用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构及回流燃烧室制造技术

本发明专利技术公开了一种用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构及回流燃烧室，包括间隔排布的弯管内壁和弯管外壁，弯管外壁设于弯管内壁的外侧并使弯管外壁和弯管内壁之间形成有中间空腔，弯管内壁上开设有第一冲击孔，弯管外壁的第一侧的壁体上开设有贯穿弯管外壁以用于使弯管外壁的外侧与中间空腔连通的气膜孔，流入中间空腔内的一部分冷气流从气膜孔流出并在弯管外壁的导流作用以及弯管外壁外侧的高温燃气流冲击作用的共同作用下贴附于弯管外壁的外壁面流动，以在弯管外壁的外表面形成冷气保护膜；同时，流入中间空腔内的另一部分冷气流沿中间空腔向弯管外壁的第二侧的弯管出口流出。本发明专利技术的用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构，不易烧蚀。

【技术实现步骤摘要】
用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构及回流燃烧室
本专利技术涉及燃气涡轮发动机
，特别地，涉及一种用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构。本专利技术还涉及一种包括用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构的回流燃烧室。
技术介绍
中小型燃气涡轮发动机转速非常高，为了避免转子动力学问题，要求压气机和涡轮必须紧凑布置以缩短轴距，为了在有限的空间内组织高效的燃烧，环形回流燃烧室在中小型燃气涡轮发动机中被广泛采用。小弯管作为回流燃烧室上的特有结构，是回流燃烧室中的一个重要的承温组件，与火焰筒内环及内机匣共同构成燃烧室的内二股通道，与大弯管构成燃烧室出口燃气通道，其主要作用是将火焰筒内的高温燃气折转约180°后平缓引入燃气涡轮导向器。小弯管工作时承受着极高的热应力以及较高的气动力，目前，先进燃烧室出口的燃气平均温度高达1700K，而目前普遍采用的高温合金最高工作温度在1300K左右，回流燃烧室中的温度已远远超过了材料的最高允许工作温度。目前，小弯管包含单层壁结构形式和双层壁结构形式两种。现有的单层壁小弯管与火焰筒内环为一体的整体式结构，其中，单层壁小弯管自身采用传统气膜冷却，且单层壁小弯管承担着给燃气涡轮导向器提供冷却气以对其导叶上缘板进行冷却的作用。存下如下问题：单层壁小弯管同时承受较高的热应力和机械应力，其结构强度难以保证；现有的单层壁小弯管采用传统气膜冷却，冷却效率较低，容易造成小弯管的烧蚀；同时单层壁结构小弯管主要通过在内侧设计气膜槽的方式，通过气模槽为燃气涡轮导向器提供冷却气以冷却其导叶上缘板，其冷却效率低；现有的双层壁小弯管为与火焰筒内环为一体的整体式结构，双层壁小弯管自身采用冲击冷却，在火焰筒内环末端设计有气膜槽，该气膜槽形成的冷却气膜对双层壁小弯管燃气侧壁面进行冷却，冲击后的冷却气通过双层壁之间的缝隙流出至燃气涡轮导向器，并对燃气涡轮导向器上缘板进行冷却，该小弯管外层壁为悬臂结构。存下如下问题：双层壁小弯管采用冲击冷却的方式，其冷却效率同样较低，容易造成双层壁小弯管的烧蚀；双层壁结构小弯管通过冲击后形成气膜对导叶上缘板进行冷却，由于双层壁小弯管受热后悬臂结构的外层壁容易发生变形，导致冷却气出口通道变大，进而引起上缘板冷却不良；双层壁小弯管在承受高温时易发生两层壁体的相对变形，导致双层壁之间的距离发生变化，造成冲击冷却效果急剧恶化。因此，如何对小弯管自身进行高效冷却以及对燃气涡轮导向器提供稳定有效的冷却气，同时提高小弯管的抗热变形能力是回流燃烧室设计中需要解决的重要技术问题之一。
技术实现思路
本专利技术提供的用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构及回流燃烧室，以解决现有的回流燃烧室内的小弯管的冷却效率低、小弯管容易烧蚀的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构，包括间隔排布的弯管内壁和弯管外壁，弯管外壁设于弯管内壁的外侧并使弯管外壁和弯管内壁之间形成有中间空腔，弯管内壁上开设有贯穿弯管内壁以与中间空腔连通的第一冲击孔，以使流入回流燃烧室的内二股通道内的冷气流流入中间空腔内，弯管外壁的第一侧的壁体上开设有贯穿弯管外壁以用于使弯管外壁的外侧与中间空腔连通的气膜孔，流入中间空腔内的一部分冷气流从气膜孔流出并在弯管外壁的导流作用以及弯管外壁外侧的高温燃气流冲击作用的共同作用下贴附于弯管外壁的外壁面流动，以在弯管外壁的外表面形成冷气保护膜；同时，流入中间空腔内的另一部分冷气流沿中间空腔向弯管外壁的第二侧的弯管出口流出。进一步地，弯管外壁的第一侧与弯管内壁的第一侧通过支承环固定连接，气膜孔靠近支承环设置。进一步地，弯管外壁的第二侧的内壁面与弯管内壁的第二侧的外壁面之间设有连接环，连接环上设有沿中间空腔的弯曲方向贯穿连接环的冷却孔。进一步地，弯管内壁上开设有贯穿弯管内壁的第二冲击孔，第二冲击孔处于连接环远离气膜孔的一侧。进一步地，第一冲击孔处于连接环远离第二冲击孔的一侧，第一冲击孔的中心轴线与弯管内壁的外壁面的法线重合布设。进一步地，弯管内壁上开设有多排第一冲击孔，每一排第一冲击孔上相邻的两个第一冲击孔沿弯管内壁的弯曲方向间隔布设，相邻的两排第一冲击孔错位排布。本专利技术还提供一种回流燃烧室，包括火焰筒内环和燃烧室内机匣，火焰筒内环与燃烧室内机匣之间设有上述的用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构，双层壁小弯管结构的第一侧与火焰筒内环连接，并与火焰筒内环之间形成与气膜孔连通的气膜槽，以使沿中间空腔流动并穿过气膜孔的冷气流在气膜槽的引导作用和高温燃气流冲击作用的双重作用下贴附于弯管外壁的外壁面流动，双层壁小弯管结构的第二侧与燃烧室内机匣连接，以使双层壁小弯管结构支承在火焰筒内环与燃烧室内机匣之间。进一步地，双层壁小弯管结构的第一侧通过支承环与火焰筒内环搭接，火焰筒内环靠近双层壁小弯管结构的第一侧设有第一U型槽，支承环沿回流燃烧室的轴向搭接设于第一U型槽内，同时，弯管外壁、支承环以及火焰筒内环围合形成气膜槽，和/或；双层壁小弯管结构的第二侧与燃烧室内机匣搭接，燃烧室内机匣靠近双层壁小弯管结构的第二侧设有第二U型槽，弯管内壁的第二侧沿回流燃烧室的轴向搭接设于第二U型槽内。进一步地，气膜槽的高度范围值H在1.5毫米至3毫米之间，气膜槽的长度范围值L在4.5毫米至8毫米之间。进一步地，回流燃烧室的出口处设有燃气涡轮导向器，燃气涡轮导向器装配于弯管内壁上的第二冲击孔与燃烧室内机匣之间。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构，包括弯管内壁和弯管外壁，弯管外壁和弯管内壁之间形成有中间空腔。通过弯管内壁开上设有贯穿弯管内壁以与中间空腔连通的第一冲击孔，以使流入回流燃烧室的内二股通道内的冷气流流入中间空腔内，冷气流流入中间空腔后对弯管外壁的壁体进行冲击冷却，从而对双层壁小弯管结构自身进行高效冷却；通过弯管外壁的第一侧的壁体上开设有贯穿弯管外壁以用于使弯管外壁的外侧与中间空腔连通的气膜孔，以使流入中间空腔内的一部分冷气流在中间空腔内沿中间空腔的弯曲方向流动至弯管外壁的第一侧，并从弯管外壁的第一侧的气膜孔流出，以在弯管外壁的导流作用以及弯管外壁外侧的高温燃气流冲击作用的共同作用下贴附于弯管外壁的外壁面流动，在弯管外壁的外表面形成冷气保护膜；同时通过采用逆向对流的冷却方式，强化换热，增加冷却效率，实现对弯管外壁进行有效防护；通过使流入中间空腔内的另一部分冷气流在中间空腔内沿中间空腔的弯曲方向从弯管外壁的第二侧的弯管出口流出，保证了对弯管外壁的第二侧的弯管出口及燃气涡轮导向器上缘板的冷却。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术的优先实施例的用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构的结构示意图；图2是本专利技术优先实施例的回流燃烧室的结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构，其特征在于，/n包括间隔排布的弯管内壁(21)和弯管外壁(22)，所述弯管外壁(22)设于所述弯管内壁(21)的外侧并使所述弯管外壁(22)和所述弯管内壁(21)之间形成有中间空腔(23)，/n所述弯管内壁(21)上开设有贯穿所述弯管内壁(21)以与所述中间空腔(23)连通的第一冲击孔(211)，以使流入回流燃烧室(30)的内二股通道内的冷气流流入所述中间空腔(23)内，/n所述弯管外壁(22)的第一侧的壁体上开设有贯穿所述弯管外壁(22)以用于使所述弯管外壁(22)的外侧与所述中间空腔(23)连通的气膜孔(221)，/n流入所述中间空腔(23)内的一部分冷气流从所述气膜孔(221)流出并在所述弯管外壁(22)的导流作用以及所述弯管外壁(22)外侧的高温燃气流冲击作用的共同作用下贴附于所述弯管外壁(22)的外壁面流动，以在所述弯管外壁(22)的外表面形成冷气保护膜；同时，流入所述中间空腔(23)内的另一部分冷气流沿所述中间空腔(23)向所述弯管外壁(22)的第二侧的弯管出口流出。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构，其特征在于，
包括间隔排布的弯管内壁(21)和弯管外壁(22)，所述弯管外壁(22)设于所述弯管内壁(21)的外侧并使所述弯管外壁(22)和所述弯管内壁(21)之间形成有中间空腔(23)，
所述弯管内壁(21)上开设有贯穿所述弯管内壁(21)以与所述中间空腔(23)连通的第一冲击孔(211)，以使流入回流燃烧室(30)的内二股通道内的冷气流流入所述中间空腔(23)内，
所述弯管外壁(22)的第一侧的壁体上开设有贯穿所述弯管外壁(22)以用于使所述弯管外壁(22)的外侧与所述中间空腔(23)连通的气膜孔(221)，
流入所述中间空腔(23)内的一部分冷气流从所述气膜孔(221)流出并在所述弯管外壁(22)的导流作用以及所述弯管外壁(22)外侧的高温燃气流冲击作用的共同作用下贴附于所述弯管外壁(22)的外壁面流动，以在所述弯管外壁(22)的外表面形成冷气保护膜；同时，流入所述中间空腔(23)内的另一部分冷气流沿所述中间空腔(23)向所述弯管外壁(22)的第二侧的弯管出口流出。


2.根据权利要求1所述的用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构，其特征在于，
所述弯管外壁(22)的第一侧与所述弯管内壁(21)的第一侧通过支承环(24)固定连接，所述气膜孔(221)靠近所述支承环(24)设置。


3.根据权利要求1所述的用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构，其特征在于，
所述弯管外壁(22)的第二侧的内壁面与所述弯管内壁(21)的第二侧的外壁面之间设有连接环(25)，所述连接环(25)上设有沿所述中间空腔(23)的弯曲方向贯穿所述连接环(25)的冷却孔(251)。


4.根据权利要求3所述的用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构，其特征在于，
所述弯管内壁(21)上开设有贯穿所述弯管内壁(21)的第二冲击孔(212)，所述第二冲击孔(212)处于所述连接环(25)远离所述气膜孔(221)的一侧。


5.根据权利要求4所述的用于回流燃烧室的双层壁小弯管结构，其特征在于，
所述第一冲击孔(211)处于所述连接环(25)远离所述第二冲击孔(212)的一侧，所述第一冲击孔(211)的中心轴线与所述弯管内壁(21)的外壁面的法线重合布设。


6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：段小瑶，张德宝，李彩云，赵鸿华，涂波，成丁南，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43