CN120212539A 一種燃氣渦輪發(fā)動機的火焰筒、燃燒室及燃氣渦輪發(fā)動機_第1頁
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(19)國家知識產(chǎn)權(quán)局中國航發(fā)動研所趙鴻華劉逸博有限公司11594F02C3/14(2006.01)內(nèi)環(huán)壁的外表面和/或所述外環(huán)壁的外表面設(shè)置表面和/或外環(huán)壁的外表面的散熱面積。本發(fā)明的外表面面積(增加了散熱面積),從而提高了火2環(huán)壁(10)設(shè)置在外環(huán)壁(20)內(nèi),所述內(nèi)環(huán)壁(10)與外環(huán)壁(20)之壁(10)的外表面和/或所述外環(huán)壁(20)的外表面設(shè)置有凸臺結(jié)構(gòu)(30),所述凸臺結(jié)構(gòu)(30)2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃氣渦輪發(fā)動機的火焰筒,其特征在于,所述凸臺結(jié)構(gòu)(30)包括形狀不同的第一凸臺(31)和第二凸臺(32),所述第一凸臺(31)和第二凸臺(32)間3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燃氣渦輪發(fā)動機的火焰筒,其特征在于,所述第一凸臺(31)周向環(huán)繞設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)壁(10)的外表面和/或所述外環(huán)壁(20)的外表面;所述第二凸臺(32)為鋸齒形,所述第二凸臺(32)周向環(huán)繞設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)壁(10)的外表面和/或所第一凸臺(31)設(shè)置有第一內(nèi)腔(311),所述第一凸臺(31)還設(shè)置有使氣體進入所述第一內(nèi)腔(311)的第一進氣孔(312);進入所述第一內(nèi)腔(311)的氣體能通過第一發(fā)散孔(313)進入所述燃燒腔;和/或所述第二凸臺(32)設(shè)置有第二內(nèi)腔(321),所述第二凸臺(32)還設(shè)置有使氣體進入所述第二內(nèi)腔(321)的第二進氣孔(322);進入所述第二內(nèi)腔(321)的氣體能通設(shè)置有第一進氣孔(312)時,所述第一進氣孔(312)包括第一沖擊孔(3121)和第一小孔(3122),所述第一沖擊孔(3121)設(shè)置在所述第一凸臺(31)的頂壁,所述第一小孔(3122)設(shè)設(shè)置有第二進氣孔(322)時,所述第二進氣孔(322)包括第二沖擊孔(3221)和第二小孔(3222),所述第二沖擊孔(3221)設(shè)置在所述第二凸臺(32)的頂壁,所述第二小孔(3222)設(shè)3一種燃氣渦輪發(fā)動機的火焰筒、燃燒室及燃氣渦輪發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明屬于燃氣渦輪發(fā)動機領(lǐng)域,具體涉及一種燃氣渦輪發(fā)動機的火焰筒、燃燒室及燃氣渦輪發(fā)動機。背景技術(shù)[0002]燃氣渦輪發(fā)動機或稱燃氣輪機,是屬于熱機的一種發(fā)動機。燃氣輪機可以是一個廣泛的稱呼,基本原理大同小異,包括燃氣渦輪噴氣發(fā)動機等等都包含在內(nèi)。[0003]燃氣渦輪發(fā)動機包含壓氣機、燃燒室和渦輪機三大核心組件,燃燒室包括火焰筒,燃氣在火焰筒內(nèi)燃燒,所以需要火焰筒具有良好的散熱效果;火焰筒的散熱效果嚴(yán)重影響其燃燒效率和使用壽命,進而影響發(fā)動機的使用壽命。[0004]為了提高火焰筒和發(fā)動機的使用壽命,特提出本發(fā)明。發(fā)明內(nèi)容[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種燃氣渦輪發(fā)動機的火焰筒、燃燒室及燃氣渦輪發(fā)動機,本發(fā)明通過在火焰筒的外表面設(shè)計凸臺,增加了火焰筒的外表面面積(增加了散熱面積),從而提高了火焰筒的散熱效果和燃燒效果,具有提高火焰筒和發(fā)動機使用壽命的優(yōu)點。[0006]本發(fā)明包括如下技術(shù)方案:本發(fā)明第一方面提供了一種燃氣渦輪發(fā)動機的火焰筒,包括內(nèi)環(huán)壁和外環(huán)壁,所述內(nèi)環(huán)壁設(shè)置在外環(huán)壁內(nèi),所述內(nèi)環(huán)壁與外環(huán)壁之間形成燃燒腔;所述內(nèi)環(huán)壁的外表面和/或所述外環(huán)壁的外表面設(shè)置有凸臺結(jié)構(gòu),所述凸臺結(jié)構(gòu)用于增加內(nèi)環(huán)壁的外表面和/或外環(huán)壁的外表面的散熱面積。[0007]進一步地,所述凸臺結(jié)構(gòu)包括形狀不同的第一凸臺和第二凸臺,所述第一凸臺和第二凸臺間隔設(shè)置。[0008]進一步地,所述第一凸臺周向環(huán)繞設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)壁的外表面和/或所述外環(huán)壁的外表面;所述第二凸臺為鋸齒形,所述第二凸臺周向環(huán)繞設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)壁的外表面和/或所述外環(huán)壁的外表面;在火焰筒軸向,相鄰兩個第一凸臺之間連接有所述第二凸臺,相鄰兩個第二凸臺之間連接有第一凸臺。[0009]進一步地,所述內(nèi)環(huán)壁的外表面設(shè)置有凸臺結(jié)構(gòu)時,位于相鄰兩個第一凸臺之間在所述內(nèi)環(huán)壁上開設(shè)有散熱孔。[0010]進一步地,所述外環(huán)壁的外表面設(shè)置有凸臺結(jié)構(gòu)時,位于相鄰兩個第一凸臺之間在所述外環(huán)壁上開設(shè)有散熱孔;和/或所述內(nèi)環(huán)壁的外表面設(shè)置有凸臺結(jié)構(gòu)時,位于相鄰兩個第一凸臺之間在所述內(nèi)環(huán)壁上開設(shè)有散熱孔。[0011]進一步地,所述第一凸臺設(shè)置有第一內(nèi)腔,所述第一凸臺還設(shè)置有使氣體進入所述第一內(nèi)腔的第一進氣孔;進入所述第一內(nèi)腔的氣體能通過第一發(fā)散孔進入所述燃燒腔;和/或所述第二凸臺設(shè)置有第二內(nèi)腔,所述第二凸臺還設(shè)置有使氣體進入所述第二內(nèi)腔的4第二進氣孔;進入所述第二內(nèi)腔的氣體能通過第二發(fā)散孔進入所述燃燒腔。[0012]進一步地,在第一凸臺設(shè)置有第一進氣孔時,所述第一進氣孔包括第一沖擊孔和第一小孔,所述第一沖擊孔設(shè)置在所述第一凸臺的頂壁,所述第一小孔設(shè)置在所述第一凸臺的側(cè)壁。[0013]進一步地,在第二凸臺設(shè)置有第二進氣孔時,所述第二進氣孔包括第二沖擊孔和第二小孔,所述第二沖擊孔設(shè)置在所述第二凸臺的頂壁,所述第二小孔設(shè)置在所述第二凸臺的側(cè)壁。[0014]本發(fā)明第二方面提供了一種燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室,包括上述所述的火焰筒。[0015]本發(fā)明第三方面提供了一種燃氣渦輪發(fā)動機,包括依次連接的進氣道、壓氣機、上述所述的燃燒室和尾噴管。1、本發(fā)明通過在火焰筒的外表面設(shè)計凸臺,增加了火焰筒的外表面面積(增加了散熱面積),從而提高了火焰筒的散熱效果和燃燒效果,具有提高火焰筒和發(fā)動機使用壽命的優(yōu)點。[0017]2、本發(fā)明在常規(guī)發(fā)散冷卻火焰筒的基礎(chǔ)上,設(shè)計了凸臺結(jié)構(gòu),不僅增強了火焰筒的剛性;而且增加火焰筒外表面積,從而增強了外表面積換熱,從而使火焰筒壁面(內(nèi)環(huán)壁和/或外環(huán)壁)快速降溫;具有提高火焰筒和發(fā)動機使用壽命的優(yōu)點。[0018]3、本發(fā)明由于設(shè)置了凸臺結(jié)構(gòu),所以與在常規(guī)發(fā)散冷卻火焰筒相比,可以使火焰筒壁面(內(nèi)環(huán)壁和/或外環(huán)壁)減薄,不僅降低了火焰筒的重量,具有提高發(fā)動機功重比的優(yōu)[0019]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述,并且,部分地從說明書中變得顯而易見,或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。附圖說明[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0021]圖1為本發(fā)明實施例中一種燃氣渦輪發(fā)動機的火焰筒的結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為本發(fā)明實施例中外環(huán)壁的局部結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為本發(fā)明實施例中內(nèi)環(huán)壁局部結(jié)構(gòu)示意圖;圖4為本發(fā)明實施例中第一凸臺的剖視圖;圖5為圖4的A-A向剖視圖;圖6為本發(fā)明實施例中第二凸臺的剖視圖;圖7為圖6的B-B向剖視圖;一進氣孔,3121-第一沖擊孔,3122-第一小孔,313-第一發(fā)散孔,35渦流器。具體實施方式[0022]以下的說明提供了許多不同的實施例或是例子,用來實施本發(fā)明的不同特征。以下特定例子所描述的元件和排列方式,僅用來精簡的表達本發(fā)明,其僅作為例子,而并非用以限制本發(fā)明。[0023]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地說明,顯然,所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。[0024]本實施例第一方面提供了一種燃氣渦輪發(fā)動機的火焰筒,如圖1所示,包括內(nèi)環(huán)壁10和外環(huán)壁20,所述內(nèi)環(huán)壁10設(shè)置在外環(huán)壁20內(nèi),所述內(nèi)環(huán)壁10與外環(huán)壁20之間形成燃燒腔;所述內(nèi)環(huán)壁10的外表面和/或所述外環(huán)壁20的外表面設(shè)置有凸臺結(jié)構(gòu)30,所述凸臺結(jié)構(gòu)30用于增加內(nèi)環(huán)壁10的外表面和/或外環(huán)壁20的外表面的散熱面積。[0025]需要說明的是,本發(fā)明通過設(shè)置凸臺結(jié)構(gòu)30來提高散熱面積,從而提高散熱效果;而對于火焰筒來說,其包括內(nèi)環(huán)壁10和外環(huán)壁20,所以凸臺結(jié)構(gòu)30可以僅僅只設(shè)置在內(nèi)環(huán)壁10或者外外環(huán)壁20上;而在內(nèi)環(huán)壁10和外環(huán)壁20上均設(shè)置所述凸臺結(jié)構(gòu)30時,比只在內(nèi)環(huán)壁10或者外環(huán)壁20上設(shè)置凸臺結(jié)構(gòu)30的情況,進一步提高了散熱面積,具有進一步提高散熱效果的優(yōu)點。[0027]在一些實施例中,如圖2、圖3所示,所述凸臺結(jié)構(gòu)30包括形狀不同第一凸臺31和第二凸臺32,所述第一凸臺31和第二凸臺32間隔設(shè)置。應(yīng)該理解為,如圖3所示,任意相鄰兩個第一凸臺31之間設(shè)置有第二凸臺32,且任意相鄰兩個第二凸臺32之間設(shè)置有第一凸臺31。[0028]為了進一步提高散熱面積和提高火焰筒壁面的強度,在一些實施例中,如圖3所示,所述第一凸臺31周向環(huán)繞設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)壁10的外表面和/或所述外環(huán)壁20的外表面;所述第二凸臺32為鋸齒形,所述第二凸臺32周向環(huán)繞設(shè)置在所述內(nèi)環(huán)壁10的外表面和/或所述外環(huán)壁20的外表面;在火焰筒軸向,相鄰兩個第一凸臺31之間連接有所述第二凸臺32,相鄰兩個第二凸臺32之間連接有第一凸臺31。通過對第一凸臺31和第二凸臺32的位置和形狀的設(shè)計,一方面,由于其對稱度好,更便于制造(如可以采用3D打印的方式制造),降低了制造成本;另一發(fā)明,這樣合理布局第一凸臺31和第二凸臺32,能夠更大程度的利用火焰筒的壁面,從而提高火焰筒的散熱效果,具有提高火焰筒使用壽命和發(fā)動機使用壽命的優(yōu)點。[0029]如圖3所示,鋸齒形的第二凸臺32的相對兩側(cè)均具有凸起的齒狀結(jié)構(gòu),第二凸臺32通過該齒狀結(jié)構(gòu)分別和兩側(cè)的第一凸臺31連接;第二凸臺32這樣的結(jié)構(gòu)不僅能夠進一步提高散熱面積,而且還能進一步提高火焰筒壁面的強度。[0030]由于氣流會通過火焰筒的壁面(內(nèi)環(huán)壁10和外環(huán)壁20)進入火焰筒,該氣流既能起到使火焰筒散熱的優(yōu)點,也能參與燃燒;在設(shè)置了凸臺結(jié)構(gòu)30的情況下,該氣流可以通過設(shè)置在內(nèi)環(huán)壁10和外環(huán)壁20的散熱孔40進入火焰筒。具體的,在一些實施例述內(nèi)環(huán)壁10的外表面設(shè)置有凸臺結(jié)構(gòu)30時,位于相鄰兩個第一凸臺31之間在所述內(nèi)環(huán)壁10上開設(shè)有散熱孔40;和/或所述外環(huán)壁20的外表面設(shè)置有凸臺結(jié)構(gòu)30時,位于相鄰兩個第一6凸臺31之間在所述外環(huán)壁20上開設(shè)有散熱孔40。[0031]而在設(shè)置了凸臺結(jié)構(gòu)30的火焰筒上,由于凸臺對氣流形成了反向作用了,氣流會在凸臺結(jié)構(gòu)30處形成角渦(如圖5、圖7所示),會對氣流的正向流動造成影響,一方面,導(dǎo)致通過散熱孔40進入的氣流減少,不利于火焰筒降溫;另一方面也影響前面的氣流持續(xù)進入,影響火焰筒的燃燒。所以在一些實施例中,如圖4所示,所述第一凸臺31設(shè)置有第一內(nèi)腔311,所述第一凸臺31還設(shè)置有使氣體進入所述第一內(nèi)腔311的第一進氣孔312;進入所述第一內(nèi)腔311的氣體能通過第一發(fā)散孔313進入所述燃燒腔。和/或如圖6所示,所述第二凸臺32設(shè)置有第二內(nèi)腔321,所述第二凸臺32還設(shè)置有使氣體進入所述第二內(nèi)腔321的第二進氣孔322;進入所述第二內(nèi)腔321的氣體能通過第二發(fā)散孔323進入所述燃燒腔。在一些實施例中,通過這樣的設(shè)置,不僅能夠提高通過火焰筒的外環(huán)壁20和內(nèi)環(huán)壁10進入的氣流,而且還能減少角渦的形成。[0032]通過將第一凸臺31和第二凸臺32設(shè)計成能夠使氣流進入火焰筒的結(jié)構(gòu)雖然能夠提高進入的氣流流量和減少角渦的形成,但是仍然存在較大的角渦影響。在一些實施例中,如圖5所示,所述第一進氣孔312包括第一沖擊孔3121和第一小孔3122,所述第一沖擊孔3121設(shè)置在所述第一凸臺31的頂壁,所述第一小孔3122設(shè)置在所述第一凸臺31的側(cè)壁。和/或如圖7所示,所述第二進氣孔322包括第二沖擊孔3221和第二小孔3222,所述第二沖擊孔3221設(shè)置在所述第二凸臺32的頂壁,所述第二小孔3222設(shè)置在所述第二凸臺32的側(cè)壁。通過在第一凸臺31的側(cè)壁上設(shè)置第一小孔3122和第二凸臺32的側(cè)壁上設(shè)置第二小孔3222,能夠進一步防止角渦形成,能夠進一步提高進入火焰筒的氣流流量,從而進一步提高火焰筒的散熱效果。[0033]在一些實施例中,所述第一內(nèi)腔311和第二內(nèi)腔321連通;腔體連通能增加氣流在腔體內(nèi)部的流動,從而增強氣流與腔體壁面之間的換熱。[0034]在一些實施例中,所述第一沖擊孔3121和所述第一發(fā)散孔313采用叉排排布的方式布置;可以理解為,如圖4所示,從第一沖擊孔3121進入第一內(nèi)腔311的氣體分布在相鄰的第一發(fā)散孔313進口之間。[0035]在一些實施例中,所述第一沖擊孔3121和所述第一發(fā)散孔313采用叉排排布的方式布置;可以理解為,如圖4所示,從第一沖擊孔3121進入第一內(nèi)腔311的氣體分布在相鄰的第一發(fā)散孔313進口之間。優(yōu)選的,如圖4所示,所述第一沖擊孔3121豎直設(shè)置,所述第一發(fā)散孔313傾斜設(shè)置。[0036]在一些實施例中,所述第二沖擊孔3221和所述第二發(fā)散孔323采用叉排排布的方式布置;可以理解為,如圖4所示,從第二沖擊孔3221進入第二內(nèi)腔321的氣體分布在相鄰的第二發(fā)散孔323進口之間。優(yōu)選的,如圖6所示,所述第二沖擊孔3221豎直設(shè)置,所述第二發(fā)散孔323傾斜設(shè)置。[0037]需要說明的是,所述第一發(fā)散孔313和第二發(fā)散孔323最好是直接開設(shè)在火焰筒的內(nèi)環(huán)壁10和/或外環(huán)壁20上,這樣能夠降低第一凸臺31和第二凸臺32的高度,減少材料的使[0038]在一些實施例中,所述內(nèi)環(huán)壁10的外表面設(shè)置有凸臺結(jié)構(gòu)30時,所述內(nèi)環(huán)壁10和所述凸臺結(jié)構(gòu)30一體成型;和/或所述外環(huán)壁20的外表面設(shè)置有凸臺結(jié)構(gòu)30時,所述外環(huán)壁20和所述凸臺結(jié)構(gòu)30一體成型。具有進一步提高火焰筒壁面強度和降低制造難度的優(yōu)點。7[0039]本實施例第二方面提供了一種燃氣

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