燃燒室旋流器主預(yù)燃級(jí)間冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室的冷卻結(jié)構(gòu)，尤其涉及燃燒室旋流器主預(yù)燃級(jí)間冷卻結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]分級(jí)燃燒技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室上已得到成功應(yīng)用，比如:GE90發(fā)動(dòng)機(jī)采用的雙環(huán)腔燃燒室分級(jí)燃燒技術(shù)；GEnx發(fā)動(dòng)機(jī)采用的中心分級(jí)燃燒技術(shù)等。而采用中心分級(jí)燃燒技術(shù)由于結(jié)構(gòu)緊湊、分區(qū)貧油燃燒控制NOx效果較好等優(yōu)點(diǎn)，已是低排放燃燒室發(fā)展的趨勢(shì)。但是現(xiàn)有的貧油中心分級(jí)燃燒技術(shù)，仍未能很好地解決分區(qū)后各反應(yīng)區(qū)之間互相影響、分級(jí)點(diǎn)附近燃燒效率低下、主燃區(qū)油氣混合依舊不充分、不均勻等問題。
[0003]專利文獻(xiàn)US6389815B1記載可實(shí)現(xiàn)貧油燃燒的燃油噴射裝置，其中的級(jí)間套筒擴(kuò)張角較小，因此與燃?xì)饣亓鲄^(qū)的接觸面積也較小，通過(guò)簡(jiǎn)單的直孔帶來(lái)的沖擊冷卻即可滿足擴(kuò)張?zhí)淄驳睦鋮s需求。上述沖擊冷卻的具體定義為，簡(jiǎn)單的直孔引入的沖擊冷卻氣，直接沖擊預(yù)燃級(jí)與主燃級(jí)之間(簡(jiǎn)稱級(jí)間段)的擋濺盤冷側(cè)面(即不與高溫燃?xì)庵苯咏佑|的一面)，冷卻氣在沖擊擋濺盤冷側(cè)面后，直接通過(guò)間隙流入火焰筒內(nèi)參與燃燒。
[0004]套筒擴(kuò)張角可以控制預(yù)燃級(jí)回流區(qū)的大小與形狀，從而控制預(yù)燃級(jí)與主燃級(jí)之間的相互作用，并進(jìn)一步地控制燃燒室性能。然而，隨著套筒擴(kuò)張角的進(jìn)一步增大，與高溫燃?xì)庵苯咏佑|的套筒內(nèi)部壁面面積將迅速增大，相對(duì)的需要冷卻的面積也相應(yīng)增大。對(duì)此，在級(jí)間段擋濺盤冷側(cè)進(jìn)行沖擊的這種常見簡(jiǎn)單冷卻形式存在不再滿足要求的可能，需要通過(guò)更為高效的冷卻方式對(duì)級(jí)間段進(jìn)行冷卻。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種燃燒室旋流器主預(yù)燃級(jí)間冷卻結(jié)構(gòu)，其具有應(yīng)對(duì)級(jí)間結(jié)構(gòu)外擴(kuò)角擴(kuò)大的冷卻能力。
[0006]為實(shí)現(xiàn)所述目的燃燒室旋流器主預(yù)燃級(jí)間冷卻結(jié)構(gòu)，設(shè)置在位于預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣通道和主燃級(jí)進(jìn)氣通道之間，其特點(diǎn)是包括環(huán)形腔體，所述環(huán)形腔體包括位于所述預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣通道側(cè)的第一環(huán)形側(cè)壁、位于所述主燃級(jí)進(jìn)氣通道側(cè)的第二環(huán)形側(cè)壁，分別連接所述第一環(huán)形側(cè)壁和所述第二環(huán)形側(cè)壁的第三環(huán)形側(cè)壁，分別連接所述第一環(huán)形側(cè)壁和所述第二環(huán)形側(cè)壁的第四環(huán)形側(cè)壁，所述第三環(huán)形側(cè)壁和所述第四環(huán)形側(cè)壁彼此相對(duì)；所述第一環(huán)形側(cè)壁由預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣通道的徑向外側(cè)的預(yù)然級(jí)環(huán)形壁體的軸向平行延伸段提供，所述第二環(huán)形側(cè)壁由主燃級(jí)進(jìn)氣通道的徑向內(nèi)側(cè)的主燃級(jí)環(huán)形壁體提供，所述第四環(huán)形側(cè)壁包括所述預(yù)然級(jí)環(huán)形壁體的徑向外擴(kuò)段；所述第三環(huán)形側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)氣通道，所述第四環(huán)形側(cè)壁上設(shè)置有沖擊壁面以及出氣通道，所述沖擊壁面位于所述進(jìn)氣通道的對(duì)面，所述出氣通道和所述進(jìn)氣通道彼此徑向錯(cuò)開，以使冷卻氣體從所述進(jìn)氣通道引入后沖擊所述沖擊壁面，并在所述環(huán)形腔體內(nèi)對(duì)流換熱后再?gòu)乃龀鰵馔ǖ辣灰鲋寥紵齾^(qū)，以便于對(duì)所述燃燒室的主燃級(jí)旋流器、預(yù)燃級(jí)旋流器之間的結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷卻。
[0007]所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述環(huán)形腔體區(qū)分為徑向延伸方向不同的至少兩個(gè)區(qū)段，在不同的所述區(qū)段上分別設(shè)置所述進(jìn)氣通道和所述出氣通道。
[0008]所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，至少部分區(qū)段對(duì)應(yīng)的第三環(huán)形側(cè)壁具有所述進(jìn)氣通道，并且其對(duì)應(yīng)的第四環(huán)形側(cè)壁還具有所述出氣通道。
[0009]所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述進(jìn)氣通道沿所述第三環(huán)形側(cè)壁的法線方向延伸。
[0010]所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述進(jìn)氣通道相對(duì)所述第三環(huán)形側(cè)壁的法線方向傾斜延伸。
[0011]所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述出氣通道相對(duì)所述第四環(huán)形側(cè)壁的切向呈20°至60°之間的銳角。
[0012]所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述進(jìn)氣通道或所述出氣通道為圓形。
[0013]所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述進(jìn)氣通道或所述出氣通道為規(guī)則形狀或不規(guī)則形狀。
[0014]所述的冷卻結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，所述進(jìn)氣通道的延伸方向和所述出氣通道的延伸方向垂直或者呈一夾角。
[0015]本實(shí)用新型通過(guò)沖擊壁面位于所述進(jìn)氣通道的對(duì)面，所述出氣通道和所述進(jìn)氣通道彼此徑向錯(cuò)開，以使冷卻氣體從所述進(jìn)氣通道引入后沖擊冷卻所述沖擊壁面，并在所述環(huán)形腔體內(nèi)從所述出氣通道被引出至燃燒區(qū)，以便形成貼壁氣膜，通過(guò)發(fā)散冷卻的方式冷卻所述壁面，因此形成可提高燃燒室冷卻氣的冷卻效率，充分利用冷卻氣的潛在冷卻能力，在保持冷卻氣量不變的情況下，可降低燃燒室旋流器的壁面溫度，延長(zhǎng)零件使用壽命，增強(qiáng)可靠性，降低成本。在保持壁面溫度不變的情況下，可降低冷卻所用的冷卻氣用以霧化，優(yōu)化燃燒室性能。
【附圖說(shuō)明】
[0016]本實(shí)用新型的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中:
[0017]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例中燃燒室的示意圖。
[0018]圖2為圖1中附圖標(biāo)記200處的局部放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0020]需要注意的是，附圖1或2均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對(duì)本實(shí)用新型實(shí)際要求的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。
[0021]如圖1所示，中央分級(jí)燃燒室包括多個(gè)進(jìn)氣通道和燃油噴嘴(噴點(diǎn))，其中預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣通道設(shè)置有兩級(jí)旋流器102、103，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中也可采用一級(jí)或更多級(jí)旋流器，旋流器可為徑向進(jìn)氣或軸向進(jìn)氣或二者的組合，用以在進(jìn)氣下游形成旋轉(zhuǎn)的氣流。預(yù)燃級(jí)的燃油噴嘴101位于預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣通道的中心位置，燃油噴嘴101具有文氏管結(jié)構(gòu)105。主燃級(jí)進(jìn)氣通道可采用一級(jí)或多級(jí)旋流器104，旋流器可為徑向進(jìn)氣或軸向進(jìn)氣或二者的組合，主燃級(jí)燃油噴點(diǎn)在圖中沒有示出，但是可以理解的是其可位于旋流器的下游或其他位置。
[0022]如圖1所示，燃燒室旋流器主預(yù)燃級(jí)間冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置在位于預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣通道和主燃級(jí)進(jìn)氣通道之間，預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣通道具有位于徑向外側(cè)的環(huán)形壁體200A，其在行業(yè)中通常稱之為套筒，環(huán)形壁體200A具有軸向平行延伸段以及徑向外擴(kuò)段200C，徑向外擴(kuò)段200C具有較大的外擴(kuò)角。主燃級(jí)進(jìn)氣通道具有位于其徑向內(nèi)側(cè)的環(huán)形壁體200B。
[0023]如圖1和圖2所示，該冷卻結(jié)構(gòu)包括環(huán)形腔體200，環(huán)形腔體200包括位于預(yù)燃級(jí)進(jìn)氣通道側(cè)的第一環(huán)形側(cè)壁210、位于主燃級(jí)進(jìn)氣通道側(cè)的第二環(huán)形側(cè)壁220，分別連接第一環(huán)形側(cè)壁210和第二環(huán)形側(cè)壁220的第三環(huán)形側(cè)壁211，分別連接第一環(huán)形側(cè)壁210和第二環(huán)形側(cè)壁220的第四環(huán)形側(cè)壁222，第三環(huán)形側(cè)壁211和第四環(huán)形側(cè)壁222彼此相對(duì)，第一環(huán)形側(cè)壁210由預(yù)然級(jí)環(huán)形壁體200A的軸向平行延伸段提供，第二環(huán)形側(cè)壁220由主燃級(jí)進(jìn)氣通道的主燃級(jí)環(huán)形壁體200B提供，第四環(huán)形側(cè)壁222包括預(yù)然級(jí)環(huán)形壁體220A的徑向外擴(kuò)段200C。第三環(huán)形側(cè)壁211上設(shè)置有進(jìn)氣通道213，第四環(huán)形側(cè)壁222上設(shè)置有沖擊壁面222C以及出氣通道223，沖擊壁面222C位于進(jìn)氣通道213的對(duì)面，出氣通道223和進(jìn)氣通道213彼此徑向錯(cuò)開，以使冷卻氣體301從進(jìn)氣通道213引入后，形成氣流303，對(duì)沖擊壁面22