專利名稱：制造燃氣渦輪發(fā)動機燃燒室的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及燃氣渦輪發(fā)動機，尤其涉及燃氣渦輪發(fā)動機的燃燒室。
背景技術(shù)：
至少一些已知的燃氣渦輪發(fā)動機包括一個壓縮機，它將壓縮空氣提供給燃燒室，空氣在該燃燒室中與燃料混合并點燃，產(chǎn)生熱的燃燒氣體。氣體向下游流至一個或多個渦輪，渦輪從氣體中提取能量，驅(qū)動該壓縮機，并提供有用的功，以驅(qū)動飛行中的飛機。
在燃氣渦輪發(fā)動機中使用的至少一些已知的燃燒室一般包括內(nèi)部和外部燃燒襯里，這些襯里的上游端被一個圓頂型組件連接。該圓頂形組件包括一個環(huán)形的雙孔板或圓頂板，和多個在圓周上隔開的旋流器組件或蓋。燃料供給至該圓頂，在那里與從該旋流器組件排出的空氣混合，形成燃料/空氣混合物，送至該燃燒室。已知的燃燒室包括一個隔板，它暴露在燃燒過程中產(chǎn)生的高溫下；另外還包括將冷卻空氣送至該隔板的冷卻空氣通道。已知的冷卻空氣通道不調(diào)節(jié)流至該隔板的精確的空氣流量，而是，該冷卻空氣被迫通過在該圓頂板的邊緣和該隔板之間形成的間隙。
在至少一個已知的燃燒室中，該圓頂形組件是利用銅焊方法制造的。這時，該旋流器組件和隔板銅焊在該圓頂板上。銅焊方法可能是一個費時間和勞動強度大的工藝過程，它可能需要使用多個夾具和許多昂貴的材料。一般，至少一些銅焊接頭可能難以檢查，并可能需要相當多的返工。另外，在至少是一個已知的燃燒室圓頂形組件中，修理是困難或不可能的，因為銅焊零件的修理要求該圓頂形組件通過一個銅焊爐，這會不希望地造成對先前不需要修理的接頭的損壞。
發(fā)明簡述在一個方面中，提供了制造一個燃氣渦輪發(fā)動機燃燒室的圓頂形組件的方法。該方法包括形成一個環(huán)形的圓頂板，該板包括多個基本上為圓形的，在圓周上隔開的小孔；在每一個小孔處，使一個密封板與該圓頂板連接，使得在每一個密封板上作出的開口基本上與一個相應的小孔同心地對準；將一個隔板與每一個密封板連接，使得在每一個隔板上作出的開口基本上與一個相應的小孔同心地對準；和連接一個旋流器組件，該組件在每一個密封板上有一個整體形成的旋流器和喇叭形雉體，使得該喇叭形錐體至少部分地穿過該隔板開口，并且使得冷卻空氣可通過在該組件中作出的開口通向該喇叭形錐體。
在另一個方面中，燃氣渦輪發(fā)動機的圓頂形組件包括至少一個旋流器組件，該組件包括一個主旋流器和一個輔助旋流器。該輔助旋流器與一個喇叭形錐體作成一個整體，并且，該輔助旋流器包括作出的冷卻線路，可將冷卻空氣通向該喇叭形錐體。
在又一個方面中提供了一種燃氣渦輪發(fā)動機。該燃氣渦輪發(fā)動機包括一個燃燒室，該燃燒室包括至少一個圓頂形組件。該至少一個圓頂形組件包括具有一個主旋流器和一個輔助旋流器的至少一個旋流器組件。該輔助旋流器與該喇叭形錐體作成一個整體。該輔助旋流器包括將冷卻空氣通向該喇叭形錐形的一個冷卻線路。
附圖簡要說明

圖1為燃氣渦輪發(fā)動機的示意圖；圖2為可在圖1所示的燃氣渦輪發(fā)動機中使用的一個燃燒室的示意性橫截面圖；圖3為一個圓頂板的透視圖；和圖4為圖2所示的圓頂形組件的放大的橫截面圖。
優(yōu)選實施例說明圖1為一個燃氣渦輪發(fā)動機10的示意圖，它包括一個低壓壓縮機12，一個高壓壓縮機14和一個燃燒室16。發(fā)動機10還包括按串聯(lián)，軸向流動關(guān)系配置的一個高壓渦輪18和一個低壓渦輪20。壓縮機12和渦輪20由第一軸24連接，壓縮機14和渦輪18用第二軸26連接。在一個實施例中，燃氣渦輪發(fā)動機10為由通用電氣公司，Cincinnati，Ohio商業(yè)上銷售的CF34-3發(fā)動機。
在工作中，空氣從發(fā)動機10的上游側(cè)28流過該低壓壓縮機12。壓縮空氣從低壓壓縮機12送至高壓壓縮機14。然后，高度壓縮的空氣輸送至燃燒室組件16，在那里與燃料混合和點火。將燃燒氣體從燃燒室16送出，驅(qū)動渦輪18和20。
圖2為可與燃氣渦輪發(fā)動機10使用的諸如燃燒室16一類的燃燒室的橫截面圖。燃燒室16包括一個內(nèi)襯里30和一個外襯里32。內(nèi)襯里30和外襯里32的上游端36內(nèi)一個圓頂形組件40連接。圖2所示的橫截面為通過安裝在該圓頂形組件40上的多個旋流器組件42中的一個所取的。一條燃料管道44將燃料輸送至一個燃料噴射器(沒有示出)，該噴射器將燃料送至旋流器組件42的入口46。燃料與空氣在旋流器組件42中混合，并且燃料/空氣混合物從旋流器組件42的出口48，送入燃燒室16中。
圖3為形成圓頂形組件40的一部分的圓頂板52的透視圖。圓頂板52為具有基本上為圓的輪廓的一個環(huán)形件。圓頂板52包括多個在圓頂板52的內(nèi)半徑R1和對半徑R2之間，在圓周上隔開的開口或小孔54。圓頂板52具有一個前面或上游表面56和一個后面或下游表面58。在每一個小孔54處，在該圓頂板52上安裝一個套管或密封板60。圓頂板52還包括用于將該圓頂形組件40與燃燒室16連接的一個內(nèi)圓周法蘭62和一個外圓周法蘭64。在該示例性實施例中，圓頂板52通過沖壓工序制成，并且該密封板60銅焊在該圓頂板52上。黃銅加在該圓頂板52的后側(cè)58上，并流至前側(cè)56。可從前側(cè)56用肉眼檢查銅焊接頭，以確認該銅焊接頭是完全的。銅焊使圓頂板52和密封板60之間形成結(jié)構(gòu)強度。
圖4為圖2所示的圓頂形組件40的放大的橫截面圖。圓頂形組件40包括帶有密封板60，旋流器組件42和隔板68的圓頂板52。圓頂板52，密封板60和隔板68與旋流器組件42的軸向中心線70同軸對準。旋流器組件42包括一個主旋流器74和一個輔助旋流器76。
主旋流器74包括一個體78，該體78一般為圓柱形形狀，并包括在前端80的一個燃料入口46。燃料入口46向體78中的燃料入口通道82敞開。體78包括一個基座84和從該基座84沿徑向向外伸出的，基本上為圓形的法蘭86。法蘭86等靠在輔助旋流器76上。在基座84中作出多個通道88。通道88可使空氣進入該主旋流器74中，與燃料混合，并將旋流動作給與燃料/空氣混合物。
輔助旋流器76包括一個文吐里管部分90。一個基本上為圓形的法蘭92徑向從該文吐里管部分伸出。與該輔助旋流器76連接的一個固定環(huán)(沒有示出)夾持該主旋流器74，使它與輔助旋流器76滑動接合。為了使燃料噴射器容易安裝在該主旋流器74上，在該主旋流器74和輔助旋流器76之間允許有一定的運動。一個喇叭形的錐體部分96與輔助旋流器26作成一個整體。該喇叭形錐體部分96包括一個出口錐體98，一個基本上為圓形的中間部分100和一個基本上為圓形的法蘭102。多個旋流器葉片104在法蘭92和法蘭102之間延伸。法蘭92和102形成與文吐里管部分90外接的一個旋流器葉片通道106。旋流器葉片104圍繞文吐里管部分90在圓周上隔開，并且其排列方向可將漩流運動給與通過該旋流器葉片通過106流動的空氣。喇叭形錐體部分96包括一個冷卻空氣線路，它將冷卻空氣引導至出口錐體98的下側(cè)110上。
文吐里管部分90包括一個外壁112和一個內(nèi)壁114，該內(nèi)壁114形成一個沿著旋流器組件42的軸向中心線70，穿過該文吐里管部分90的一個軸向流動通道116。文吐里管部分90包括一個喉部118和一個文吐里管出口120。喉部118的橫截面輪廓為漸縮形-漸擴形的，它從法蘭92的前表面122延伸至文吐里管出口120。文吐里管喉管118的最小直徑為D1。文吐里管出口120伸入喇叭形錐體部分96的喉部130中，文吐里管出口120的外徑為D2，它比喇叭形錐體部分96的喉部130的內(nèi)徑D3小，使得空間132與文吐里管出口120外接?？臻g132與旋流器葉片通道106流動連通。
喇叭形錐體96的出口錐體98包括一個內(nèi)壁134，該內(nèi)壁形成沿著該旋流器組件42的軸向中心線70延伸的一個喇叭形錐體的流動通道136。流動通道136的頂點在旋流器出口48處。出口錐體98暴露在燃燒室16內(nèi)的燃燒區(qū)域(沒有示出)中。喇叭形錐體部分96帶有冷卻出口錐體98的一個冷卻線路。法蘭102包括在法蘭102的圓周142周圍在圓周上隔開的空氣孔140。鑄在法蘭102和中間部分100中的內(nèi)部通道144引導冷卻空氣至輸送孔146，將冷卻空氣引導至出口錐體98的下側(cè)110，以冷卻出口錐體98和隔板68。在另一個實施例中，內(nèi)部通道144在法蘭102和中間部分100中加工出來。
隔板68基本上為圓柱體形狀，并包括一個熱偏轉(zhuǎn)部分150。該熱偏轉(zhuǎn)部分156沿徑向從與該密封板60連接的一個軸向部分152向外伸出。在該示例性實施例中，隔板68焊接在該密封板60上。隔板68與密封板60的焊接連接便于修理和更換該隔板68。
圓頂形組件40制造時，首先沖壓包括多個基本上為圓形的開口或小孔54的圓頂板52。然后，在每一個小孔54處，將一個密封板60銅焊在該圓頂板52上，在銅焊工序中，黃銅加在圓頂板52的后側(cè)58上。通過在黃銅加熱循環(huán)后，確認在圓頂板52的前側(cè)56有黃銅填充劑，可用肉眼檢查銅焊接頭。在該示例性實施例中，該密封板與圓頂板的連接只是在圓頂形組件40中的銅焊接頭，這可使服務和修理容易進行、并且還可減少返工。在安裝密封板60后，將隔板68與密封板60連接。在該示例性實施例中，隔板68焊接在密封板60上。裝配密封板60和隔板68，使密封板60和隔板68中的開口與圓頂板52中的小孔54同心。
將具有整體形成的喇叭形錐體組件96的旋流器組件42與每一個密封板60連接，就完成了該圓頂形組件40。在旋流器組件42與密封板60的連接中，該喇叭形錐體組件96的出口錐體98通過小孔54，密封板60和隔板68中的開口。在該示例性實施例中，旋流器組件42焊接在密封板60上。
在工作過程中，燃料輸送至該主旋流器74的入口46。燃料與空氣混合，并且燃料/空氣混合物向下游通過該輔助旋流器76的文吐里管部分90。燃料/空氣混合物從文吐里管部分90排出，并與從旋流器葉片通道106來的漩流空氣混合。喇叭形錐體部分56接收從旋流器葉片通道106來的漩流空氣，并且，從文吐里管部分90來的燃料/空氣混合物排出至喇叭形錐體部分96的喉部130中。當燃料/空氣混合物通過出口錐體98從旋流器組件42排出，和進入燃燒室16內(nèi)的燃燒區(qū)域時，該燃料/空氣混合物沿徑向向外散開。冷卻空氣通過法蘭102送出，并在隔板68和出口錐體98的下側(cè)110之間輸送。更具體地說，冷卻空氣被引導通過法蘭102中的通道144，并通向出口錐體98的下側(cè)110。
燃氣渦輪發(fā)動機的上述圓頂形組件成本低而且可靠。該圓頂形組件只用一個銅焊接頭制造，這使得服務和修理容易進行，并且可以減少在開始裝配過程中的返工。在銅焊爐熱循環(huán)后，可用肉眼檢查該銅焊接頭的整體性。該圓頂形組件包括一個旋流器組件，該噴嘴組件具有包括一個冷卻喇叭形錐體和隔板的冷卻線路的整體的喇叭形錐體。結(jié)果，該圓頂形組件的制造成本降低，而服務性和可靠性改善。
上面詳細說明了燃燒室圓頂形組件的示例性實施例。這些組件不是僅限于所述的特定實施例，而是每一個組件的零件，可與所述的其他零件獨立地和分開地使用。每一個圓頂形組件的零件也可以與其他圓頂形組件零件結(jié)合使用。
雖然已利用各種具體實施例說明了本發(fā)明，但技術(shù)熟練的人知道，在權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)，可對本發(fā)明作改造。
零件清單10燃氣渦輪發(fā)動機84基座12低壓壓縮機86圓形法蘭14壓縮機88通道16燃料室90文吐里管部分18高壓渦輪 92圓形法蘭20低壓渦輪 96喇叭形錐體部分24軸98出口錐體26第二根軸 100圓形中間部分28上游側(cè)102圓形法蘭30內(nèi)襯里104旋流器葉片32外襯里106旋流器葉片通道36上游端110下側(cè)40圓頂形組件112外壁42旋流器組件114內(nèi)壁44燃料管道 116軸向流動通道46燃料入口 118喉部48出口 120文吐里管出口52圓頂板122前表面54小孔 130喉部56上游表面 132空間58后面或下游表面134內(nèi)壁60套管或密封板 136流動通道62內(nèi)圓周法蘭140空氣孔64外圓周法蘭142圓周68隔板 144內(nèi)部通道70軸向中心線146輸送孔74主旋流器 150熱偏轉(zhuǎn)部分76輔助旋流器152軸向部分80前端82燃料入口通道
權(quán)利要求
1.一種燃氣渦輪發(fā)動機燃燒室(16)的圓頂組件(40)，所述圓頂組件包括至少一個旋流器組件(42)，該組件(42)包括一個主旋流器(74)和一個輔助旋流器(76)，所述輔助旋流器與一個喇叭形錐體(96)作成一個整體，所述輔助旋流器包括制作在其中的一個冷卻回路(140，144，146)，使冷卻空氣通向所述喇叭形錐體。
2.如權(quán)利要求1所述的圓頂形組件(40)，其特征為，所述喇叭形錐體(96)包括一個法蘭(102)，所述冷卻回路(140，144，146)包括多個在所述法蘭中作出的通道(144)，每一個所述通道使冷卻空氣通向所述喇叭形錐體，用于以沖擊方式冷卻所述喇叭形錐體。
3.如權(quán)利要求1所述的圓頂形組件(40)，其特征為，還包括一個環(huán)形圓頂板(52)和與所過圓頂板連接的一個密封板(60)，所述密封板包括一個穿過其間的開口，所述圓頂板包括一個穿過其間的開口(54)，所述圓頂板開口基本上與所述密封板開口同心對準。
4.如權(quán)利要求3所述的圓頂形組件(40)，其特征為，所述密封板(60)被銅焊在所述圓頂板(52)上。
5.如權(quán)利要求3所述的圓頂形組件(40)，其特征為，所述圓頂板開口(54)和密封板開口其尺寸分別作成可容納通過其間的所述喇叭形錐體(96)。
6.如權(quán)利要求3所述的圓頂形組件(40)，其特征為，還包括與所述密封板(60)連接的一個隔板(68)。
7.如權(quán)利要求6所述的圓頂形組件(40)，其特征為，所述冷卻線路(140，144，146)的構(gòu)形能將冷卻空氣送至所述喇叭形錐體(96)和所述隔板(68)之間。
8.如權(quán)利要求6所述的圓頂形組件(40)，其特征為，所述隔板(68)包括一個穿過其間的開口，所過隔板開口基本上同心地與所述圓頂板開口(54)對準。
9.一種燃氣渦輪發(fā)動機(10)，其特征在于包括一個燃燒室(16)該燃燒室包括至少一個圓頂組件(40)，該圓頂組件包括至少一個旋流器組件(42)，該組件(42)包括一個主旋流器(74)和一個輔助旋流器(76)；所述輔助旋流器與一個喇叭形錐體(96)作成一個整體，所述輔助旋流器包括一個被界定在其間的一個冷卻線路(140，144，146)，用于使冷卻空氣通向所述喇叭形錐體。
10.如權(quán)利要求9所述的燃氣渦輪發(fā)動機(10)，其特征為，所述喇叭形錐體(96)包括一個法蘭(102)，所述冷卻線路(140，144，146)包括多個制作在所述法蘭中的通道(144)，用于將冷卻空氣送至所述喇叭形錐體，以沖擊方式冷卻所述喇叭形錐體。
全文摘要
提供了包括至少一個旋流器組件(42)的燃氣渦輪發(fā)動機燃燒室(16)的一種圓頂形組件(40)。該旋流器組件(42)包括一個主旋流器(74)和一個輔助旋流器(76)。該輔助旋流器與一個喇叭形錐體(96)作成一個整體，并且該輔助旋流器包括一個作在其中的冷卻線路(140，144，146)，用于將冷卻空氣通向該喇叭形錐體。
文檔編號F23R3/58GK1755194SQ200510107650
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者A·C·柯林, K·B·卡措羅夫斯基, J·C·雅各布森, J·D·蒙蒂 申請人:通用電氣公司