[發明專利]帶有改進的進氣道的渦輪機燃燒室

有效

• 申請號: 201080034969.0
• 申請日: 2010-08-02
• 公開（公告）號: CN102472492A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 丹尼斯·吉恩·莫里斯·桑德里斯
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: F23R3/06
• 分類號: F23R3/06;F23R3/50;F23J15/00
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 萬學堂;劉廣新

技術領域

本發明涉及渦輪機領域，諸如飛機渦輪機，而且，特別涉及渦輪機環形燃燒室。

背景技術

渦輪機包括至少一個位于燃燒室出口處的渦輪，以便從該燃燒室噴入的主燃氣流中提取能量，并驅動位于燃燒室上游的壓氣機，向該燃燒室提供壓縮空氣。

渦輪機的燃燒室一般包括兩個同軸環形壁，分別為徑向內壁和徑向外壁，環形壁圍繞燃燒室軸線，沿渦輪機內主燃氣流的流動方向，從上游向下游延伸，并通過燃燒室背部的環形端壁在上游端彼此相連，而環形端壁圍繞上述軸線呈大體徑向延伸。這種環形端壁上裝有一排環形布置的噴油系統，這些系統有規律地分布在該軸線的周圍，從而將空氣和燃油引入燃燒室。

每個噴油系統一般包括支撐燃油噴頭的裝置，該裝置上安裝有噴射空氣和在燃燒室內以細油滴形式霧化燃油的氣動力裝置。

運行時，這種類型的噴油系統一般會產生一層空氣和燃油的混合物，圍繞噴油系統中心軸線呈普通錐體形狀。特別是，最大燃油濃度位于截頭圓錐體部位，其頂端大致位于噴油系統的入口處，呈現的半錐角在大約30和40°之間。該層混合物的形狀在發動機低速到全油門速度的正常運轉速度時保持大體不變。

燃燒室一般分為上游內部區域，通常稱之為主燃區，和下游內部區域，通常稱之為摻混區。

燃燒室的主燃區用來按大體化學計量比燃燒空氣-燃油混合物。為此，空氣不僅是通過噴射系統而且通過第一類進氣道---通常稱之為主進氣道---被噴入該區域，該進氣道是通過燃燒室主燃區周圍的環形壁而形成的。

摻混區設計成可對主燃區燃燒形成的燃氣進行稀釋和冷卻，并賦予這些燃氣流一個最佳熱剖面，目的是讓其流入位于燃燒室下游的渦輪中。為此，燃燒室的環形壁包括第二類進氣道，通常稱之為摻混進氣道。

顯然，燃燒室的特性取決于燃燒室主燃區內的燃燒質量。

而且，已知類型的燃燒室內，空氣-燃油混合物通常在主燃區內的停留時間都很短，不足以實現完全燃燒。

此外，從燃燒室排出的燃氣的溫度剖面也很不均勻，與這些燃燒室相連的渦輪無法達到最佳工作狀態。顯然，這都是因為這些燃燒室主燃區內燃油濃度的不均勻性所致。

發明內容

顯然，本發明的一個目的是提供一種針對這些問題的簡單、經濟和有效的解決方案。

為此，本發明提出了一種渦輪機的燃燒室，包括安裝有噴油系統的環形端壁，這些噴油系統有規律地分布在燃燒室縱軸周圍，每個噴油系統都有一個中央燃油排放軸線，其中，燃燒室還包括兩個同軸環形壁，分別為內壁和外壁，彼此通過端壁連接，并包括多個進氣道，這些進氣道在至少一個環形壁上形成并向相對于燃燒室軸線的外部徑向打開。根據本發明，多個進氣道包括第一種類型的進氣道，該類進氣道的形狀是這樣的，即在相應投影平面上的每個進氣道的正交投影穿過距所述進氣道最近處的噴油系統的中央軸線，并垂直于共同穿過所述中央軸線和燃燒室縱軸的相應軸向平面，該正交投影帶有一個上游邊緣，從下游看去，該邊緣呈凸狀。

從上游看去，第一種類型進氣道的形狀可以使所噴入空氣流的上游前部因這些進氣道而呈現一種大體凹入形狀，這使得在燃燒室內從上游向下游流動的燃氣產生一種反射屏障效應。

這有助于這些燃氣的再循環，改進燃燒室內發生的燃燒反應，并因此而提高燃燒室的性能，并可使燃燒室排放的燃氣溫度更均勻。

此外，還可以減少燃燒室同軸壁的進氣道的數量和/或整體面積。

接下來，每個進氣道都與該進氣道最近處的噴油系統相聯，或者，如果二者之間距離相等時，每個進氣道與距兩個噴油系統最近的兩個噴油系統相聯。

在本發明的最佳實施例中，第一種類型每個進氣道正交投影的上游邊緣為半橢圓形狀。特別是，這種上游邊緣的形狀為半圓形。

作為另一種方式，這種上游邊緣為折線的形狀。

第一種類型的進氣道優選形狀為，每個進氣道的正交投影還帶有一種下游邊緣，從下游看去，該邊緣呈現凸狀。

這樣，進氣道的面積減少了，因此，進氣道噴入的空氣流量會濃縮，不會明顯降低這種氣流所造成的反射屏障效應，從而更有效地利用了經由這些進氣道而噴入的空氣。

在本發明最佳實施例中，上述下游邊緣呈半橢圓形狀。與上游邊緣一樣，具體來講，這種邊緣的形狀為半圓形。

作為另一種方式，這種上游邊緣也可以為折線形狀。

在本發明的最佳實施例中，第一種類型的每個進氣道投影的上游和下游邊緣都是同心的。

有利的是，第一種類型的進氣道可以包括圍繞燃燒室上游區而形成的主進氣道，通常稱之為主燃區。