一种能够降低积碳的火焰筒头部制造技术

本申请属于航空发动机设计技术领域，涉及一种能够降低积碳的火焰筒头部，包括外筒(7)，通过头部转接段(5)固定在火焰筒入口端；文氏管(2)，具有沿火焰筒轴向先收敛后扩张的金属通道壁面(6)，且在通道末端具有径向端，所述文氏管套接在所述外筒(7)内部，所述径向段的一侧与所述外筒(7)之间形成第一旋流通道；挡板(3)，设置在所述文氏管(2)的另一侧，并与所述文氏管(2)之间形成第二旋流通道；所述挡板(3)上设置有通孔(4)，经所述通孔(4)吹入的气流方向与所述文氏管(2)的金属通道壁面(6)相切。本申请采用在文氏管前部增加积碳吹除孔的方式，降低了积碳发生的概率。

A kind of flame tube head which can reduce carbon deposition

The application belongs to the technical field of Aeroengine Design, and relates to a flame tube head capable of reducing carbon deposition, including an outer tube (7), which is fixed at the inlet end of the flame tube through a head adapter section (5); a venturi tube (2), which has a metal channel wall surface (6) converging first and then expanding along the flame tube axial direction, and a radial end at the end of the channel, wherein the venturi tube is sleeved inside the outer tube (7), and A first swirl channel is formed between one side of the radial section and the outer cylinder (7); a baffle plate (3) is arranged on the other side of the venturi tube (2) and forms a second swirl channel with the venturi tube (2); a through hole (4) is arranged on the baffle plate (3), and the airflow direction blown through the through hole (4) is tangent to the metal channel wall surface (6) of the venturi tube (2). In this application, the method of increasing the carbon deposition blow hole at the front of Venturi tube is adopted, so as to reduce the probability of carbon deposition.

【技术实现步骤摘要】
一种能够降低积碳的火焰筒头部
本申请属于航空发动机设计
，特别涉及一种能够降低积碳的火焰筒头部。
技术介绍
当前，很多燃气轮机燃烧室采用了双旋流的燃油雾化方式，该雾化方式具有结构紧凑、雾化效果好的优点。其雾化机理是燃油喷嘴将燃油喷射于一个先收敛后扩张通道的金属壁面，在金属壁面端点处形成一层油膜，当油膜向下油运动时，受到从两级旋流装置出来的旋流气体的强力剪切，从而将油滴打碎雾化。但由于先收敛后扩张通道的下游直接就是燃烧区，所以其表面承受着较高的温度，燃油承受高温后，会析出碳颗粒而沉积于金属表面。同时，来自于回流区内的燃烧不完全的碳颗粒也会逐渐沉积于扩张通道金属表面，时间长了，会形成较厚的积碳层，从而对燃烧室的性能产生不良影响，破坏燃烧室的出口温度分布均匀性。目前，已知的防积碳技术是对收敛扩张通道的尺寸进行约束，尽可能减少积碳量。美国GE公司，曾经在“高效节能发动机”项目中开展了先收敛后扩张通道(后称为文氏管)的设计准则研究，但根据其后续公布的材料可知，采用该准则以后，虽然积碳在一定程度上有所减轻，但使用时间长了以后，仍会产生较厚的积碳。因此，还是有必要对该结构引起的积炭问题进行进一步的研究。
技术实现思路
为解决上述问题，本申请提出一种能够降低积碳的火焰筒头部，包括：外筒，通过头部转接段固定在火焰筒入口端；文氏管，文氏管具有沿火焰筒轴向先收敛后扩张的金属通道壁面，且在通道末端具有径向端，所述文氏管套接在所述外筒内部，所述径向段的一侧与所述外筒之间形成第一旋流通道；挡板，设置在所述文氏管的另一侧，并与所述文氏管之间形成第二旋流通道；所述挡板上设置有通孔，经所述通孔吹入的气流方向与所述文氏管的金属通道壁面相切。优选的是，经所述通孔吹入的气流方向平行于火焰筒轴线方向。优选的是，所述通孔为圆孔，圆孔直径不大于2mm。优选的是，所述通孔的当量直径不大于2mm。优选的是，所述通孔在所述挡板上周向设置有多个。优选的是，所述文氏管与所述外筒之间设置有多个中间筒，以将所述第一旋流通道分为多级旋流通道。本申请的技术点是在通过在文氏管前部增加积碳吹除孔来实现降低积碳的方式。本申请解决了带有文氏管的双旋流燃油雾化装置长期使用后在文氏管表面产生较厚的积碳问题，采用在文氏管前部增加积碳吹除孔的方式，降低了积碳发生的概率。附图说明图1是本申请能够降低积碳的火焰筒头部结构示意图。其中，1-旋流装置，2-文氏管，3-挡板，4-通孔，5-头部转接段，6-金属通道壁面，7-外筒。具体实施方式为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。本申请提供了一种能够降低积碳的火焰筒头部，主要由旋流装置1、文氏管2、文氏管前挡板3以及挡板上若干通孔4组成，如图1所示，旋流装置1可以是一级或多级结构，外筒7与文氏管2形成第一旋流通道，文氏管2与挡板3形成第二旋流通道，具体的：外筒7，通过头部转接段5固定在火焰筒入口端；文氏管2，具有沿火焰筒轴向先收敛后扩张的金属通道壁面6，且在通道末端具有径向端，所述文氏管套接在所述外筒7内部，所述径向段的一侧与所述外筒7之间形成第一旋流通道；挡板3，设置在所述文氏管2的另一侧，并与所述文氏管2之间形成第二旋流通道；所述挡板3上设置有通孔4，经所述通孔4吹入的气流方向与所述文氏管2的金属通道壁面6相切，通过小孔的气流经过文氏管的喉道流入火焰内部参与燃烧。本申请流经小孔的空气直接吹在文氏管金属表面，最终从文氏管喉道向下游流动，降低了积碳的发生概率，文氏管2的金属通道壁面为先收缩后扩张，其半径为R1-R2，通道最窄处的半径为R1，挡板3的中心位于火焰筒的中心轴线上，通孔开在距挡板中心R1-R2的圆周上，例如当其距离为R1时，此时经所述通孔4吹入的气流方向平行于火焰筒轴线方向，气流恰好吹在金属通道壁面最窄处，备选实施方式中，通孔开在距挡板中心R1-R2处，气流的吹入方向如果仍然设置成平行于火焰筒轴线方向时，气流将吹在文氏管金属通道壁面的收敛出，并继续沿金属通道壁面流动，清除积碳。本申请中所述通孔为圆孔，圆孔直径不大于2mm。备选实施方式中，通孔也可以是其它非圆形小孔，但其当量直径不仍然大于2mm，当量方式可以通过面积等效来计算。在一些可选实施方式中，所述通孔在所述挡板3上周向设置有多个，备选实施方式中，该火焰筒头部为多头部，每个头部具有对应的挡板3及其上开设的通孔。在一些可选实施方式中，所述文氏管2与所述外筒7之间设置有多个中间筒，从而将所述第一旋流通道分为多级旋流通道，即本申请旋流装置1可以设置成多级结构形式。本申请解决了带有文氏管的双旋流燃油雾化装置长期使用后在文氏管表面产生较厚的积碳问题，采用在文氏管前部增加积碳吹除孔的方式，降低了积碳发生的概率。以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够降低积碳的火焰筒头部，其特征在于，包括：外筒(7)，通过头部转接段(5)固定在火焰筒入口端；文氏管(2)，文氏管(2)具有沿火焰筒轴向先收敛后扩张的金属通道壁面(6)，且在通道末端具有径向端，所述文氏管套接在所述外筒(7)内部，所述径向段的一侧与所述外筒(7)之间形成第一旋流通道；挡板(3)，设置在所述文氏管(2)的另一侧，并与所述文氏管(2)之间形成第二旋流通道；所述挡板(3)上设置有通孔(4)，经所述通孔(4)吹入的气流方向与所述文氏管(2)的金属通道壁面(6)相切。

【技术特征摘要】
1.一种能够降低积碳的火焰筒头部，其特征在于，包括：外筒(7)，通过头部转接段(5)固定在火焰筒入口端；文氏管(2)，文氏管(2)具有沿火焰筒轴向先收敛后扩张的金属通道壁面(6)，且在通道末端具有径向端，所述文氏管套接在所述外筒(7)内部，所述径向段的一侧与所述外筒(7)之间形成第一旋流通道；挡板(3)，设置在所述文氏管(2)的另一侧，并与所述文氏管(2)之间形成第二旋流通道；所述挡板(3)上设置有通孔(4)，经所述通孔(4)吹入的气流方向与所述文氏管(2)的金属通道壁面(6)相切。2.如权利要求1所述的能够降低积碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵传亮，闫东博，白瑞强，朱宇，呼姚，
申请(专利权)人：中国航发沈阳发动机研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21