一种切向倾斜式环膜发散冷却结构制造技术

本发明专利技术公开了一种切向倾斜式环膜发散冷却结构,包括火焰筒壁面、气膜片和进气斗，火焰筒壁面上开设有若干个使冷却空气进入火焰筒内的气膜孔，火焰筒壁面内侧设置有若干个使冷却空气沿着火焰筒壁面切向流动的气膜片，火焰筒壁面上设置有若干个进气斗，进气斗位于所述气膜片的一侧。本发明专利技术属于燃烧室冷却技术领域，在火焰筒壁面设置气膜片，将冷却气膜布置在火焰筒的切向，一道道切向环形气膜首尾相连，覆盖整个火焰筒壁面，尤其是在大孔为斗结构时，能够很好地解决其壁面难以冷却的问题；在大孔(主燃孔、掺混孔)下游形成强有力的冷却气膜，保证壁面温度的合理性；冷却气膜沿火焰筒切向运动，延长其冷却覆盖时间。

【技术实现步骤摘要】
一种切向倾斜式环膜发散冷却结构
本专利技术属于燃烧室冷却
，涉及一种切向倾斜式环膜发散冷却结构。
技术介绍
轴向气膜冷却(顺气流方向)是火焰筒常用的冷却形式，冷却气通过一定数量的小孔或者环形缝隙贴壁喷出，在火焰筒内壁与燃气间形成一层沿轴向的保护气膜。气膜冷却适合各种压降的工作环境和火焰筒不同部位的冷却，其进气方式有总压进气、静压进气、总静压混合进气和介于总压进气和静压进气之间的进气等4种形式。气膜冷却可以单独用于火焰筒冷却，也可以与对流冷却、冲击冷却等构成复合冷却。纯气膜冷却在现役、在研发动机燃烧室中应用最多，在先进发动机燃烧室中也有应用。现有技术方案冷却的典型结构，主要由悬臂舌片、气膜孔、大孔和壁板组成，如图4所示。该设计主要有以下作用：一是在气膜孔中带走壁面中的热量；二是在火焰筒内壁与高温燃气间形成一层保护气膜。现有技术方案主要存在的缺点：1.主燃孔燃气射流将覆盖壁面的冷却气膜截断，主燃孔下游局部位置缺乏冷却气膜；2.主燃孔燃气射流下游通常会形成一低速区，在低速区内一般是高温区域，从而极有可能造成壁面的烧蚀；3.若主燃孔使用的是进气斗结构，通常斗的壁面温度较高，使用现有冷却方式不能很好地冷却其壁面；4.若在主燃孔下游使用发散冷却孔，通常冷却能力有限，不能很好解决烧蚀问题；为解决上述缺陷，现提供一种解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种切向倾斜式环膜发散冷却结构，沿火焰筒壁面切向形成高效的冷却气膜，以防止或减小进气斗、掺混斗及主燃孔射流后的壁面烧蚀问题,且在气膜片上形成发散冷却气流，冷却其壁面。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种切向倾斜式环膜发散冷却结构,包括火焰筒壁面，所述火焰筒壁面上开设有若干个使冷却空气进入火焰筒内的气膜孔，所述火焰筒壁面内侧设置有若干个使冷却空气沿着所述火焰筒壁面切向流动的气膜片，所述火焰筒壁面上设置有若干用于增强气流射流深度与强度的进气斗，所述进气斗开设有主燃孔，所述进气斗位于所述气膜片的一侧。进一步地：所述气膜片呈Z字形结构，一端用于焊接固定在火焰筒内壁面，其另一端用于使冷却空气沿着火焰筒壁面切向流动。进一步地：所述气膜片上开设有若干个用于降低所述气膜片温度的发散孔；冷却空气从气膜孔进入火焰筒内壁，在气膜片的作用下，一部分沿着火焰筒壁面切向在进气斗表面形成环形气膜包裹进气斗，一道道切向环形气膜首尾相连，覆盖整个火焰筒壁面；另一部分冷却空气经过所述气膜片上的发散孔，降低所述气膜片温度。进一步地：所述发散孔中心线与所述气膜片的夹角为20～29度或者61～90度。进一步地：所述气膜片与所述火焰筒壁面切向的夹角为0～30度。进一步地：所述气膜片上的发散孔均匀分布数量为10～40个，且发散孔孔径小于气膜孔孔径的一半。进一步地：所述气膜片Z字形结构的一端与所述火焰筒壁面焊接固定连接。进一步地：所述气膜片与火焰筒壁面固定连接的一端开设有半圆形缺口，所述半圆形缺口与所述进气斗外壁紧密贴合并焊接固定连接。进一步地：所述气膜片采用GH3536或者GH4169耐高温合金材料制成。本专利技术的有益效果：本专利技术技术下的冷却结构设计与传统气膜冷却结构不同，在火焰筒壁面设置气膜片，将冷却气膜布置在火焰筒的切向，一道道切向环形气膜首尾相连，覆盖整个火焰筒壁面，尤其是在大孔为斗结构时，能够很好地解决其壁面难以冷却的问题；在大孔(主燃孔、掺混孔)下游形成强有力的冷却气膜，保证壁面温度的合理性；冷却气膜沿火焰筒切向运动，延长其冷却覆盖时间；在气膜片上开有发散孔，避免气膜片的烧蚀问题。附图说明为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为一种切向倾斜式环膜发散冷却结构示意图；图2为一种切向倾斜式环膜发散冷却结构的气膜片结构示意图；图3为一种切向倾斜式环膜发散冷却结构的气膜片结构俯视图；图4为火焰筒现有冷却结构典型设计示意图。图中：1、气膜孔；2、气膜片；3、发散孔；4、火焰筒壁面；5、进气斗；6、斗壁面；7、总冷气；8、切向环膜；9、发散冷气；11、悬臂舌片；21、现有技术气膜孔；31、大孔；41、壁板。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1所示，本专利技术的优选实施例提供了一种切向倾斜式环膜发散冷却结构，该冷却结构包括包括火焰筒壁面4、气膜片2和进气斗5，火焰筒壁面4上开设有若干个使冷却空气进入火焰筒内的气膜孔1，火焰筒壁面4内侧设置有若干个使冷却空气沿着所述火焰筒壁面4切向流动的气膜片2，火焰筒壁面4上设置有若干个进气斗5，进气斗5位于所述气膜片2的一侧。在本实施例中，气膜孔1均匀的分布于火焰筒壁面4，且每个气膜孔1孔径相同使冷却空气在火焰筒壁面4形成的冷却气膜均匀一致，Z字形气膜片2的数量与气膜孔1的排数相同，冷却空气在Z字形气膜片2的作用下形成沿火焰筒壁面4切向冷却气流，并在斗壁面6形成切向环膜8，带走进气斗5热量，防止进气斗5烧蚀，同时在火焰筒内壁与高温燃气间形成一层保护气膜，火焰筒壁面4、进气斗5和气膜片2采用相同的GH3536耐高温合金材料制成，气膜片2上开设有若干个用于降低所述气膜片2温度的发散孔3，总冷气7部分通过发散孔3的为发散冷气9有效降低气膜片2温度，避免气膜片2的烧蚀问题。优选地，气膜片2通过锻造成型为Z字形结构，一端用于焊接固定在火焰筒内壁面，其另一端用于使冷却空气沿着火焰筒壁面4切向流动，并在火焰筒内壁与燃气间形成一层保护气膜，其中，气膜片2与火焰筒壁面4切向平行，即气膜片2与火焰筒壁面4切向夹角为0度；气膜片2上开设有若干个用于降低气膜片2温度的发散孔3；总冷气7从气膜孔1进入火焰筒内壁，在气膜片2的作用下，一部分沿着火焰筒壁面4切向运动，一道道切向环形气膜首尾相连，在进气斗5表面和火焰筒壁面4形成气膜保护层；另一部分总冷气7经过气膜片2上的发散孔3为发散冷气9，降低气膜片2温度，防止高温将气膜片2烧蚀，优选地，发散孔3中心线与所述气膜片2的夹角为29度。在本实施例中，气膜片2上的发散孔3均匀分布数量为24个，且发散孔3孔径小于气膜孔1孔径；如图3所示，气膜片2与火焰筒壁面4固定连接的一端开设有半圆形缺口，半圆形缺口与进气斗5外壁紧密贴合并焊接固定连接，有利于加强气膜片2的焊接强度。优选地，根据航空发动机或者燃气轮机设计要求，采用自动化车床镗刀镗孔的方法在气膜片2上开设发散孔3，发散孔3呈三列九行27个均匀分布，且发散孔3孔径小于气膜孔1孔径。另一实施例，气膜孔1均匀的分布于火焰筒壁面4，且每个气膜孔1孔径相同使冷却空气在火焰筒壁面4形成的冷却气膜均匀一致，Z字形气膜片2的数量与气膜孔1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种切向倾斜式环膜发散冷却结构,包括火焰筒壁面(4)，其特征在于，所述火焰筒壁面(4)上开设有若干个使冷却空气进入火焰筒内的气膜孔(1)，所述火焰筒壁面(4)内侧设置有若干个使冷却空气沿着所述火焰筒壁面(4)切向流动的气膜片(2)，所述火焰筒壁面(4)上设置有若干用于增强气流射流深度与强度的进气斗(5)，所述进气斗(5)位于所述气膜片(2)的一侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种切向倾斜式环膜发散冷却结构,包括火焰筒壁面(4)，其特征在于，所述火焰筒壁面(4)上开设有若干个使冷却空气进入火焰筒内的气膜孔(1)，所述火焰筒壁面(4)内侧设置有若干个使冷却空气沿着所述火焰筒壁面(4)切向流动的气膜片(2)，所述火焰筒壁面(4)上设置有若干用于增强气流射流深度与强度的进气斗(5)，所述进气斗(5)位于所述气膜片(2)的一侧。


2.根据权利要求1所述一种切向倾斜式环膜发散冷却结构，其特征在于，所述气膜片(2)呈Z字形结构。


3.根据权利要求1所述一种切向倾斜式环膜发散冷却结构，其特征在于，所述气膜片(2)上开设有若干个用于降低所述气膜片(2)温度的发散孔(3)。


4.根据权利要求3所述一种切向倾斜式环膜发散冷却结构，其特征在于，所述发散孔(3)中心线与所述气膜片(2)的夹角为20～29度或者61～90度。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏敏，成胜军，杨敏，胡建，朱明军，
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