用于渦輪機(jī)燃燒室的環(huán)形壁,用于渦輪機(jī)的環(huán)形燃燒室和渦輪機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及例如安裝在飛機(jī)上的渦輪機(jī)的渦輪機(jī)的環(huán)形燃燒室領(lǐng)域。
[0002]其更具體地涉及在這些燃燒室的同軸環(huán)形壁內(nèi)形成的冷卻空氣進(jìn)氣孔，以沿這些壁的熱內(nèi)表面形成新鮮空氣膜。
【背景技術(shù)】
[0003]渦輪機(jī)包括位于燃燒室出口的至少一個(gè)渦輪，以從由該燃燒室噴射的發(fā)動機(jī)柱流提取能量，以及驅(qū)動位于燃燒室上游側(cè)并提供高壓空氣到該腔室的壓縮機(jī)。
[0004]附圖1示出了渦輪機(jī)燃燒室10的通常示例，包括圍繞燃燒室的軸線18，從上游朝下游方向沿渦輪機(jī)內(nèi)的發(fā)動機(jī)柱流的流動方向16延伸的兩個(gè)同軸環(huán)形壁，具體為徑向內(nèi)壁12和徑向外壁14。這兩個(gè)同軸環(huán)形壁12和14通過在上述軸線18附近大致徑向地延伸的環(huán)形腔室端壁20彼此連接在它們的上游端。該環(huán)形室側(cè)壁20配備有在軸線18附近分布以承載進(jìn)入燃燒室的進(jìn)氣口的噴射系統(tǒng)22以及沿噴射軸線23的燃油噴射。
[0005]通常，燃燒室包括通常被稱為主區(qū)域的上游內(nèi)部區(qū)域24，以及通常被稱為稀釋區(qū)域的下游內(nèi)部區(qū)域26。
[0006]主區(qū)域24用于空氣和燃料混合物的燃燒并且不僅通過噴射系統(tǒng)22，還通過經(jīng)常被稱為“主孔”，在同軸壁12和14內(nèi)在主區(qū)域24周圍的腔室形成的進(jìn)氣孔28被供給有空氣，并且分布在一個(gè)或多個(gè)環(huán)形行內(nèi)。
[0007]稀釋區(qū)域26用于燃燒氣體的稀釋和冷卻以及在該氣流上應(yīng)用最佳熱剖面用于其通過道被安裝在燃燒室下游側(cè)上的渦輪。當(dāng)前被稱為“稀釋孔”的進(jìn)氣孔30的至少一行在燃燒室的同軸壁12和14內(nèi)，在從上述主孔28的下游形成。
[0008]在操作過程中，來自壓縮機(jī)出口 36的氣流34的一部分32供給噴射系統(tǒng)22而該氣流的另一部分38繞過燃燒室，在沿該腔室的同軸壁12和14下游方向流動以供給主孔28以及特別得稀釋孔30。
[0009]考慮到氣體在燃燒過程中達(dá)到的高溫，通常需要冷卻燃燒室的同軸環(huán)形壁12、14。
[0010]為了達(dá)到該目的，多穿孔技術(shù)是一種已知方法，包括在燃燒室的同軸壁12、14的一些區(qū)域內(nèi)提供多個(gè)冷卻孔或微穿孔。這些小孔的直徑通常在0.3毫米和0.8毫米之間，例如等于0.6毫米。這些冷卻孔通常具有相對于壁的法線的傾斜空氣噴射軸線。繞過這種燃燒室的一些相對冷氣流38可通過這些冷卻孔穿透它們，并沿同軸壁12和14的內(nèi)表面形成相對冷空氣膜。
[0011]這種冷卻孔可被配置成在從上游到下游方向的大致軸向平面內(nèi)噴射冷卻空氣。
[0012]然而，該結(jié)構(gòu)并不總是導(dǎo)致燃燒室壁的優(yōu)化冷卻效率，特別是因?yàn)槔鋮s空氣在燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間太短。
[0013]此外，經(jīng)驗(yàn)表明，通過沿這種冷卻孔的每個(gè)縱向行的噴射空氣所形成的喚醒導(dǎo)致燃燒室有關(guān)壁的有效熱防護(hù)，但在這種冷卻孔的這兩個(gè)縱向行之間的冷卻空氣過早地與燃燒氣體混合，并且不能給出該壁的最佳熱保護(hù)。因此，煙灰沉積物的蹤跡通?？稍谝呀?jīng)操作一段時(shí)間的燃燒室的壁上，在冷卻孔的縱向行之間觀察到。
[0014]增加在燃燒室內(nèi)冷卻空氣的停留時(shí)間的另一種已知解決方案包括使用冷卻孔被配置成在該腔室內(nèi)沿與燃燒氣體流大致正交的方向噴射冷卻空氣。這種解決方案還可進(jìn)一步誘導(dǎo)靠近燃燒室壁的燃燒氣體流分裂，這也對該壁的熱保護(hù)是有利的。
[0015]然而，也可以看到，冷卻空氣與燃燒氣體在這種冷卻孔的兩個(gè)連續(xù)圓周行之間過早混合，并且不能提供對壁的最佳熱保護(hù)。因此，煙灰沉積物的蹤跡通?？稍诶鋮s孔的圓周行之間，在已經(jīng)操作一段時(shí)間的燃燒室的壁上觀察到。
[0016]此外，冷卻空氣沿與燃燒氣體流正交的方向的噴射可導(dǎo)致燃燒氣體繞燃燒室的縱軸線的回轉(zhuǎn)。這種回轉(zhuǎn)通常不需要考慮被布置在燃燒室出口的葉片的外形。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0017]具體地，本實(shí)用新型的目的是對該問題提供一種簡單、經(jīng)濟(jì)和高效的解決方案，同時(shí)避免大部分上述缺點(diǎn)。
[0018]為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，本實(shí)用新型公開了一種渦輪機(jī)燃燒室的環(huán)形壁，包括冷卻孔，通過該冷卻孔冷卻空氣可循環(huán)通過該環(huán)形壁，每個(gè)都具有被定向?yàn)榕c環(huán)形壁的縱軸線正交的空氣噴射軸線。
[0019]冷卻孔被分布到被定向在從外表面遠(yuǎn)到所述環(huán)形壁的內(nèi)表面的第一圓周方向內(nèi)的冷卻孔的第一環(huán)形行，以及被定向在與第一圓周方向相對的從外表面遠(yuǎn)到所述環(huán)形壁的內(nèi)表面的第二圓周方向內(nèi)的冷卻孔的第二環(huán)形行。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型，冷卻孔的第一環(huán)形行和第二環(huán)形行沿所述環(huán)形壁交替地布置。
[0021]冷卻孔的第一環(huán)形行和第二環(huán)形行用于噴射沿相反方向，換句話說以反向回轉(zhuǎn)方式周向循環(huán)的冷卻氣流。
[0022]在設(shè)置有所述環(huán)形壁的燃燒室中，由于這些氣流而被應(yīng)用到燃燒氣體的回轉(zhuǎn)驅(qū)動效果往往抵消，使得本實(shí)用新型在很大程度上在這些燃燒氣體內(nèi)側(cè)避免了誘導(dǎo)的整體回轉(zhuǎn)組分。因此根據(jù)該燃燒室的通常結(jié)構(gòu)，這些燃燒氣體在燃燒室出口的回轉(zhuǎn)可能為零或它可能等于這些氣體在缺乏冷卻孔中具有的回轉(zhuǎn)。在這兩種情況下，從而優(yōu)化了在燃燒室的出口處被布置在葉片上的燃燒氣體的入射角。
[0023]此外，在相對的圓周方向內(nèi)循環(huán)的冷卻空氣流之間的相互作用改善了該冷卻空氣的擴(kuò)散，以及因此環(huán)形壁的冷卻的均勻性。因此減小了在操作過程中形成的環(huán)形壁內(nèi)較熱區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)。
[0024]最后，冷卻空氣沿與環(huán)形壁的縱軸線正交的方向的噴射可以本身已知的方式增加該冷卻空氣在燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間，因此提高了冷卻該環(huán)形壁的冷卻效率。
[0025]本實(shí)用新型因此通常提高了環(huán)形壁的可靠性和壽命，同時(shí)減少了維護(hù)成本。
[0026]該描述還公開了一種結(jié)構(gòu)，其中冷卻孔的第一環(huán)形行和第二環(huán)形行被分布到第一組內(nèi)，所述第一組每個(gè)都包括連續(xù)冷卻孔的至少兩個(gè)第一環(huán)形行，以及被分布到第二組內(nèi)，所述第二組包括連續(xù)冷卻孔的至少兩個(gè)第二環(huán)形行，第一組和第二組沿環(huán)形壁交替地布置。
[0027]通常，在每個(gè)環(huán)形行內(nèi)的冷卻孔有利地從在冷卻孔的連續(xù)環(huán)形行內(nèi)的冷卻孔圓周地偏移，使得所有冷卻孔交錯。
[0028]此外，環(huán)形壁優(yōu)選地包括完全相同數(shù)目的冷卻孔的第一環(huán)形行和第二環(huán)形行。
[0029]本實(shí)用新型還涉及一種渦輪機(jī)的環(huán)形燃燒室，包括通過環(huán)形腔室端壁彼此連接的兩個(gè)同軸環(huán)形壁(內(nèi)壁和外壁)，其中，所述同軸環(huán)形壁的至少一個(gè)是以上公開類型的壁。
[0030]最后，本實(shí)用新型涉及一種渦輪機(jī)，包括以上公開類型的環(huán)形燃燒室。
【附圖說明】
[0031]在參考附圖，閱讀作為非限制性示例給出的以下描述后，將更好地理解本實(shí)用新型，以及本實(shí)用新型的其他細(xì)節(jié)、優(yōu)點(diǎn)和特征將變得清晰，其中: