專利名稱：高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空航天機(jī)械設(shè)計(jì)及制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室。
背景技術(shù)：
燃燒室容熱強(qiáng)度定義為燃燒室在單位壓力下，單位容積內(nèi)燃料燃燒每小時(shí)所釋放的熱量，其是一個(gè)反應(yīng)燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊性的指標(biāo)。容熱強(qiáng)度高，表明燃燒相同流量的燃料所需要的燃燒室容積小，因此其尺寸小，重量輕。在小型燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了減小燃燒室尺寸和提高其容熱強(qiáng)度通常采用帶甩油盤的折流燃燒室。在這種燃燒室中，燃油供入到發(fā)動(dòng)機(jī)主軸并流到裝在主軸上的甩油盤，在主軸高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下，通過帥油盤上的徑向小孔甩入到燃燒室中。它可以保證在燃油流量極小時(shí)仍有良好的霧化，使得燃燒室在較小的容積內(nèi)充分燃燒。然而現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是，目前燃燒室尺寸及重量較大，無法滿足小型化的需求。此外，燃燒室容熱強(qiáng)度依然較低，需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別提出解決燃燒室尺寸及重量大，容熱強(qiáng)度低的缺陷。本發(fā)明實(shí)施例提出了一種高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室，包括燃燒室機(jī)匣； 固定在所述燃燒室機(jī)匣之上的供油組件，所述供油組件上設(shè)置有多個(gè)噴油孔；與所述燃燒室機(jī)匣固定連接的外火焰筒、內(nèi)火焰筒和高壓渦輪導(dǎo)向器，其中，所述外火焰筒的直徑大于所述內(nèi)火焰筒的直徑，所述外火焰筒的軸向長度大于所述內(nèi)火焰筒的軸向長度，且所述外火焰筒包括外火焰筒殼體和前壁組件，所述外火焰筒殼體上依次設(shè)有多個(gè)主燃孔、多個(gè)長條形摻混孔和多個(gè)圓形摻混孔，所述前壁組件上沿周向從所述前壁組件的圓心向外依次設(shè)有冷卻孔和切向槽縫；與所述多個(gè)噴油孔相對(duì)的甩油盤，所述噴油孔將燃油噴至所述甩油盤之上，其中，所述甩油盤具有多個(gè)徑向噴油孔且所述甩油盤可高速旋轉(zhuǎn)以將燃油甩入由所述外火焰筒和內(nèi)火焰筒限定的火焰筒以對(duì)所述燃油進(jìn)行霧化；和點(diǎn)火器，所述點(diǎn)火器用于對(duì)所述火焰筒之中的燃油進(jìn)行點(diǎn)火。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述高壓渦輪導(dǎo)向器的入口設(shè)有空心葉片。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述內(nèi)火焰筒為波浪形。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述內(nèi)火焰筒上設(shè)有多個(gè)主燃孔和多個(gè)圓形摻混孔。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)所述環(huán)形燃燒室工作時(shí)，高壓空氣通過所述燃燒室機(jī)匣進(jìn)入燃燒室之后分為三個(gè)部分，第一部分通過所述外火焰筒的前壁組件上的冷卻孔和切向槽縫進(jìn)入所述火焰筒內(nèi)的主燃區(qū)，第二部分通過所述高壓渦輪導(dǎo)向器空心葉片進(jìn)入所述內(nèi)火焰筒的環(huán)腔，并通過所述內(nèi)火焰筒的主燃孔進(jìn)入所述火焰筒內(nèi)，第三部分通過所述外火焰筒的殼體上的主燃孔、長條形摻混孔和圓形摻混孔進(jìn)入所述火焰筒內(nèi)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在所述高壓空氣的第一部分和第二部分進(jìn)入火焰筒與所述甩油盤霧化后的燃油進(jìn)行摻混后，所述點(diǎn)火器對(duì)燃油進(jìn)行點(diǎn)火。本發(fā)明實(shí)施例的小尺寸環(huán)形燃燒室具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明實(shí)施例采用甩油盤對(duì)燃油進(jìn)行霧化，從而保證了燃油霧化的均勻性，并采用軸外供油的方式，有效解決了軸內(nèi)供油方式旋轉(zhuǎn)密封處漏油故障多的問題。2、在本發(fā)明實(shí)施例中，外火焰筒徑向直徑大，軸向長度短，從而燃燒室可以采用徑向燃燒方式，減小了燃燒室的體積，能夠有效提高燃燒室容熱強(qiáng)度。3、外火焰筒的前壁組件的切向橫槽和內(nèi)火焰筒主燃孔可在火焰筒內(nèi)形成多個(gè)小回流區(qū)，使得燃油在火焰筒內(nèi)的燃燒區(qū)能夠充分穩(wěn)定燃燒。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為本發(fā)明實(shí)施例的高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的外火焰筒的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)火焰筒的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例的高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室結(jié)構(gòu)圖。該高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室包括燃燒室機(jī)匣1、甩油盤2、供油組件3、外火焰筒4、內(nèi)火焰筒 5、高壓渦輪導(dǎo)向器6和點(diǎn)火器7。其中，采用軸外供油的方式，供油組件通過螺釘固定在燃燒室機(jī)匣1上，在供油組件3的出口上設(shè)置有多個(gè)噴油孔，例如10-15個(gè)噴油孔。甩油盤2 與發(fā)動(dòng)機(jī)高壓軸(圖中未示出)固定在一起，并隨著高壓軸高速旋轉(zhuǎn)。在該實(shí)施例中，甩油盤2與供油組件3的多個(gè)噴油孔相對(duì)的，通過供油組件3的噴油孔可以將燃油噴至甩油盤 2之上，其中，甩油盤2具有多個(gè)徑向噴油孔且甩油盤2可高速旋轉(zhuǎn)以將燃油甩入由外火焰筒4和內(nèi)火焰筒5限定的火焰筒以對(duì)燃油進(jìn)行霧化。從而供油組件3和高速旋轉(zhuǎn)的甩油盤就組成了燃燒室的燃油霧化系統(tǒng)，燃油通過供油組件3的噴油孔噴到甩油盤2上之后，甩油盤2帶動(dòng)燃油做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使其以極大地速度通過徑向噴油孔甩入燃燒室之中。從而保證了在燃油量極小的情況下仍然能夠保證良好的霧化效果，并使得燃油在燃燒室內(nèi)周向均勻分布。在本發(fā)明的實(shí)施例中，燃燒室機(jī)匣1、外火焰筒4、內(nèi)火焰筒5通過螺釘與高壓渦輪導(dǎo)向器6固定在一起。點(diǎn)火器7用于對(duì)火焰筒之中的燃油進(jìn)行點(diǎn)火。如圖2和3所示，分別為本發(fā)明實(shí)施例外火焰筒和內(nèi)火焰筒的結(jié)構(gòu)圖。其中，外火焰筒4的直徑大于內(nèi)火焰筒 5的直徑，外火焰筒4的軸向長度大于內(nèi)火焰筒5的軸向長度，且外火焰筒4包括外火焰筒殼體41和前壁組件42。其中，在前壁組件42附近是燃燒的主燃區(qū)。該環(huán)形燃燒室采用甩油盤式的折流燃燒室，采用徑向燃燒的方式，從而可以減小燃燒室的軸向尺寸，縮小燃燒室體積，有效提高燃燒室的容熱強(qiáng)度。如圖2所示，在外火焰筒殼體41上設(shè)有多個(gè)主燃孔411、多個(gè)長條形摻混孔412和多個(gè)圓形摻混孔413。其中，主燃孔411、長條形摻混孔412和圓形摻混孔413的個(gè)數(shù)相同。 本發(fā)明實(shí)施例中的長條形摻混孔412其穿透深度能道道內(nèi)火焰筒5的壁面，能夠有效地將火焰筒內(nèi)的燃燒區(qū)和摻混區(qū)分開，從而進(jìn)一步提高燃燒室的容熱強(qiáng)度。在前壁組件42上沿周向從所述前壁組件的圓心向外依次設(shè)有冷卻孔421和切向槽縫422。冷卻孔421能夠有效地冷卻主燃區(qū)的火焰筒壁面。氣流通過前壁組件42的切向槽縫422可以形成旋轉(zhuǎn)的射流，使得前壁組件42與內(nèi)火焰筒5之間的空間內(nèi)構(gòu)成許多小回流區(qū)，使得燃油在這一區(qū)域內(nèi)充分穩(wěn)定的燃燒。如圖3所示，內(nèi)火焰筒5呈波浪形分布，且在內(nèi)火焰筒5上設(shè)有主燃孔51和圓形摻混孔52。高壓渦輪導(dǎo)向器6的入口設(shè)有空心葉片，從燃燒室機(jī)匣1進(jìn)入的空氣通過高壓渦輪導(dǎo)向器6的空心葉片進(jìn)入內(nèi)火焰筒5的環(huán)腔內(nèi)，再通過內(nèi)火焰筒5上的主燃孔51和圓形摻混孔52進(jìn)入到火焰筒內(nèi)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作，即環(huán)形燃燒室工作時(shí)，高壓空氣通過燃燒室機(jī)匣1進(jìn)入燃燒室之后分為三個(gè)部分，第一部分先向前而后向內(nèi)轉(zhuǎn)90°，通過外火焰筒4的前壁組件42上的冷卻孔421和切向槽縫422進(jìn)入火焰筒內(nèi)的主燃區(qū)；第二部分通過高壓渦輪導(dǎo)向器6的空心葉片進(jìn)入內(nèi)火焰筒5的環(huán)腔，再通過內(nèi)火焰筒5的主燃孔進(jìn)入到火焰筒內(nèi)；第三部分通過外火焰筒殼體41上的主燃孔411、長條形摻混孔412和圓形摻混孔413進(jìn)入火焰筒內(nèi)。在高壓空氣的第一部分和第二部分進(jìn)入火焰筒與甩油盤2霧化后的燃油進(jìn)行摻混后，點(diǎn)火器7對(duì)燃油進(jìn)行點(diǎn)火開始燃燒。燃油與兩部分氣流混合后的混合氣先徑向向外，而后再軸向向后流動(dòng)，在流動(dòng)過程中完成全部燃燒，接著第三部分氣流從外火焰筒殼體4上的主燃孔411、 長條形摻混孔412和圓形摻混孔413進(jìn)入到火焰筒，與燃?xì)饣旌希瓿蓳交?。本發(fā)明實(shí)施例的小尺寸環(huán)形燃燒室具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明實(shí)施例采用甩油盤對(duì)燃油進(jìn)行霧化，從而保證了燃油霧化的均勻性，并采用軸外供油的方式，有效解決了軸內(nèi)供油方式旋轉(zhuǎn)密封處漏油故障多的問題。2、在本發(fā)明實(shí)施例中，外火焰筒徑向直徑大，軸向長度短，從而燃燒室可以采用徑向燃燒方式，減小了燃燒室的體積，能夠有效提高燃燒室容熱強(qiáng)度。3、外火焰筒的前壁組件的切向橫槽和內(nèi)火焰筒主燃孔可在火焰筒內(nèi)形成多個(gè)小回流區(qū)，使得燃油在火焰筒內(nèi)的燃燒區(qū)能夠充分穩(wěn)定燃燒。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室，其特征在于，包括燃燒室機(jī)匣；固定在所述燃燒室機(jī)匣之上的供油組件，所述供油組件上設(shè)置有多個(gè)噴油孔；與所述燃燒室機(jī)匣固定連接的外火焰筒、內(nèi)火焰筒和高壓渦輪導(dǎo)向器，其中，所述外火焰筒的直徑大于所述內(nèi)火焰筒的直徑，所述外火焰筒的軸向長度大于所述內(nèi)火焰筒的軸向長度，且所述外火焰筒包括外火焰筒殼體和前壁組件，所述外火焰筒殼體上設(shè)有多個(gè)主燃孔、多個(gè)長條形摻混孔和多個(gè)圓形摻混孔，所述前壁組件上沿周向從所述前壁組件的圓心向外依次設(shè)有冷卻孔和切向槽縫；與所述多個(gè)噴油孔相對(duì)的甩油盤，所述噴油孔將燃油噴至所述甩油盤之上，其中，所述甩油盤具有多個(gè)徑向噴油孔且所述甩油盤可高速旋轉(zhuǎn)以將燃油甩入由所述外火焰筒和內(nèi)火焰筒限定的火焰筒以對(duì)所述燃油進(jìn)行霧化；和點(diǎn)火器，所述點(diǎn)火器用于對(duì)所述火焰筒之中的燃油進(jìn)行點(diǎn)火。
2.如權(quán)利要求2所述的高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室，其特征在于，所述高壓渦輪導(dǎo)向器的入口設(shè)有空心葉片。
3.如權(quán)利要求1所述的高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室，其特征在于，所述內(nèi)火焰筒為波浪形。
4.如權(quán)利要求3所述的高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室，其特征在于，所述內(nèi)火焰筒上設(shè)有多個(gè)主燃孔和多個(gè)圓形摻混孔。
5.如權(quán)利要求3所述的高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室，其特征在于，當(dāng)所述環(huán)形燃燒室工作時(shí)，高壓空氣通過所述燃燒室機(jī)匣進(jìn)入燃燒室之后分為三個(gè)部分，第一部分通過所述外火焰筒的前壁組件上的冷卻孔和切向槽縫進(jìn)入所述火焰筒內(nèi)的主燃區(qū)，第二部分通過所述高壓渦輪導(dǎo)向器空心葉片進(jìn)入所述內(nèi)火焰筒的環(huán)腔，并通過所述內(nèi)火焰筒的主燃孔進(jìn)入所述火焰筒內(nèi)，第三部分通過所述外火焰筒的殼體上的主燃孔、長條形摻混孔和圓形摻混孔進(jìn)入所述火焰筒內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室，其特征在于，在所述高壓空氣的第一部分和第二部分進(jìn)入火焰筒與所述甩油盤霧化后的燃油進(jìn)行摻混后，所述點(diǎn)火器對(duì)燃油進(jìn)行點(diǎn)火。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高容熱強(qiáng)度的小尺寸環(huán)形燃燒室，包括燃燒室機(jī)匣；固定在所述燃燒室機(jī)匣之上的供油組件；與所述燃燒室機(jī)匣固定連接的外火焰筒、內(nèi)火焰筒和高壓渦輪導(dǎo)向器；甩油盤；和點(diǎn)火器。該環(huán)形燃燒室采用甩油盤式的折流燃燒室，采用徑向燃燒的方式，從而可以減小燃燒室的軸向尺寸，縮小燃燒室體積，有效提高燃燒室的容熱強(qiáng)度。
文檔編號(hào)F23R3/52GK102384489SQ20111017763
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者于錦峰, 周玉珍, 王云雷 申請(qǐng)人:北京動(dòng)力機(jī)械研究所