涡轮机燃烧室壁中稀释口的构造制造技术

本发明专利技术涉及一种涡轮机的环形燃烧室，其具有端壁和侧壁（３），所述侧壁从位于室（１）的上游端（Ｍ）的所述端壁纵向延伸至位于室（１）的下游端（Ｖ）的、用于排出燃烧气体的流的孔口，所述侧壁（３）包括至少一排用于吸入稀释燃烧气体的流所用空气的开口（３０）。根据本发明专利技术，至少一个稀释口（３０）具有朝向该室（１）的内部凸出的上游边缘，和朝向该室（１）的外部凸出并相对于一垂直于该壁（３）延伸的面与上游边缘不对称的下游边缘，该开口（３０）的孔具有沿相对于壁（３）成角度的倾斜方向定向的轴线，该方向朝向该室（１）的内部并朝向该室的下游端（Ｖ）定向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涡轮发动机的燃烧室的领域，更具体而言，涉及形成于火焰管的壁中或任何燃烧室壁元件中的稀释空气入口的结构和冷却空气通过孔。
技术介绍
图1B示出了根据现有技术的涡轮机燃烧室1的轴向截面视图，在本申请人的专利文献EP-A-0743490中描述了这一现有技术。燃烧室1由两个同心管状侧壁3形成，其中管状侧壁3构成火焰管(沿室的纵向L-L延伸并在此平行于涡轮机的轴线X-X)。该室的一端，即上游端M，由设置有燃料喷射器6和氧化剂空气入口7的环形端壁4封闭，燃料和氧化剂的燃烧产生燃烧气体的流。该室通过环形孔板5而终止在另一端处，即下游端V，该环形孔板5用于排出指定用于转动涡轮机的燃气涡轮的燃烧废气的流G。如图1B所示，稀释口(dilution opening)8或孔形成于室1的侧壁3中，以使新鲜空气的附加流A可以混合于朝向室1的下游端V传播的燃烧气体的流G中。这种附加新鲜空气A用于稀释燃烧气体G，以便减少其温度，冷却壁以及增加气体混合物中的空气的比例。这样做试图优化氧化剂空气/然料混合物的化学计量，以便燃烧未烧尽的残余物并且减少NOx(氮氧化物)的排放，从而改进气体混合物G的燃烧(尤其通过在室的整个范围内延长点燃时的过富混合物的初始燃烧)。穿入侧壁3中的稀释空气入口8沿着位于端壁M与室1的孔5之间的中央轴向位置处的管状壁的周边设置。各种技术见于用于形成稀释口8的现有技术。如图1A和图1C所示，所具有的稀释口8′被称为“方边孔”。开口8′通过筒形孔的简单的普通钻孔(利用钻或通过用冲压机切割)而形成，其中该筒形孔具有垂直于室1的壁3的直边。开口8′还可以通过激光而产生。这些根据现有技术的带有直边的稀释口8′的缺点在于不能良好地吸入稀释空气流D并且不能提供良好的效率。压缩的新鲜空气流A流入绕着燃烧室1的旁通管道2(bypass duct)并且掠过室的侧壁3，该压缩的新鲜空气流A突然以直角D偏离以便经过开口8′的轴线T-T。如图1B和图1D所示，具有另一种用于产生稀释口8′的公知技术，其中开口8′具有“弯下的边缘”，即朝向室1的内部弯折并遵循某种程度的曲率的边缘(具有“辐射式”或圆形区域的边缘)，并使它们呈喷火口的形状。这些带有“弯下的边缘”稀释口8′的缺点在于暴露于燃烧气体流G的影响下，从而导致出现过热点，并且有时会在由开口8′的边缘形成的“喷火口”的顶部上的区域出现燃烧，特别是该开口的尾流区(wake region)下游更是如此，这是因为纵向的燃烧气体流G出现于边缘8′的、相对于室1的内部横向凸出的顶部上方而引起涡流S。而且，室1的壁3除具有相对较大尺寸的稀释口8′(通常被称为稀释孔)之外，还包括具有微小尺寸的穿孔9。这些微穿孔遍布于这些金属壁3上，优选地集中于稀释口8′附近。这些穿孔(通常被称为冲击孔)用于注入空气的微流，所述空气的微流的基本功能在于冷却由侧壁3构成的金属块，以使其能够承受燃烧室1中的燃烧气体G的很高的温度(多于1000℃)。在此，应当得出这些在此被称为冷却穿孔的、用于注入冷却空气的微穿孔与在此被称为稀释口的较大稀释空气入口之间的差别。带有“弯下的边缘”的稀释口8′的另一缺点在于弯折的边缘的曲率不允许在紧靠开口8的附近处，更具体而言在将需要有效冷却的、暴露于过热点或燃烧形成的区域中钻出冷却穿孔。稀释口边缘的变形防止穿孔靠近边缘而不会对其产生不利的影响。本专利技术的目的在于克服现有解决方案的缺陷，并且产生设有稀释口的燃烧室，所述稀释口用于优化空气流的吸入同时尽可能防止紊流和对燃烧室的热机完整性及其使用寿命不利的过热点的形成。
技术实现思路
为了实现这一目的，本专利技术涉及一种涡轮机的环形燃烧室，其具有端壁，其垂直于该室所沿着延伸的纵向轴线延伸；以及侧壁，其从位于该室的上游端的该端壁沿纵向延伸至位于该室的下游端的、用于排出燃烧气体的流的孔口，所述侧壁包括至少一排用于吸入稀释燃烧气体的流所用空气的开口，其区别特征在于所述至少一个稀释口具有朝向该室内部凸出的上游边缘和相对于一垂直于该壁延伸的面与上游边缘不对称的下游边缘，该开口的孔具有沿相对于壁倾斜的方向定向的轴线，该方向朝向该室的内部并朝向该室的下游端定向。根据一个实施例，下游边缘朝向该室的外部凸出。优选地，下游边缘的凸出小于上游边缘。根据另一实施例，下游边缘基本上为直线的。根据一个有利特征，该上游边缘沿相对于侧壁倾斜并朝向内部和该室的下游端定向的方向弯折。根据另一有利特征，该下游边缘沿相对于侧壁倾斜并朝向外部和该室的上游端定向的方向弯折。开口的孔可具有基本上呈筒形的壁。通常，该开口在侧壁的表面处具有椭圆截面。特别是，开口的椭圆截面可具有沿该室的纵向从上游端朝向下游端指向的长轴线。替代地，该开口的椭圆的长轴线可以基本上横向地指向。有利地，该开口的凸出边缘横向地延伸并被弄平，并且/或者上游凸出边缘的突出部从上游端朝向下游端逐渐减小。优选地，至少一个凸出边缘具有拱形形状。特别是，该上游边缘形成朝向内部和该室的下游端凸出的拱形，并且/或者下游边缘形成朝向外部和该室的上游端凸出的拱形。有利地，该开口所具有的拱形沿横向为细长的。而且，根据本专利技术提供的侧壁包括多个用于通过冷却空气的穿孔。有利地，冷却穿孔形成于稀释口的至少一个边缘上和/或绕着稀释口边缘的区域中。特别是，冷却穿孔可以绕着稀释口的下游周边形成。有利地提供开口的周边所具有的冷却穿孔的密度大于该室的侧壁的其余部分的密度。优选地，冷却穿孔相对于侧壁的表面倾斜地指向；特别是，当沿着空气从室的外部朝向室的内部的通路时，冷却穿孔沿从上游端朝向下游端的方向倾斜地定向。本专利技术应用于设有此类燃烧室的涡轮机。本专利技术还涉及用于形成此类燃烧室的侧壁元件，所述壁元件包括至少一个稀释口，所述稀释口具有朝向壁的内侧凸出的上游边缘和相对于一垂直于该壁延伸的面不对称的下游边缘，该开口的孔具有相对于该壁的斜轴线，该轴线朝向内部并朝向下游端定向。本专利技术还可以涉及一种具有位于上游的气体燃烧区域和位于下游的燃烧气体排出孔的涡轮机燃烧室的侧壁元件，所述侧壁包括用于吸入稀释燃烧气体的流所用的空气的开口，所述壁元件包括至少一个稀释口，所述稀释口具有朝向壁的内侧凸出的上游边缘和相对于一垂直于该壁延伸的面不对称的下游边缘，所述开口的孔具有相对于该壁的斜轴线，该轴线朝向内部并朝向下游端定向。附图说明通过阅读以下通过非限制性实例给出的其余描述并参考附图，将会清楚本专利技术的其它区别特征或优点，其中如上所述，图1B示出了沿着涡轮机的轴线的轴向截面观察的涡轮机的燃烧室，详细的剖视图1A、1C和1D示出了根据现有技术的带有对称边缘的稀释空气入口的各种结构；图2为根据本专利技术的设有不对称边缘(凸出的上游边缘，方形下游边缘)的稀释口的第一实施例的纵向截面的示意图；图3为根据本专利技术的稀释口的第二实施例的示意性剖视图，其中稀释口带有朝向内部很强烈凸出的上游边缘和朝向外部平缓凸出的下游边缘；图4为根据本专利技术的稀释口的第三实施例的示意性剖视图，其中稀释口带有朝向内部凸出的上游边缘和同样程度但朝向外部凸出的下游边缘；图5从视图的各个角度示出了根据本专利技术的第一实施例的稀释口的形状的实例；(内侧视图5A、外侧试图5B、剖面图5C和浅角度视图5D)；图6从视图的各点示出了根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮机的环形燃烧室，其具有：端壁，其垂直于该室所沿着延伸的纵向轴线延伸；以及侧壁，其从位于该室的上游端的所述端壁沿纵向延伸至位于该室的下游端的、用于排出燃烧气体的流的孔口，所述侧壁包括至少一排用于吸入稀释燃烧气体的流所用空气的开口，其中所述至少一个稀释口具有朝向该室内部凸出的上游边缘和朝向该室的外部凸出并相对于一垂直于该壁延伸的面与上游边缘不对称的下游边缘，该开口的孔具有沿相对于壁成角度的倾斜方向定向的轴线，该方向朝向该室的内部并朝向该室的下游端定向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗曼比拜尔，于克戴格内特，丹尼斯桑德里斯，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：发明
国别省市：FR[法国]