專利名稱：短環(huán)回流燃燒室火焰筒的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及燃氣輪機燃燒室領域，特別地，涉及一種短環(huán)回流燃燒室火焰筒。
背景技術：
隨著高性能航空發(fā)動機技術的快速發(fā)展，對發(fā)動機也提出了更高的要求，如提高推重比、降低研制費用等。而提高渦輪進口溫度(燃燒室出口溫度)以提高單位推力是提高推重比最直接和最有效的方法。因此，燃燒室部件設計將向高溫升燃燒的方向發(fā)展。如圖I所示，燃燒室火焰筒包括由外環(huán)3和內環(huán)4組成的火焰筒筒體I以及火焰筒頭部2，火焰筒頭部2上裝設有若干個旋流器9。燃燒室火焰筒是燃油和空氣摻混并燃燒的腔體，目前國內中小型燃氣輪機所使用的回流燃燒室火焰筒沿軸向可依次劃分為主燃
區(qū)5、中間區(qū)6和摻混區(qū)7三個部分。主燃區(qū)5是火焰筒頭部2至主燃孔的一段空間，是燃油和空氣混合燃燒的區(qū)域，空氣通過主燃孔進入到火焰筒，與進入火焰筒的霧化燃油混合后燃燒；中間區(qū)6是火焰筒主燃孔至中間孔的空間，也被稱作補燃區(qū)，空氣從中間孔進入到火焰筒，與在主燃區(qū)5未完全燃燒的燃油進一步混合后燃燒。主燃區(qū)5和中間區(qū)6統(tǒng)稱為燃燒區(qū)。摻混區(qū)7是空氣與燃氣混合的區(qū)域，其作用是調整燃燒室的出口溫度分布，空氣從摻混孔進入火焰筒，與燃氣混合以降低火焰筒出口的燃氣溫度，使燃燒室火焰筒出口溫度滿足發(fā)動機的設計要求。這種火焰筒的軸向長度長、表面積大。這類燃燒室的溫升都較低，因為更高的溫升就意味著更多的空氣參與燃燒，而用于火焰筒壁面冷卻的空氣就會隨之減少，也就無法滿足火焰筒壁面冷卻的要求。

實用新型內容本實用新型目的在于提供一種結構簡單、筒體軸向長度短、表面積小，能適用于高溫升燃燒的回流燃燒室火焰筒，以解決現(xiàn)有回流燃燒室火焰筒軸向長度長、表面積大使得燃燒室的溫升較低的技術問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種回流燃燒室火焰筒，包括由外環(huán)和內環(huán)組成的火焰筒筒體以及火焰筒頭部，所述外環(huán)和所述內環(huán)為同軸的圓筒且所述外環(huán)套設在所述內環(huán)外并通過所述火焰筒頭部連接固定，所述火焰筒頭部上裝設有旋流器，其特征在于，所述外環(huán)由外環(huán)主燃段和外環(huán)摻混段首尾相接而成，所述內環(huán)由內環(huán)主燃段和內環(huán)摻混段首尾相接而成，所述外環(huán)主燃段、內環(huán)主燃段及所述火焰筒頭部共同圍設成一與所述旋流器連通的主燃區(qū)，所述外環(huán)摻混段與所述內環(huán)摻混段之間隔空形成一與所述主燃區(qū)連通的摻混區(qū)。作為本實用新型的進一步改進所述外環(huán)主燃段上沿周向開設有多個外環(huán)主燃孔；所述外環(huán)摻混段上沿周向開設有多個外環(huán)摻混孔；所述內環(huán)主燃段上沿周向開設有多個內環(huán)主燃孔；所述內環(huán)摻混段上沿周向開設有多個內環(huán)摻混孔。[0009]所述外環(huán)主燃段與所述火焰筒頭部連接處、所述外環(huán)主燃段與所述外環(huán)摻混段連接處、以及所述外環(huán)摻混段的尾部均沿周向開設有多個外環(huán)氣膜孔；所述內環(huán)主燃段與所述火焰筒頭部連接處、所述內環(huán)主燃段與所述內環(huán)摻混段連接處以及所述內環(huán)摻混段的尾部均沿周向開設有多個內環(huán)氣膜孔。所述火焰筒頭部內側設有冷卻片。所述主燃區(qū)在所述旋流器安裝處的軸截面為梯形，所述梯形的長邊朝向所述旋流器；所述摻混區(qū)在所述旋流器安裝處的軸截面為梯形，所述梯形的長邊朝向所述主燃區(qū)。所述梯形為直角梯形。本實用新型具有以下有益效果I、本實用新型的短環(huán)回流燃燒室火焰筒，火焰筒筒體采用兩段式連接，燃燒區(qū)僅由主燃區(qū)和摻混區(qū)組成，可縮短筒體軸向長度，結構簡單、表面積小，能適用于高溫升的燃·燒室。2、本實用新型的短環(huán)回流燃燒室火焰筒，通過開設的外環(huán)主燃孔、外環(huán)摻混孔、內環(huán)主燃孔、內環(huán)摻混孔、外環(huán)氣膜孔以及內環(huán)氣膜孔的位置，并在實際使用時根據(jù)發(fā)動機的型號和要求進行孔徑和數(shù)量的具體組合，配合旋流器，可保證主燃區(qū)的霧化燃油和空氣能夠充分混合并完全燃燒，且出口溫度能滿足發(fā)動機的要求。3、本實用新型的短環(huán)回流燃燒室火焰筒，主燃區(qū)和摻混區(qū)的軸截面設置為直角梯形，可便于外環(huán)和內環(huán)的生產加工。除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本實用新型還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中圖I是現(xiàn)有技術的回流燃燒室火焰筒的旋流器安裝處的剖面結構示意圖；圖2是本實用新型優(yōu)選實施例的短環(huán)回流燃燒室火焰筒的結構示意圖；圖3是本實用新型優(yōu)選實施例的短環(huán)回流燃燒室火焰筒的旋流器安裝處的剖面結構示意圖。圖例說明I、火焰筒筒體；2、火焰筒頭部；3、外環(huán)；301、外環(huán)主燃段；302、外環(huán)摻混段；303、外環(huán)主燃孔；304、外環(huán)摻混孔；305、外環(huán)氣膜孔；4、內環(huán)；401、內環(huán)主燃段；402、內環(huán)摻混段;403、內環(huán)主燃孔;404、內環(huán)摻混孔;405、內環(huán)氣膜孔;5、主燃區(qū)；6、中間區(qū)；7、摻混區(qū)；8、冷卻片；9、旋流器。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。參見圖2、圖3，本實用新型的回流燃燒室火焰筒，包括由外環(huán)3和內環(huán)4組成的火焰筒筒體I以及火焰筒頭部2，外環(huán)3和內環(huán)4為同軸的圓筒且外環(huán)3套設在內環(huán)4外并通過火焰筒頭部2連接固定，火焰筒頭部2上裝設有旋流器9，外環(huán)3由外環(huán)主燃段301和外環(huán)摻混段302首尾相接而成，內環(huán)4由內環(huán)主燃段401和內環(huán)摻混段402首尾相接而成，夕卜環(huán)主燃段301、內環(huán)主燃段401及火焰筒頭部2共同圍設成一與旋流器9連通的主燃區(qū)5，外環(huán)摻混段302與內環(huán)摻混段402之間隔空形成一與主燃區(qū)5連通的摻混區(qū)7。本實施例中，參見圖3，外環(huán)主燃段301上沿周向開設有多個外環(huán)主燃孔303 ;外環(huán)摻混段302上沿周向開設有多個外環(huán)摻混孔304 ;內環(huán)主燃段401上沿周向開設有多個內環(huán)主燃孔403 ;內環(huán)摻混段402上沿周向開設有多個內環(huán)摻混孔404。外環(huán)主燃段301與火焰筒頭部2連接處、外環(huán)主燃段301與外環(huán)摻混段302連接處、以及外環(huán)摻混段302的尾部均沿周向開設有多個外環(huán)氣膜孔305 ;內環(huán)主燃段401與火焰筒頭部連接處、內環(huán)主燃段401與內環(huán)摻混段402連接處以及內環(huán)摻混段402的尾部均沿周向開設有多個內環(huán)氣膜孔405。外環(huán)主燃孔303、外環(huán)摻混孔304、內環(huán)主燃孔403、內環(huán)摻混孔404、外環(huán)氣膜孔305以及內環(huán)氣膜孔405，需在實際使用時根據(jù)發(fā)動機的型號和要求進行孔徑和數(shù)量的具體組合，配合恰當型號的旋流器9，可保證主燃區(qū)5的霧化燃油和空氣能夠充分混合并完全燃燒，且 出口溫度能滿足發(fā)動機的要求。本實施例中，參見圖3，火焰筒頭部2內側設有冷卻片8。主燃區(qū)5在旋流器9安裝處的軸截面為直角梯形，梯形的長邊朝向旋流器9 ;摻混區(qū)7在旋流器9安裝處的軸截面為梯形，梯形的長邊朝向主燃區(qū)5，可便于外環(huán)3和內環(huán)4的生產加工。綜上，本實用新型的短環(huán)回流燃燒室火焰筒，火焰筒筒體I采用兩段式連接，取消了火焰筒的中間區(qū)6，縮短了火焰筒的軸向長度，減少了火焰筒壁面冷卻氣量，解決了燃燒與冷卻“相互爭氣”的矛盾。該結構火焰筒相對于現(xiàn)有的回流燃燒室火焰筒，結構簡單、筒體軸向長度短、表面積小、重量輕且能滿足高溫升燃燒的要求。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種短環(huán)回流燃燒室火焰筒，包括由外環(huán)(3)和內環(huán)(4)組成的火焰筒筒體(I)以及火焰筒頭部(2 )，所述外環(huán)(3 )和所述內環(huán)(4 )為同軸的圓筒且所述外環(huán)(3 )套設在所述內環(huán)(4 )外并通過所述火焰筒頭部(2 )連接固定，所述火焰筒頭部(2 )上裝設有旋流器(9 )，其特征在于， 所述外環(huán)(3)由外環(huán)主燃段(301)和外環(huán)摻混段(302)首尾相接而成，所述內環(huán)(4)由內環(huán)主燃段(401)和內環(huán)摻混段(402)首尾相接而成，所述外環(huán)主燃段(301)、內環(huán)主燃段(401)及所述火焰筒頭部(2)共同圍設成一與所述旋流器(9)連通的主燃區(qū)(5)，所述外環(huán)摻混段(302)與所述內環(huán)摻混段(402)之間隔空形成一與所述主燃區(qū)(5)連通的摻混區(qū)(7)。
2.根據(jù)權利要求I所述的短環(huán)回流燃燒室火焰筒，其特征在于， 所述外環(huán)主燃段(301)上沿周向開設有多個外環(huán)主燃孔(303);所述外環(huán)摻混段(302)上沿周向開設有多個外環(huán)摻混孔(304)； 所述內環(huán)主燃段(401)上沿周向開設有多個內環(huán)主燃孔(403);所述內環(huán)摻混段(402)上沿周向開設有多個內環(huán)摻混孔(404 )。
3.根據(jù)權利要求2所述的短環(huán)回流燃燒室火焰筒，其特征在于， 所述外環(huán)主燃段(301)與所述火焰筒頭部(2 )連接處、所述外環(huán)主燃段(301)與所述外環(huán)摻混段(302)連接處、以及所述外環(huán)摻混段(302)的尾部均沿周向開設有多個外環(huán)氣膜孔(305)； 所述內環(huán)主燃段(401)與所述火焰筒頭部(2)連接處、所述內環(huán)主燃段(401)與所述內環(huán)摻混段(402)連接處以及所述內環(huán)摻混段(402)的尾部均沿周向開設有多個內環(huán)氣膜孔(405)。
4.根據(jù)權利要求3所述的短環(huán)回流燃燒室火焰筒，其特征在于，所述火焰筒頭部(2)內側設有冷卻片(8)。
5.根據(jù)權利要求I 4中任一項所述的短環(huán)回流燃燒室火焰筒，其特征在于，所述主燃區(qū)(5)在所述旋流器(9)安裝處的軸截面為梯形，所述梯形的長邊朝向所述旋流器(9);所述摻混區(qū)(7)在所述旋流器(9)安裝處的軸截面為梯形，所述梯形的長邊朝向所述主燃區(qū)(5)。
6.根據(jù)權利要求5所述的短環(huán)回流燃燒室火焰筒，其特征在于，所述梯形為直角梯形。
專利摘要本實用新型公開了一種短環(huán)回流燃燒室火焰筒，包括由外環(huán)和內環(huán)組成的火焰筒筒體以及火焰筒頭部，外環(huán)和內環(huán)為同軸的圓筒且外環(huán)套設在內環(huán)外并通過火焰筒頭部連接固定，火焰筒頭部上裝設有旋流器，外環(huán)由外環(huán)主燃段和外環(huán)摻混段首尾相接而成，內環(huán)由內環(huán)主燃段和內環(huán)摻混段首尾相接而成，外環(huán)主燃段、內環(huán)主燃段及火焰筒頭部共同圍設成一與旋流器連通的主燃區(qū)，外環(huán)摻混段與內環(huán)摻混段之間隔空形成一與主燃區(qū)連通的摻混區(qū)。本實用新型具有結構簡單、筒體軸向長度短、表面積小的特點，能適用于高溫升燃燒。
文檔編號F23R3/42GK202709181SQ201220305299
公開日2013年1月30日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權日2012年6月27日
發(fā)明者曹俊, 宋閣, 嚴明超, 李迎春 申請人:中國航空動力機械研究所