用于火焰筒的套筒以及火焰筒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于火焰筒的套筒以及火焰筒。
【背景技術(shù)】
[0002]燃燒室是燃氣輪中用于組織燃料發(fā)生燃燒反應的部件，也是決定發(fā)動機壽命和可靠性的關(guān)鍵部件之一?；鹧嫱沧鳛槿紵抑杏糜诎才艆⒓尤紵?、摻混和冷卻空氣的組件，其在高溫、劇烈震動和熱沖擊等惡劣條件下工作要承受很大的熱應力、蠕變應力和疲勞應力，所以常常會產(chǎn)生裂紋、變形、掉塊、燒蝕、脫焊和腐蝕等故障，火焰筒是燃燒室故障率最高的組件，因而燃燒室的壽命和可靠性主要取決于火焰筒的壽命和可靠性。
[0003]雙層壁(double wall)冷卻結(jié)構(gòu)是一種可以同時引入兩種或幾種基本的冷卻方式的冷卻結(jié)構(gòu)，其中沖擊-發(fā)散冷卻形式是通過與雙層壁結(jié)構(gòu)相結(jié)合的一種高效冷卻方式，通過沖擊冷卻(impingement cooling,沖擊冷卻是指通過高速氣流沖擊壁面來降低壁面溫度的方式)、發(fā)散冷卻(effus1n cooling)來提高冷卻效率。
[0004]采用沖擊-發(fā)散冷卻的雙層壁火焰筒在燃燒室內(nèi)的具體實現(xiàn)形式如圖1所示，火焰筒包括承力殼體I和浮動瓦塊2，承力殼體I和浮動瓦塊2形成了外、內(nèi)兩層結(jié)構(gòu)，其中外層的承力殼體I采用整環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)層的浮動瓦塊2通過螺釘與承力殼體I連接。若干塊浮動瓦塊2拼接形成整環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0005]如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)中沖擊-多斜孔發(fā)散冷卻結(jié)構(gòu)中，外層的承力殼體上分布著垂直于內(nèi)層壁面的沖擊孔3 ;內(nèi)層的浮動瓦塊與熱燃氣接觸，浮動瓦塊上密集分布著多斜孔4。燃燒室工作時，冷卻氣流通過沖擊孔3形成高速氣流沖擊浮動瓦塊后由多斜孔4流出，在浮動瓦塊內(nèi)側(cè)形成冷卻氣膜毯。
[0006]出于組織燃燒的需要或者為了調(diào)節(jié)燃燒室出口溫度分布，通常在火焰筒的筒狀本體(簡稱:筒體)上開設了一定數(shù)量的摻混孔(摻混孔英文可以譯為dilut1n hole或mixing hole) 5以引入摻混氣流。在火焰筒的雙層壁冷卻結(jié)構(gòu)(簡稱:雙層壁結(jié)構(gòu))中，為了將摻混氣流和冷卻用氣分開，需要在摻混孔處增加一個如圖2和圖3所示摻混套筒(sleeve)6。
[0007]本申請人發(fā)現(xiàn):現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下技術(shù)問題:
[0008]由于現(xiàn)有技術(shù)中火焰筒的雙層壁結(jié)構(gòu)存在大孔(例如:摻混孔)，大孔引入的摻混氣流會導致浮動瓦塊熱側(cè)壁面冷卻氣膜毯被破壞，從而造成大孔下游存在如圖2所示局部高溫區(qū)域7，影響了火焰筒雙層壁結(jié)構(gòu)中內(nèi)層壁(圖2所示為浮動瓦塊)使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的其中一個目的是提出一種用于火焰筒的套筒以及設置該用于火焰筒的套筒的火焰筒，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在火焰筒的內(nèi)層壁使用壽命較低的技術(shù)問題。本發(fā)明優(yōu)選技術(shù)方案所能產(chǎn)生的諸多技術(shù)效果詳見下文闡述。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
[0011]本發(fā)明實施例提供的用于火焰筒的套筒，包括筒狀本體以及呈片狀或板狀的擋流部，其中:
[0012]所述筒狀本體的一個端口形成進流端口，所述筒狀本體的另一個端口形成出流端P ；
[0013]所述擋流部固定設置在所述出流端口處，且所述擋流部沿所述筒狀本體內(nèi)流體流出的方向延伸出所述出流端口的部分區(qū)域。
[0014]在一個優(yōu)選或可選地實施例中，所述擋流部還連接有導流部，所述導流部沿背離所述筒狀本體內(nèi)流體的方向延伸出所述筒狀本體的外表面。
[0015]在一個優(yōu)選或可選地實施例中，所述擋流部、所述導流部與所述筒狀本體三者為一體式結(jié)構(gòu)；
[0016]或者，所述擋流部與所述導流部兩者為一體式結(jié)構(gòu)，且所述擋流部與所述筒狀本體固定連接；
[0017]或者，所述擋流部與所述導流部固定連接，且所述擋流部與所述筒狀本體兩者為一體式結(jié)構(gòu)；
[0018]或者，所述擋流部與所述導流部兩者固定連接，且所述擋流部與所述筒狀本體兩者固定連接。
[0019]在一個優(yōu)選或可選地實施例中，所述擋流部背離所述筒狀本體內(nèi)流體的表面與所述筒狀本體的外表面平滑連接；所述擋流部與所述導流部兩者的連接處設置有倒角或圓角。
[0020]在一個優(yōu)選或可選地實施例中，所述導流部延伸出所述筒狀本體的外表面的方向與所述筒狀本體內(nèi)流體流出的方向相垂直。
[0021]在一個優(yōu)選或可選地實施例中，所述擋流部以及所述導流部兩者各自的截面中垂直于所述筒狀本體內(nèi)流體流出的方向的截面的外輪廓和/或內(nèi)輪廓的形狀為曲線。
[0022]在一個優(yōu)選或可選地實施例中，所述筒狀本體為圓形或橢圓形筒體，所述曲線為弧線，且所述弧線的中點位于所述筒狀本體的中軸線上。
[0023]在一個優(yōu)選或可選地實施例中，所述弧線為半圓弧線。
[0024]在一個優(yōu)選或可選地實施例中，所述擋流部在所述筒狀本體內(nèi)流體流出的方向上延伸出所述出流端口的尺寸為0.5mm-5.0mm ；
[0025]所述導流部在背離所述筒狀本體內(nèi)流體的方向延伸出所述筒狀本體的外表面的尺寸為Imm-1Omm ；
[0026]所述筒狀本體、所述擋流部與所述導流部三者的厚度相一致且均為0.5mm-3.0mm。
[0027]本發(fā)明實施例提供的火焰筒，包括雙層壁結(jié)構(gòu)以及本發(fā)明任一技術(shù)方案提供的用于火焰筒的套筒，其中:
[0028]所述雙層壁結(jié)構(gòu)包括外層壁以及與所述外層壁之間存在間隙的內(nèi)層壁，所述外層壁上設置有沖擊孔，所述內(nèi)層壁上設置有多斜孔，且所述外層壁以及所述內(nèi)層壁各自均設置有外氣導入孔；
[0029]所述筒狀本體依次貫穿所述外層壁以及所述內(nèi)層壁各自的所述外氣導入孔，且所述筒狀本體與所述雙層壁結(jié)構(gòu)固定連接；
[0030]所述擋流部位于所述外氣導入孔之外；
[0031]所述內(nèi)層壁上的所述外氣導入孔的孔壁上設置有至少一條引流槽，所述引流槽與所述筒狀本體的外表面形成引流通孔；和/或，所述內(nèi)層壁上接近所述外氣導入孔的孔壁的區(qū)域設置有至少一個引流通孔；
[0032]所述外層壁以及所述內(nèi)層壁之間的間隙通過所述引流通孔與所述火焰筒的燃燒區(qū)相連通。
[0033]在一個優(yōu)選或可選地實施例中，所述外氣導入孔為摻混孔，所述引流通孔的孔徑為 0.3mm — 1.5mm0
[0034]在一個優(yōu)選或可選地實施例中，所述擋流部還連接有導流部，所述導流部沿背離所述筒狀本體內(nèi)流體的方向延伸出所述筒狀本體的外表面；
[0035]所述引流通孔的出流端口朝向所述導流部，所述擋流部以及所述導流部能使所述引流通孔流出的冷卻氣體與所述多斜孔流出的冷卻氣體一并在所述內(nèi)層壁接近所述火焰筒的燃燒區(qū)的表面上形成冷卻膜毯。
[0036]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明實施例至少可以產(chǎn)生如下技術(shù)效果:
[0037]由于本發(fā)明實施例提供的用于火焰筒的套筒的出流端口處設置有擋流部，且擋流部沿筒狀本體內(nèi)流體流出的方向延伸出出流端口的部分區(qū)域，當將該套筒應用于火焰筒的雙層壁結(jié)構(gòu)上的外氣導入孔(例如摻混孔)上時，由于擋流部位于外氣導入孔之外，因此可以避免由外氣導入孔進入的氣流(例如摻混氣流)對套筒下游的內(nèi)層壁的熱側(cè)(接近火焰筒的燃燒區(qū)的一側(cè))壁面上的氣膜毯造成破壞，降低了由外氣導入孔進入的氣流對內(nèi)層壁的冷卻效果造成的影響，提高了內(nèi)層壁乃至整個火焰筒的使用壽命。
[0038]另外，引流通孔可以將外層壁以及內(nèi)層壁之間的間隙內(nèi)的一部分冷卻氣流引入套筒下游的內(nèi)層壁的熱側(cè)壁面，從而一定程度上避免了套筒下游的內(nèi)層壁出現(xiàn)局部高溫的現(xiàn)象，更為有效地提高了內(nèi)層壁乃至整個火焰筒的使用壽命，更為徹底地解決了現(xiàn)有技術(shù)存在火焰筒的內(nèi)層壁使用壽命較低的技術(shù)問題。
[0039]除此之外，引流通孔引入的冷卻氣流經(jīng)過了套筒的外表面或者接近套筒外表面，對套筒、擋流部也可以起到較為理想的沖擊冷卻作用(優(yōu)選方案中還可以對增加的導流部起到?jīng)_擊冷卻的作用)，所以也提高了套筒的使用壽命。
【附圖說明】
[0040]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0041]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中燃燒室內(nèi)安裝有摻混套筒的火焰筒的雙層壁的局部結(jié)構(gòu)的剖視意圖；
[0043]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中摻混套筒的立體結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0044]圖4為安裝