專利名稱：具有連接一次和二次旋流器的扁平擋圈的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)氣化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室用的氣化器，尤其，涉及具有一次和二次空氣旋流器并被設(shè)計(jì)成安裝在燃燒器拱頂中的氣化器。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室包括用于使燃料與壓縮空氣混合而形成空氣/燃料混合物以便在燃燒室的燃燒區(qū)中燃燒的氣化器。一種傳統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)氣化器包括圍繞燃燒區(qū)并在其上游端部與燃燒室拱頂結(jié)合的沿徑向間隔安置的燃燒室內(nèi)外襯套。該燃燒室拱頂通常用金屬板制成，是其中包括多個(gè)沿圓周間隔安置的氣化器的燃燒器拱頂裝置的一部分，每個(gè)氣化器包括一個(gè)提供燃料的燃料噴射器和一個(gè)提供旋流空氣以便與燃料混合的空氣旋流器，用以產(chǎn)生排入兩個(gè)襯套之間的燃燒區(qū)中的燃料/空氣混合物。
該混合物燃燒而產(chǎn)生燃燒氣體，后者沿下游或向后流動(dòng)而通過燃燒室到達(dá)適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合在燃燒室后端的渦輪機(jī)噴嘴。該渦輪機(jī)噴嘴的緊下游為高壓渦輪機(jī)，后者從這些燃燒氣體提取能量而為設(shè)置在燃燒器上游的壓縮機(jī)提供動(dòng)力，該壓縮機(jī)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供壓縮空氣。
每個(gè)氣化器分別包括有一縱向氣化器軸線的前后空氣旋流器，也分別稱為一次和二次旋流器。該后旋流器包括一個(gè)限定氣化器的主文杜里管的隔板。該后旋流器包括多個(gè)沿圓周間隔安置的后旋流葉片和一個(gè)環(huán)狀出口錐管，所有部件均一起形成一個(gè)整體鑄造件。該前旋流器包括一個(gè)用于可滑動(dòng)地支承一燃料噴射器的環(huán)圈。該前旋流器包括多個(gè)沿圓周間隔安置的前旋流葉片和一個(gè)附著于其上的扁平的環(huán)狀徑向法蘭。
該前旋流器的徑向法蘭用一個(gè)附著于該隔板上的擋圈對(duì)著后旋流器的隔板的面對(duì)的前表面而可滑動(dòng)地保持。該擋圈的中間有一寬孔，使其能在前旋流葉片上滑動(dòng)并嚙合比該孔更寬的扁平的環(huán)狀徑向法蘭的外邊緣。一個(gè)沿該擋圈圓周的脊從該擋圈的后表面向后伸出。一個(gè)機(jī)加工到該脊中的小切口接受一個(gè)從該前旋流器的徑向法蘭的圓周沿徑向向外伸出的狹窄的防轉(zhuǎn)片。
該擋圈的脊中釬焊、焊接或用其它方法結(jié)合或固定在該隔板的面對(duì)的前表面上。這將前旋流器固定在后旋流器上而允許在燃料噴射器和燃燒室拱頂之間有不同的熱增長，同時(shí)防止前后旋流器之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。這有助于調(diào)置、控制和保持所希望的“特性系數(shù)”(PatternFactors)。
該擋圈用一擋圈鑄造件制成，而其包括脊和切口特點(diǎn)的最終形狀被機(jī)加工在該擋圈鑄造件中。該一次旋流器通常有一狹窄的防轉(zhuǎn)片，后者嚙合該切口，以防止一次和二次旋流器之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。該狹窄的片經(jīng)受來自發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的侵蝕，因此易于失效。該一次和二次旋流器及擋圈是脆弱易損的而在制造期間在裝配和維修時(shí)由于搬運(yùn)及發(fā)動(dòng)機(jī)工作負(fù)荷易于損傷。該一次和二次旋流器和擋圈板在其昂貴的配合表面上要進(jìn)行大面積的機(jī)加工。因此，希望提供一種并不脆弱而在制造時(shí)不因搬運(yùn)和在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不因振動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作負(fù)荷而受損的氣化器及其部件。
一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的氣化器包括前后空氣旋流器。該后旋流器有一個(gè)界定一主文杜里管和多個(gè)沿圓周間隔安置的后旋流葉片的隔板。該前旋流器有多個(gè)沿圓周間隔安置的從前旋流器的扁平的環(huán)狀徑向法蘭向前伸出的前旋流葉片。該后旋流器包括一個(gè)從該隔板的前表面向前伸出并沿徑向限制該前表面上的環(huán)狀凹部的環(huán)狀壁。該前旋流器的徑向法蘭可滑動(dòng)地保持在該環(huán)狀凹部內(nèi)，并通過一個(gè)附接在該隔板的環(huán)狀壁上的扁平擋圈而與該隔板相對(duì)。該扁平的擋圈可以用沖壓生產(chǎn)。
該氣化器的一個(gè)示范實(shí)施例包括一個(gè)通過該環(huán)狀壁中的相應(yīng)切口沿徑向伸出的在前旋流器的徑向法蘭上的防轉(zhuǎn)片。該防轉(zhuǎn)片的較特殊的實(shí)施例為矩形，并具有前旋流器的法蘭直徑的至少33％或該前旋流器的法蘭直徑的至少20％或處在前旋流器法蘭直徑的20％～33％的范圍內(nèi)。但是，該防轉(zhuǎn)片的較特殊的實(shí)施例具有至少0.2英寸的寬度。
附圖簡述在聯(lián)系附圖的下列描述中說明了本發(fā)明的上述方面和其它特點(diǎn)，附圖中

圖1是中心線截面圖，例示燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室截面和相鄰的構(gòu)造，包括一個(gè)帶有燃燒室的拱頂裝置中的扁平擋圈的氣化器的示范發(fā)明詳述圖1中示出燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室10中燃燒室拱頂裝置20的示范實(shí)施例。燃燒室10包括一對(duì)圍繞縱向的發(fā)動(dòng)機(jī)中心線16同軸設(shè)置的薄膜式冷卻的徑向內(nèi)外環(huán)狀襯套12和14，其周圍圍繞著燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)和燃燒室10，襯套12和14沿后方向或下游方向8伸出。外襯套12和內(nèi)襯套14彼此隔開，其間限定一燃燒區(qū)18。
在其上游端部，燃燒室10包括拱頂裝置20，裝置20有一在其上游端部帶環(huán)狀拱頂板22的環(huán)狀燃燒室拱頂21并圍繞中心線16而同軸地設(shè)置，設(shè)裝置20通常固定地連接在襯套12和14的上游端部。環(huán)狀拱頂板22是環(huán)狀燃燒室拱頂21的向前的基本上錐形的部分。燃燒室拱頂裝置20包括多個(gè)在圖2中補(bǔ)充示出的沿圓周間隔安置的氣化器24。
圖2中示出圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)中心線16而穿過拱頂裝置20中圓孔108設(shè)置的氣化器24的放大截面圖。每個(gè)氣化器24分別包括有一縱向氣化器軸線28的前后空氣旋流器25、26。該前后空氣旋流器25、26也分別稱為一次和二次旋流器。后空氣旋流器26包括一個(gè)環(huán)狀出口錐管116。后旋流器26包括一個(gè)限定主文杜里管59的隔板58、多個(gè)沿圓周間隔安置的后渦流葉片60和一個(gè)環(huán)狀出口錐管116，所有部件一起形成于一個(gè)整體鑄件中。
前旋流器25在中心支承環(huán)圈66，用以可滑動(dòng)地支承其中的燃料噴射器30(見圖1)。前渦流器25有多個(gè)從附接于其上的扁平的環(huán)狀徑向法蘭70向前或向上游伸出的沿圓周間隔安置的前旋流葉片62。燃料噴射器30和后旋流器26相對(duì)于氣化器軸線28共軸地設(shè)置。前后旋流器25和26由一個(gè)扁平的擋圈72彼此相對(duì)地保持。此處例示的扁平擋圈72的示范實(shí)施例是一個(gè)扁平的沖壓部件而非過去使用的完全機(jī)加工的部件。通過沖壓來生產(chǎn)扁平的擋圈72相對(duì)于過去使用的鑄造或機(jī)加工的擋圈可以節(jié)省費(fèi)用。
圖3中更詳細(xì)地例示的是扁平擋圈72和前后旋流器25、26。扁平擋圈72中的擋圈孔74其寬度足以安裝在一次旋流器25上，但沒有附接在前渦流葉片62上的徑向法蘭70寬。徑向法蘭70安置在環(huán)狀凹部76內(nèi)的隔板58的前表面68上。從隔板58的前表面68向前伸出的環(huán)狀壁78沿徑向限制環(huán)狀凹部76。徑向法蘭70可以滑動(dòng)地保持在環(huán)狀凹部76中并通過附接在隔板58的環(huán)狀壁78上的扁平擋圈72而與隔板58相對(duì)。徑向法蘭70有一通過環(huán)狀壁78中的相應(yīng)的寬切口88而沿徑向伸出的寬的防轉(zhuǎn)片86，以防止前后旋流器25和26之間的轉(zhuǎn)動(dòng)。扁平擋圈72沿軸向和徑向?qū)较蚍ㄌm70保持在環(huán)狀凹部76內(nèi)并將前后旋流器25和26保持在一起。
寬的防轉(zhuǎn)片86的片寬度W的優(yōu)選范圍為前旋流器25的法蘭直徑D1的約20％～33％。更寬的防轉(zhuǎn)片86也允許在制造過程中使用更經(jīng)濟(jì)的全套研磨操作。片寬度W超過前旋流器法蘭直徑D1的33％的寬的防轉(zhuǎn)片86具有制造優(yōu)點(diǎn)，但使用壽命很可能并不比片寬度為前旋流器法蘭直徑D1的20％的防轉(zhuǎn)片顯著提高。也建議片寬度W不小于0.2英寸。過去設(shè)計(jì)中的窄的片處在7％～17％的范圍內(nèi)。
回來參照圖1和圖2，燃燒室10在其下游端部處包括一個(gè)環(huán)狀出口32并通常連接在一傳統(tǒng)的渦轉(zhuǎn)機(jī)噴嘴34上，后者包括多個(gè)沿圓周間隔安置的噴嘴葉片。在操作中，燃料42通常通過噴射器30流出并從其排放到前后空氣旋流器25、26中，在該處燃料與通常從一壓縮機(jī)(未示出)提供給燃燒室10的壓縮空氣44中一部分混合。旋流器25和26對(duì)于混合燃料42和空氣44以產(chǎn)生燃料/空氣混合物46是有效的，混合物46排放到燃燒區(qū)18中，在該處通常用通過外襯套12設(shè)置的傳統(tǒng)的點(diǎn)火器(未示出)點(diǎn)火。產(chǎn)生的燃燒氣體50從燃燒區(qū)18流入燃燒室出口32而到渦輪機(jī)噴嘴34，然后到渦輪機(jī)的各級(jí)，后者從其提取能量，用作壓縮機(jī)和設(shè)置在燃燒室10的上游的發(fā)動(dòng)機(jī)各風(fēng)扇級(jí)的動(dòng)力。
本發(fā)明已經(jīng)以例示方式作了描述?？梢岳斫?，已使用的術(shù)語是為了描述而非限制。雖然本文描述的被認(rèn)為是本發(fā)明的優(yōu)選和示范實(shí)施例，但該技術(shù)的專業(yè)人員能從本文的說明清楚本發(fā)明的其它修改。因此，希望在所附權(quán)利要求書中，確保所有這些修改均落在本發(fā)明的范圍和實(shí)際精神內(nèi)。
部件清單8下游方向10 燃燒室12 外環(huán)狀襯套14 內(nèi)環(huán)狀襯套16 中心線18 燃燒區(qū)20 拱頂裝置21 燃燒室拱頂22 拱頂板24 氣化器25 前空氣旋流器26 后空氣旋流器28 氣化器軸線30 燃料噴射器32 燃燒室出口34 渦輪機(jī)噴嘴42 燃料44 壓縮空氣46 混合物50 氣體58 隔板59 主文杜里管60 后旋流葉片62 前旋流葉片66 環(huán)圈68 前表面70 徑向法蘭72 擋圈74 擋圈孔76 環(huán)狀凹部
78環(huán)狀壁86防轉(zhuǎn)片88切口108 圓孔116 出口錐管D1前旋流器法蘭直徑W 寬度
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的氣化器(24)，包括使縱向氣化器軸線(28)通過其間的前、后空氣旋流器(25、26)；該后旋流器(26)包括一個(gè)界定一主文杜里管(59)和多個(gè)沿圓周間隔的后旋流葉片(60)的隔板(58)；該前旋流器(25)包括從前旋流器(25)的扁平環(huán)狀徑向法蘭(70)向前伸出的多個(gè)沿圓周間隔的前旋流葉片(62)；一個(gè)從隔板(58)的前表面(68)向前伸出的環(huán)狀壁(78)，該壁(78)徑向界限前表面(68)上的環(huán)狀凹部(76)；以及該徑向法蘭(70)可以滑動(dòng)地保持在環(huán)狀凹部(76)內(nèi)，并通過附接于隔板(58)的環(huán)狀壁(78)的扁平擋圈(72)而與隔板(58)頂靠。
2.一種如權(quán)利要求1中所述的氣化器(24)，其特征在于還包括用沖壓工藝生產(chǎn)的扁平擋圈(72)。
3.一種如權(quán)利要求1中所述的氣化器(24)，其特征在于還包括徑環(huán)狀壁(78)中的相應(yīng)切口(88)而沿徑向伸出的在徑向法蘭(70)上的防轉(zhuǎn)片(86)。
4.一種如權(quán)利要求3中所述的氣化器(24)，其特征在于還包括該防轉(zhuǎn)片(86)，該片為矩形而其寬度(W)為前旋流器(25)的法蘭直徑(D1)的至少33％。
5.一種如權(quán)利要求3中所述的氣化器(24)，其特征在于還包括該防轉(zhuǎn)片(86)，該片為矩形而其寬度(W)為前旋流器(25)的法蘭直徑(D1)的至少20％。
6.一種如權(quán)利要求3中所述的氣化器(24)，其特征在于還包括該防轉(zhuǎn)片(86)，該片為矩形而其寬度(W)為前旋流器(25)的法蘭直徑(D1)的20％～33％。
7.一種如權(quán)利要求3中所述的氣化器(24)，其特征在于還包括該防轉(zhuǎn)片(86)，該片為矩形而其寬度(W)大于前旋流器(25)的法蘭直徑(D1)的至少33％或0.2英寸。
8.一種如權(quán)利要求3中所述的氣化器(24)，其特征在于還包括該防轉(zhuǎn)片(86)，該片為矩形而其寬度(W)大于前旋流器(25)的法蘭直徑(D1)的至少20％或0.2英寸。
9.一種如權(quán)利要求3中所述的氣化器(24)，其特征在于還包括該防轉(zhuǎn)片(86)，該片為矩形而其寬度(W)大于前旋流器(25)的法蘭直徑(D1)的20％～33％范圍或0.2英寸。
10.一種如權(quán)利要求3中所述的氣化器(24)，其特征在于還包括用沖壓工藝生產(chǎn)的扁平擋圈(72)。
全文摘要
一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室氣化器(24)，包括前后空氣旋流器(25，26)。該后旋流器(26)有一界定一個(gè)主文杜里管(59)和多人沿圓周間隔安置的后旋流葉片(60)的隔板(58)。該前旋流器(25)有從其扁平環(huán)狀徑向法蘭(70)向前伸出的多個(gè)沿圓周間隔安置的前旋流葉片(62)、一個(gè)從隔板(58)的前表面(68)向前伸出和沿徑向限制前表面(68)上的環(huán)狀凹部(76)的環(huán)狀壁(78)，以及可滑動(dòng)地保持在環(huán)狀凹部(76)內(nèi)并通過附著在隔板(58)的環(huán)狀壁(78)上的扁平擋圈(72)而與隔板(58)相對(duì)的徑向法蘭(70)。扁平擋圈(72)可通過沖壓生產(chǎn)。前旋流器(25)的徑向法蘭(70)上的防轉(zhuǎn)片(86)沿徑向通過環(huán)狀壁(78)中的相應(yīng)切口(88)而伸出。
文檔編號(hào)F23D14/64GK1789817SQ20051013176
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者S·J·霍維爾, J·凱尤洛, R·G·卡里塔 申請人:通用電氣公司