高容热强度的小尺寸环形燃烧室制造技术

本发明专利技术公开了一种高容热强度的小尺寸环形燃烧室，包括：燃烧室机匣；固定在所述燃烧室机匣之上的供油组件；与所述燃烧室机匣固定连接的外火焰筒、内火焰筒和高压涡轮导向器；甩油盘；和点火器。该环形燃烧室采用甩油盘式的折流燃烧室，采用径向燃烧的方式，从而可以减小燃烧室的轴向尺寸，缩小燃烧室体积，有效提高燃烧室的容热强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空航天机械设计及制造
，特别涉及一种高容热强度的小尺寸环形燃烧室。
技术介绍
燃烧室容热强度定义为燃烧室在单位压力下，单位容积内燃料燃烧每小时所释放的热量，其是一个反应燃烧室结构紧凑性的指标。容热强度高，表明燃烧相同流量的燃料所需要的燃烧室容积小，因此其尺寸小，重量轻。在小型燃气涡轮发动机中，为了减小燃烧室尺寸和提高其容热强度通常采用带甩油盘的折流燃烧室。在这种燃烧室中，燃油供入到发动机主轴并流到装在主轴上的甩油盘，在主轴高速旋转的离心力作用下，通过帅油盘上的径向小孔甩入到燃烧室中。它可以保证在燃油流量极小时仍有良好的雾化，使得燃烧室在较小的容积内充分燃烧。然而现有技术的缺点是，目前燃烧室尺寸及重量较大，无法满足小型化的需求。此外，燃烧室容热强度依然较低，需要改进。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别提出解决燃烧室尺寸及重量大，容热强度低的缺陷。本专利技术实施例提出了一种高容热强度的小尺寸环形燃烧室，包括燃烧室机匣； 固定在所述燃烧室机匣之上的供油组件，所述供油组件上设置有多个喷油孔；与所述燃烧室机匣固定连接的外火焰筒、内火焰筒和高压涡轮导向器，其中，所述外火焰筒的直径大于所述内火焰筒的直径，所述外火焰筒的轴向长度大于所述内火焰筒的轴向长度，且所述外火焰筒包括外火焰筒壳体和前壁组件，所述外火焰筒壳体上依次设有多个主燃孔、多个长条形掺混孔和多个圆形掺混孔，所述前壁组件上沿周向从所述前壁组件的圆心向外依次设有冷却孔和切向槽缝；与所述多个喷油孔相对的甩油盘，所述喷油孔将燃油喷至所述甩油盘之上，其中，所述甩油盘具有多个径向喷油孔且所述甩油盘可高速旋转以将燃油甩入由所述外火焰筒和内火焰筒限定的火焰筒以对所述燃油进行雾化；和点火器，所述点火器用于对所述火焰筒之中的燃油进行点火。在本专利技术的一个实施例中，所述高压涡轮导向器的入口设有空心叶片。在本专利技术的一个实施例中，所述内火焰筒为波浪形。在本专利技术的一个实施例中，所述内火焰筒上设有多个主燃孔和多个圆形掺混孔。在本专利技术的一个实施例中，当所述环形燃烧室工作时，高压空气通过所述燃烧室机匣进入燃烧室之后分为三个部分，第一部分通过所述外火焰筒的前壁组件上的冷却孔和切向槽缝进入所述火焰筒内的主燃区，第二部分通过所述高压涡轮导向器空心叶片进入所述内火焰筒的环腔，并通过所述内火焰筒的主燃孔进入所述火焰筒内，第三部分通过所述外火焰筒的壳体上的主燃孔、长条形掺混孔和圆形掺混孔进入所述火焰筒内。在本专利技术的一个实施例中，在所述高压空气的第一部分和第二部分进入火焰筒与所述甩油盘雾化后的燃油进行掺混后，所述点火器对燃油进行点火。本专利技术实施例的小尺寸环形燃烧室具有以下优点1、本专利技术实施例采用甩油盘对燃油进行雾化，从而保证了燃油雾化的均勻性，并采用轴外供油的方式，有效解决了轴内供油方式旋转密封处漏油故障多的问题。2、在本专利技术实施例中，外火焰筒径向直径大，轴向长度短，从而燃烧室可以采用径向燃烧方式，减小了燃烧室的体积，能够有效提高燃烧室容热强度。3、外火焰筒的前壁组件的切向横槽和内火焰筒主燃孔可在火焰筒内形成多个小回流区，使得燃油在火焰筒内的燃烧区能够充分稳定燃烧。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1为本专利技术实施例的高容热强度的小尺寸环形燃烧室结构图；图2为本专利技术实施例的外火焰筒的结构图；图3为本专利技术实施例的内火焰筒的结构图。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。如图1所示，为本专利技术实施例的高容热强度的小尺寸环形燃烧室结构图。该高容热强度的小尺寸环形燃烧室包括燃烧室机匣1、甩油盘2、供油组件3、外火焰筒4、内火焰筒 5、高压涡轮导向器6和点火器7。其中，采用轴外供油的方式，供油组件通过螺钉固定在燃烧室机匣1上，在供油组件3的出口上设置有多个喷油孔，例如10-15个喷油孔。甩油盘2 与发动机高压轴(图中未示出)固定在一起，并随着高压轴高速旋转。在该实施例中，甩油盘2与供油组件3的多个喷油孔相对的，通过供油组件3的喷油孔可以将燃油喷至甩油盘 2之上，其中，甩油盘2具有多个径向喷油孔且甩油盘2可高速旋转以将燃油甩入由外火焰筒4和内火焰筒5限定的火焰筒以对燃油进行雾化。从而供油组件3和高速旋转的甩油盘就组成了燃烧室的燃油雾化系统，燃油通过供油组件3的喷油孔喷到甩油盘2上之后，甩油盘2带动燃油做高速旋转运动，使其以极大地速度通过径向喷油孔甩入燃烧室之中。从而保证了在燃油量极小的情况下仍然能够保证良好的雾化效果，并使得燃油在燃烧室内周向均勻分布。在本专利技术的实施例中，燃烧室机匣1、外火焰筒4、内火焰筒5通过螺钉与高压涡轮导向器6固定在一起。点火器7用于对火焰筒之中的燃油进行点火。如图2和3所示，分别为本专利技术实施例外火焰筒和内火焰筒的结构图。其中，外火焰筒4的直径大于内火焰筒 5的直径，外火焰筒4的轴向长度大于内火焰筒5的轴向长度，且外火焰筒4包括外火焰筒壳体41和前壁组件42。其中，在前壁组件42附近是燃烧的主燃区。该环形燃烧室采用甩油盘式的折流燃烧室，采用径向燃烧的方式，从而可以减小燃烧室的轴向尺寸，缩小燃烧室体积，有效提高燃烧室的容热强度。如图2所示，在外火焰筒壳体41上设有多个主燃孔411、多个长条形掺混孔412和多个圆形掺混孔413。其中，主燃孔411、长条形掺混孔412和圆形掺混孔413的个数相同。 本专利技术实施例中的长条形掺混孔412其穿透深度能道道内火焰筒5的壁面，能够有效地将火焰筒内的燃烧区和掺混区分开，从而进一步提高燃烧室的容热强度。在前壁组件42上沿周向从所述前壁组件的圆心向外依次设有冷却孔421和切向槽缝422。冷却孔421能够有效地冷却主燃区的火焰筒壁面。气流通过前壁组件42的切向槽缝422可以形成旋转的射流，使得前壁组件42与内火焰筒5之间的空间内构成许多小回流区，使得燃油在这一区域内充分稳定的燃烧。如图3所示，内火焰筒5呈波浪形分布，且在内火焰筒5上设有主燃孔51和圆形掺混孔52。高压涡轮导向器6的入口设有空心叶片，从燃烧室机匣1进入的空气通过高压涡轮导向器6的空心叶片进入内火焰筒5的环腔内，再通过内火焰筒5上的主燃孔51和圆形掺混孔52进入到火焰筒内。当发动机工作，即环形燃烧室工作时，高压空气通过燃烧室机匣1进入燃烧室之后分为三个部分，第一部分先向前而后向内转90°，通过外火焰筒4的前壁组件42上的冷却孔421和切向槽缝422进入火焰筒内的主燃区；第二部分通过高压涡轮导向器6的空心叶片进入内火焰筒5的环腔，再通过内火焰筒5的主燃孔进入到火焰筒内；第三部分通过外火焰筒壳体41上的主燃孔411、长条形掺混孔412和圆形掺混孔413进入火焰筒内。在高压空气的第一部分和第二部分进入火焰筒与甩油盘2雾化后的燃油进行掺混后，点火器7对燃油进行点火开始燃烧。燃油与两部分气流混合后的混合气先径向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于锦峰，周玉珍，王云雷，
申请(专利权)人：北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：