料則能夠耐受1500°C以上的高溫?？諝饫寐瘦^高的冷卻方式則有氣膜冷卻、發(fā)散冷卻、沖擊冷卻等形式。
[0003]現(xiàn)代先進(jìn)燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)其燃燒室出口溫度在不斷的提升，而壓氣機(jī)出口空氣大部分用于燃燒和對高壓渦輪的冷卻，能夠用于火焰筒冷卻的空氣比例越來越少，且能夠耐受更高溫度的材料其研發(fā)難度較大，難以滿足使用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種不需要使用壓氣機(jī)出口空氣進(jìn)行冷卻且無須使用成本高昂的新材料的冷卻燃燒室火焰筒的方法及結(jié)構(gòu)。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種冷卻燃燒室火焰筒的方法，在火焰筒外部低溫環(huán)境中增加散熱器，當(dāng)火焰筒工作時(shí)，冷卻劑在火焰筒壁內(nèi)部的空腔與散熱器之間循環(huán)，將火焰筒壁的熱量轉(zhuǎn)移至外部低溫環(huán)境中，以保護(hù)火焰筒不被燒壞。
[0006]本發(fā)明采用冷卻劑及換熱器實(shí)現(xiàn)對火焰筒的冷卻，不需要使用壓氣機(jī)出口空氣進(jìn)行冷卻且無須使用成本高昂的新材料，采用現(xiàn)有的高溫合金即可滿足工況要求。
[0007]當(dāng)火焰筒工作時(shí)，低溫冷卻劑流入火焰筒壁的空腔內(nèi)，與火焰筒壁發(fā)生對流換熱吸收熱量，換熱后的高溫冷卻劑，進(jìn)入散熱器；在散熱器中高溫冷卻劑將熱量釋放到外部低溫環(huán)境中，變?yōu)榈蜏乩鋮s劑，再重新進(jìn)入火焰筒壁的空腔參與換熱，形成一個換熱循環(huán)。
[0008]所述的冷卻劑為液體或氣體。
[0009]散熱器的低溫流體出口通過輸入管路連通火焰筒壁的內(nèi)腔，火焰筒壁的內(nèi)腔的還通輸出管路連通散熱器的高溫流體入口，在散熱器中釋放完熱量的低溫冷卻劑由輸入管路流入火焰筒壁的空腔內(nèi)，換熱后的高溫冷卻劑由輸出管路流出，進(jìn)入散熱器。當(dāng)火焰筒工作時(shí)，低溫冷卻劑由輸入管路流入火焰筒壁的空腔內(nèi)，與火焰筒壁發(fā)生對流換熱吸收熱量，換熱后的高溫冷卻劑由輸出管路流出，進(jìn)入散熱器；在散熱器中高溫冷卻劑將熱量釋放到外部低溫環(huán)境中，變?yōu)榈蜏乩鋮s劑，再由輸入管路重新進(jìn)入火焰筒壁的空腔參與換熱，形成一個換熱循環(huán)。
[0010]散熱器的數(shù)量為I個?10個，輸入管路的數(shù)量為I個?10個，輸出管路的數(shù)量為I個?10個。
[0011 ] 散熱器位于發(fā)動機(jī)內(nèi)部或位于發(fā)動機(jī)外部。
[0012]在冷卻劑流路中設(shè)置有驅(qū)動裝置，通過驅(qū)動裝置控制冷卻劑流速。
[0013]在冷卻劑流路中設(shè)置有溫度測量裝置，通過驅(qū)動裝置控制冷卻劑溫度。
[0014]采用所述的一種冷卻燃燒室火焰筒的方法的火焰筒冷卻結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置于低溫環(huán)境中的散熱器，火焰筒壁內(nèi)部設(shè)置有空腔，散熱器的低溫流體出口通過輸入管路連通火焰筒壁的內(nèi)腔，火焰筒壁的內(nèi)腔的還通輸出管路連通散熱器的高溫流體入口，散熱器、輸入管路、火焰筒壁的內(nèi)腔和輸出管路內(nèi)填充有冷卻劑。
[0015]所述的冷卻劑為液體或氣體。
[0016]所述的輸入管路或輸出管路上設(shè)置有控制冷卻劑流速的驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置為流體輸送機(jī)械。
[0017]所述的輸出管路上設(shè)置有測量輸出管路內(nèi)冷卻劑溫度的溫度測量裝置。
[0018]所述的散熱器的數(shù)量為I個?10個，輸入管路的數(shù)量為I個?10個，輸出管路的數(shù)量為I個?10個。
[0019]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]本發(fā)明采用冷卻劑及換熱器實(shí)現(xiàn)對火焰筒的冷卻，不需要使用壓氣機(jī)出口空氣對火焰筒進(jìn)行冷卻，節(jié)省下來的空氣可用來提高燃燒室的溫升或冷卻渦輪部件。
[0021]本發(fā)明冷卻效果好，使得無須使用成本高昂的新材料，采用現(xiàn)有的高溫合金即可。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的原理示意圖
[0023]圖2為本發(fā)明采用的驅(qū)動裝置、溫度測量裝置時(shí)的原理示意圖
[0024]圖3為本發(fā)明的一種實(shí)施例的原理示意圖
[0025]圖中，1-火焰筒，2-散熱器，3-空腔，4-輸入管路，5-輸出管路，6-驅(qū)動裝置，7-溫度測量裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述:
[0027]如圖1所示，一種冷卻燃燒室火焰筒的方法，在火焰筒I外部低溫環(huán)境中增加散熱器2，當(dāng)火焰筒I工作時(shí)，冷卻劑在火焰筒I壁內(nèi)部的空腔3與散熱器2之間循環(huán)，將火焰筒I壁的熱量轉(zhuǎn)移至外部低溫環(huán)境中，以保護(hù)火焰筒I不被燒壞。
[0028]本發(fā)明采用冷卻劑及換熱器實(shí)現(xiàn)對火焰筒I的冷卻，不需要使用壓氣機(jī)出口空氣進(jìn)行冷卻且無須使用成本高昂的新材料，采用現(xiàn)有的高溫合金即可滿足工況要求。
[0029]當(dāng)火焰筒I工作時(shí)，低溫冷卻劑流入火焰筒I壁的空腔3內(nèi)，與火焰筒I壁發(fā)生對流換熱吸收熱量，換熱后的高溫冷卻劑，進(jìn)入散熱器2 ;在散熱器2中高溫冷卻劑將熱量釋放到外部低溫環(huán)境中，變?yōu)榈蜏乩鋮s劑，再重新進(jìn)入火焰筒I壁的空腔3參與換熱，形成一個換熱循環(huán)。
[0030]所述的冷卻劑為液體或氣體。
[0031]散熱器2的低溫流體出口通過輸入管路4連通火焰筒I壁的內(nèi)腔，火焰筒I壁的內(nèi)腔的還通輸出管路5連通散熱器2的高溫流體入口，在散熱器2中釋放完熱量的低溫冷卻劑由輸入管路4流入火焰筒I壁的空腔3內(nèi)，換熱后的高溫冷卻劑由輸出管路5流出，進(jìn)入散熱器2。當(dāng)火焰筒I工作時(shí)，低溫冷卻劑由輸入管路4流入火焰筒I壁的空腔3內(nèi)，與火焰筒I壁發(fā)生對流換熱吸收熱量，換熱后的高溫冷卻劑由輸出管路5流出，進(jìn)入散熱器2 ;在散熱器2中高溫冷卻劑將熱量釋放到外部低溫環(huán)境中，變?yōu)榈蜏乩鋮s劑，再由輸入管路4重新進(jìn)入火焰筒I壁的空腔3參與換熱，形成一個換熱循環(huán)。
[0032]散熱器2的數(shù)量為I個?10個，輸入管路4的數(shù)量為I個?10個，輸出管路5的數(shù)量為I個?10個。
[0033]散熱器2位于發(fā)動機(jī)內(nèi)部或位于發(fā)動機(jī)外部，如圖3所示，本實(shí)施例中散熱器2位于發(fā)動機(jī)的外涵道中。
[0034]進(jìn)一步的，如圖2、圖3所示，可在冷卻劑流路中設(shè)置有驅(qū)動裝置6，該驅(qū)動裝置6為流體輸送機(jī)械，通過驅(qū)動裝置6控制冷卻劑流速；還可在冷卻劑流路中設(shè)置有溫度測量裝置7，通過驅(qū)動裝置6控制冷卻劑溫度。
[0035]如圖2所示，采用所述的一種冷卻燃燒室火焰筒的方法的火焰筒冷卻結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置于低溫環(huán)境中的散熱器2，火焰筒I壁內(nèi)部設(shè)置有空腔3，散熱器2的低溫流體出口通過輸入管路4連通火焰筒I壁的內(nèi)腔，火焰筒I壁的內(nèi)腔的還通輸出管路5連通散熱器2的高溫流體入口，散熱器2、輸入管路4、火焰筒I壁的內(nèi)腔和輸出管路5內(nèi)填充有冷卻劑，所述的冷卻劑為液體或氣體。
[0036]如圖2、圖3所示，散熱器2位于發(fā)動機(jī)內(nèi)部或位于發(fā)動機(jī)外部，本實(shí)施例中散熱器2位于發(fā)動機(jī)的外涵道中；進(jìn)一步的，所述的輸入管路4或輸出管路5上還設(shè)置有控制冷卻劑流速的驅(qū)動裝置6，該驅(qū)動裝置6為流體輸送機(jī)械；進(jìn)一步的，所述的輸出管路5上設(shè)置有測量輸出管路5內(nèi)冷卻劑溫度的溫度測量裝置7。
[0037]所述的散熱器2的數(shù)量為I個?10個，輸入管路4的數(shù)量為I個?10個，輸出管路5的數(shù)量為I個?10個。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種冷卻燃燒室火焰筒的方法，其特征在于:在火焰筒(I)外部低溫環(huán)境中增加散熱器(2)，當(dāng)火焰筒⑴工作時(shí)，冷卻劑在火焰筒⑴壁內(nèi)部的空腔(3)與散熱器(2)之間循環(huán)，將火焰筒(I)壁的熱量轉(zhuǎn)移至外部低溫環(huán)境中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冷卻燃燒室火焰筒的方法，其特征在于:所述的冷卻劑為液體或氣體。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冷卻燃燒室火焰筒的方法，其特征在于:散熱器(2)的數(shù)量為I個?10個，所述的散熱器(2)的低溫流體出口通過輸入管路(4)連通火焰筒(I)壁的內(nèi)腔，火焰筒(I)壁的內(nèi)腔還通過輸出管路(5)連通散熱器(2)的高溫流體入口，在散熱器⑵中釋放完熱量的低溫冷卻劑由輸入管路⑷流入火焰筒⑴壁的空腔⑶內(nèi)，換熱后的高溫冷卻劑由輸出管路(5)流出，進(jìn)入散熱器(2)，輸入管路(4)的數(shù)量為I個?10個，輸出管路(5)的數(shù)量為I個?10個。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種冷卻燃燒室火焰筒的方法，其特征在于:在冷卻劑流路中設(shè)置有驅(qū)動裝置￠)，通過驅(qū)動裝置(6)控制冷卻劑流速。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種冷卻燃燒室火焰筒的方法，其特征在于:在冷卻劑流路中設(shè)置有溫度測量裝置(7)，通過驅(qū)動裝置(6)控制冷卻劑溫度。6.采用如權(quán)利要求1所述的一種冷卻燃燒室火焰筒的方法的火焰筒冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括設(shè)置于低溫環(huán)境中的散熱器(2)，火焰筒(I)壁內(nèi)部設(shè)置有空腔(3)，散熱器(2)的低溫流體出口通過輸入管路⑷連通火焰筒⑴壁的內(nèi)腔，火焰筒⑴壁的內(nèi)腔還通過輸出管路(5)連通散熱器(2)的高溫流體入口，散熱器(2)、輸入管路(4)、火焰筒⑴壁的內(nèi)腔和輸出管路(5)內(nèi)填充有冷卻劑。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種火焰筒冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的輸入管路(4)或輸出管路(5)上設(shè)置有控制冷卻劑流速的驅(qū)動裝置(6)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種火焰筒冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的輸出管路(5)上設(shè)置有測量輸出管路(5)內(nèi)冷卻劑溫度的溫度測量裝置(7)。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種火焰筒冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的散熱器(2)的數(shù)量為I個?10個，輸入管路⑷的數(shù)量為I個?10個，輸出管路(5)的數(shù)量為I個?10個。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種冷卻燃燒室火焰筒的方法，在火焰筒(1)外部低溫環(huán)境中增加散熱器(2)，當(dāng)火焰筒(1)工作時(shí)，冷卻劑在火焰筒(1)壁內(nèi)部的空腔(3)與散熱器(2)之間循環(huán)，將火焰筒(1)壁的熱量轉(zhuǎn)移至外部低溫環(huán)境中；還公開了采用該方法的火焰筒冷卻結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果是：采用冷卻劑及換熱器實(shí)現(xiàn)對火焰筒的冷卻，不需要使用壓氣機(jī)出口空氣對火焰筒進(jìn)行冷卻，節(jié)省下來的空氣可用來提高燃燒室的溫升或冷卻渦輪部件；冷卻效果好，使得無須使用成本高昂的新材料，采用現(xiàn)有的高溫合金即可。
【IPC分類】F23R3/42
【公開號】CN105042639
【申請?zhí)枴緾N201510402186
【發(fā)明人】曹陽, 王少波, 柴昕
【申請人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)研究所
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月9日