用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形燃燒室的制作方法
【專利摘要】該發(fā)明涉及一種環(huán)形燃燒室，其包括內(nèi)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱壁與外旋轉(zhuǎn)對(duì)稱壁，所述壁在上游通過(guò)由噴射系統(tǒng)穿過(guò)的環(huán)形燃燒室端壁連接在一起，每個(gè)噴射系統(tǒng)包括至少一個(gè)旋流器，以在燃料噴射器下游產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流，以及一設(shè)置在旋流器下游的截頭圓錐形的碗，該碗形成有一排環(huán)形噴氣孔（80，86），其中外旋轉(zhuǎn)對(duì)稱壁包括一排環(huán)形主稀釋孔。該碗（78）的孔（80，86）的分布及尺寸確定方式使空氣/燃料混合物層具有一局部加寬部分，該局部加寬部分與來(lái)自主稀釋孔上游的相鄰燃料層沿周邊相交。
【專利說(shuō)明】用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形燃燒室
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種如渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形燃燒室。
【背景技術(shù)】
[0002]在已知方式當(dāng)中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形燃燒室接收來(lái)自高壓壓縮機(jī)的上游氣流，并向下游輸送熱氣流，以驅(qū)動(dòng)高壓及低壓渦輪的轉(zhuǎn)子。
[0003]環(huán)形燃燒室包含兩個(gè)同軸壁，所述同軸壁形成回轉(zhuǎn)表面，所述回轉(zhuǎn)表面一個(gè)在另一個(gè)內(nèi)延伸，并在它們的上游末端通過(guò)環(huán)形室端壁連接在一起。該室端壁具有在內(nèi)外同軸壁之間安裝燃料噴射系統(tǒng)的開(kāi)口。
[0004]每個(gè)噴射系統(tǒng)均包括對(duì)燃料噴射器的頭部以及位于燃料噴射器頭部下游位置同一軸線上的至少一個(gè)旋流器提供支撐的裝置，其中該旋流器從燃料噴射位置向下游輸送旋轉(zhuǎn)氣流，以形成將在燃燒室燃燒的空氣和燃料的混合物。
[0005]噴射系統(tǒng)的旋流器充斥著來(lái)自環(huán)形擴(kuò)散器的空氣，該環(huán)形擴(kuò)散器安裝于高壓壓縮機(jī)出口處，而高壓壓縮機(jī)則位于燃燒室的上游。
[0006]各旋流器向下游引至混合器碗內(nèi)部，該混合器碗具有大體為截頭圓錐形的下游壁，該下游壁向下游張開(kāi)，并包含圍繞所述碗的軸均勻分布的一排噴氣孔。
[0007]該燃燒室的外同軸壁具有環(huán)形分布的一排主稀釋孔以及通向燃燒室內(nèi)部并位于主稀釋孔下游的至少一個(gè)火花塞。
[0008]運(yùn)行時(shí)，離開(kāi)高壓壓縮機(jī)的空氣流入各個(gè)噴射系統(tǒng)內(nèi)部?？諝?燃料混合物則從各個(gè)噴射系統(tǒng)中噴射出，以形成一片大體上呈截頭圓錐形，并向下游張開(kāi)的空氣和燃料混合物。該片的孔徑角為混合器碗的截頭圓錐形壁的孔徑角以及所述截頭圓錐形壁中形成的噴氣孔尺寸的函數(shù)。因此，混合器壁中孔的直徑越大，則通過(guò)每個(gè)孔的氣流量越大，而空氣/燃料混合片張開(kāi)的程度則越小。
[0009]主稀釋孔用于穩(wěn)定燃燒室末端的燃燒火焰。通過(guò)對(duì)空氣/燃料混合物的稀釋，它們可防止燃燒火焰分離開(kāi)并穿越到高壓渦輪機(jī)中，并由于在其上形成熱點(diǎn)而損壞例如定子葉片這樣的部件。
[0010]在實(shí)踐中，噴射系統(tǒng)設(shè)置為對(duì)于各個(gè)噴射系統(tǒng)，從稀釋孔上游開(kāi)始，空氣/燃料混合片與兩個(gè)鄰近噴射系統(tǒng)的燃料片沿周邊交叉。這確保在稀釋之前，噴射系統(tǒng)之間的空氣/燃料混合物的周邊連續(xù)性，從而起到保證火花塞所點(diǎn)燃的火焰能夠圍繞燃燒室周邊蔓延開(kāi)來(lái)的作用。
[0011]在某些配置中，特別是在所稱的會(huì)聚燃燒室中，其內(nèi)、外同軸壁為截面錐頭朝下的截頭圓錐形壁，或當(dāng)噴射系統(tǒng)數(shù)量少時(shí)，鄰近噴射系統(tǒng)的周邊節(jié)距較大。其結(jié)果是，從鄰近噴射系統(tǒng)噴射出的成片燃料不再向上與主稀釋孔沿周邊交叉，從而導(dǎo)致火焰在噴射器之間呈周邊蔓延出現(xiàn)困難，進(jìn)而降低了燃燒室的性能。
[0012]為減輕該缺點(diǎn)，不希望增加噴射器的數(shù)量，因?yàn)檫@可使渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)變得更重。增加燃料片的孔徑角也不會(huì)令人滿意，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致向內(nèi)外同軸壁投射大量的燃料，在內(nèi)外同軸壁上形成高熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]此發(fā)明的一個(gè)具體目的是為以上問(wèn)題提供簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而又有效的解決方案，使之能夠避免之前工藝的缺陷。
[0014]為此目的，該發(fā)明提供了一個(gè)由兩同軸壁形成的回轉(zhuǎn)表面所構(gòu)成的環(huán)形燃燒室，該兩同軸壁分別為內(nèi)壁和外壁，所述同軸壁在它們的上游末端通過(guò)一環(huán)形室端壁連接在一起，所述環(huán)形室端壁具有安裝噴射系統(tǒng)的開(kāi)口，每個(gè)包含至少一個(gè)旋流器，用以從燃料噴射器向下游產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流，以及一個(gè)位于旋流器下游，并大體具有截頭圓錐形壁的碗，與呈環(huán)形的一排噴氣孔共同形成，用以產(chǎn)生出大體呈截頭圓錐形的，空氣和燃料混合物的旋轉(zhuǎn)片，外壁具有呈環(huán)形布置的一排主稀釋孔，該燃燒室的特征在于，所述碗的孔的分布及尺寸使得至少一些空氣/燃料混合物的片具有放大部分與主稀釋孔上游的相鄰燃料片沿周邊相交的至少一個(gè)局部放大部分。
[0015]本發(fā)明使得可在保持燃料片的相同孔徑角的同時(shí)，修改一些碗狀，以形成這些碗各自燃料片的燃料局部放大部分，這樣的局部放大部分與主稀釋孔上游的相鄰噴射系統(tǒng)的空氣/燃料混合物片沿周邊相交。
[0016]這樣，可以在通過(guò)主稀釋孔吸入空氣之前保證空氣/燃料混合物的周邊連續(xù)性，從而確保在不增加額外噴射器的情況下，燃燒火焰可沿周邊良好地蔓延。
[0017]在該發(fā)明的第一實(shí)施例中，碗上的孔有規(guī)則地圍繞碗的軸分布，一些碗中的一些孔的直徑比所述碗其他孔的直徑小，較小直徑的孔在預(yù)定尺寸和角位置的角區(qū)部形成，以形成燃料片的一局部放大部分。
[0018]分布于一些碗的給定區(qū)部的較小直徑的孔使得可降低通過(guò)這些孔的空氣流速。因此，從這些孔中瀉出的空氣對(duì)來(lái)自于上游旋流器的空氣/燃料混合物具有較小沖擊，由此導(dǎo)致空氣/燃料混合物噴射角的局部增大，并形成燃料片的局部放大部分。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一特征，各上述碗的上述角區(qū)部的孔的直徑比該碗其他孔的直徑至少小40%。
[0020]在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，至少一些碗在預(yù)定尺寸和角位置的角區(qū)部中沒(méi)有用以形成燃料片的局部放大部分的孔。
[0021]經(jīng)過(guò)一區(qū)部通過(guò)碗的截頭圓錐形壁來(lái)消除孔使得可局部增加空氣/燃料混合物片的噴射角度，從而形成與一相鄰噴射系統(tǒng)的燃料片相交叉的所述片燃料的局部放大部分。
[0022]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一些碗包含兩個(gè)沿直徑相對(duì)的具有小直徑孔或不具有孔的角區(qū)部。
[0023]在該結(jié)構(gòu)下，形成于各這些碗出口處的燃料片在碗軸的任一側(cè)具有兩個(gè)沿直徑相對(duì)的放大部分所述放大部分與由位于任一側(cè)的兩個(gè)噴射系統(tǒng)所產(chǎn)生的燃料片相交。
[0024]燃燒室包括安裝于外壁中的孔中的至少一個(gè)火花塞，位于緊靠著該火花塞的噴射系統(tǒng)的碗中的孔的分布及定尺寸的方式使得從該噴射系統(tǒng)發(fā)出的空氣/燃料混合物的片具有放大部分與在火花塞的徑向內(nèi)末端和所述碗的外邊緣的一點(diǎn)之間的火花塞的軸相交的另一局部放大部分。
[0025]燃料片的此額外放大部分使得可將燃料片局部發(fā)射得更靠近火花塞的內(nèi)端部，從而進(jìn)一步有利于空氣/燃料混合物的點(diǎn)燃及火焰的蔓延。
[0026]最為靠近火花塞的碗可具有直徑小于所述碗的其他孔直徑的孔，所述小直徑的孔所形成于的角區(qū)部，其尺寸及角位置是預(yù)定的，以形成與火花塞的軸相交的放大部分。
[0027]最為靠近火花塞的碗在預(yù)定尺寸和位置的角區(qū)部也可無(wú)孔，以形成與火花塞的軸相交的放大部分。
[0028]上述角區(qū)部延展約20。?50。。
[0029]本發(fā)明還提供了一個(gè)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，如飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，包含上述燃燒室。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]通過(guò)閱讀以下參照附圖作為非限制性示例的說(shuō)明，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征將呈現(xiàn)出來(lái)，其中:
[0031]圖1為已知類型環(huán)形燃燒室的軸向截面中的局部示意性半視圖；
[0032]圖2為圖1中虛線所標(biāo)區(qū)域的局部示意性放大部分圖；
[0033]圖3是根據(jù)圖2的兩噴射系統(tǒng)的側(cè)視圖,兩者并排設(shè)置；
[0034]圖4是來(lái)自圖3的噴射系統(tǒng)的燃料片橫截面圖；
[0035]圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例中的混合器碗從下游看視圖；
[0036]圖6是包括根據(jù)圖2的混合器碗的噴射系統(tǒng)和包括根據(jù)圖5所示的本發(fā)明的混合器碗的噴射系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0037]圖7為圖6中噴射系統(tǒng)噴出的燃料的片的截面圖；
[0038]圖8為本發(fā)明第二實(shí)施例中的混合器碗從下游看的視圖；
[0039]圖9為本發(fā)明第三實(shí)施例中混合器碗從下游看的視圖；
[0040]圖10為包括本發(fā)明圖9混合器碗的噴射系統(tǒng)的側(cè)視圖；
[0041]圖11為圖10中嗔射系統(tǒng)所嗔出的燃料片的截面圖；
[0042]圖12為本發(fā)明第四實(shí)施例中混合器碗從下游看的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]首先參見(jiàn)圖1，圖1顯示一渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(如渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī))的環(huán)形燃燒室10，該燃燒室位于安裝在高壓壓縮機(jī)(未顯示)的出口處離心式擴(kuò)散器12的出口處。燃燒室10之后是高壓渦輪14，其中只有進(jìn)氣噴嘴16有顯示。
[0044]燃燒室10具有同軸內(nèi)、外截頭圓錐形壁18及20，所述壁形成一個(gè)套在另一個(gè)內(nèi)的回轉(zhuǎn)表面，并具備錐頭朝下的截面。這樣的燃燒室被稱為會(huì)聚性的。內(nèi)外環(huán)形壁18和20在它們的上游末端連接至一環(huán)形室端壁22，并且它們通過(guò)內(nèi)、外環(huán)形法蘭24和26向下游固定。外環(huán)形法蘭26沿徑向向外撐靠一外殼28，并沿軸向撐靠一徑向法蘭30，該徑向法蘭用于將高壓渦輪機(jī)的噴嘴16固定至外殼28上。該燃燒室的內(nèi)環(huán)形法蘭24沿徑向及軸向撐靠一將噴嘴16固定到內(nèi)環(huán)形壁34上的內(nèi)環(huán)形部件32。
[0045]室端壁22具有用于安裝將空氣和燃料混合物噴射到燃燒室中的系統(tǒng)的孔，燃料噴射來(lái)自離心式擴(kuò)散器12的空氣以及燃料由噴射器36所傳遞。
[0046]噴射器36的徑向外端固定于外殼28上，它們沿圍繞燃燒室的旋轉(zhuǎn)軸38的周邊等間隔地分布。各噴射器36在其徑向內(nèi)端具有一燃料噴射頭部40，該噴射頭部與室端壁22中相應(yīng)開(kāi)口的軸線對(duì)正。
[0047]噴射到燃燒室10中的空氣和燃料的混合物通過(guò)至少一個(gè)火花塞42點(diǎn)燃，該火花塞沿徑向延伸至燃燒室10的外側(cè)?；鸹ㄈ?2的內(nèi)端延伸通過(guò)燃燒室的外壁20的一孔，且其徑向外端通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞焦潭ㄖ镣鈿?8上并連接至位于外殼28外側(cè)的電源供應(yīng)裝置(未示出)上。
[0048]燃燒室的外環(huán)形壁20具有一環(huán)形排的主孔44，用于稀釋空氣/燃料混合物，所述孔位于火花塞42的上游。
[0049]如圖2清晰所示，每一噴射系統(tǒng)均具有上游和下游旋流器46和48，所述旋流器在同一軸上對(duì)齊，并向上游連接到噴射器頭部的對(duì)中和引導(dǎo)裝置，向下游連接到，兩者連接到沿軸向安裝于室端壁22的開(kāi)口中的混合器碗50。
[0050]各個(gè)旋流器46，48包含多個(gè)葉片，所述葉片圍繞旋流軸徑向延伸，并圍繞此軸等間隔地分布，以從噴射頭部向下游傳輸旋轉(zhuǎn)氣流。
[0051]旋流器46和48通過(guò)徑向壁52彼此分隔開(kāi)來(lái)，并在其徑向內(nèi)端連接至向下游軸向延伸至下游旋流器內(nèi)，并將上游旋流器46和下游旋流器48中的氣流分隔開(kāi)來(lái)的文丘里管54。第一個(gè)環(huán)形空氣流形成于文丘里管54內(nèi)部，第二個(gè)環(huán)形空氣流形成于文丘里管54外部。
[0052]混合器碗50具有大體呈截頭圓錐形的壁56，該壁向游張開(kāi)，且在其上游末端連接至向上延伸，并沿軸向與一環(huán)形偏轉(zhuǎn)器60 —起安裝在室端壁22中的開(kāi)口中的圓柱形邊緣58。碗的截頭圓錐形壁的上游末端通過(guò)一中間環(huán)形部件62固定至下游旋流器上。
[0053]所述碗的截頭圓錐形壁56具有一環(huán)形排的空氣噴射孔64，這些孔有規(guī)則地圍繞碗的軸70分布。通過(guò)這些孔的空氣與流進(jìn)流出文丘里管54的氣流與噴射器噴進(jìn)的燃料混合，以形成大體呈截頭圓錐形66的空氣和燃料混合物的向下游張開(kāi)的旋轉(zhuǎn)片。碗的每個(gè)空氣噴射孔64的軸68相對(duì)于碗的軸70傾斜，向下游朝所述軸會(huì)聚。
[0054]第二排環(huán)形孔72形成于圓柱形邊緣58的上游末端與截頭圓錐形壁56之間的接合處。這些第二孔72起到為偏轉(zhuǎn)器60的下游面通風(fēng)的作用，它們限制了室端壁22的溫升。
[0055]在操作中，噴射系統(tǒng)的上游旋流器46和下游旋流器48對(duì)氣流和噴射的燃料施加旋轉(zhuǎn)，而碗50的截頭圓錐形壁56中的空氣噴射系統(tǒng)64則對(duì)空氣丨燃料混合物施加剪切。這樣，碗50中的噴氣孔64的直徑愈大，則空氣通過(guò)這些孔的速度就越大，從而減少了空氣/燃料混合物的截頭圓錐形片的孔徑角74。
[0056]為了確保噴射系統(tǒng)之間燃燒火焰沿周邊蔓延，對(duì)噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及數(shù)量進(jìn)行確定，以使相鄰的噴射系統(tǒng)的燃料片與來(lái)自主稀釋孔44上游的周向相交，以形成空氣/燃料混合物的周邊連續(xù)薄霧。
[0057]圖3顯示兩個(gè)相鄰的噴射系統(tǒng)31和32，虛線顯示由各噴射系統(tǒng)31和52所噴射的燃料的截頭圓錐形的片。圖4顯示包含主稀釋孔的橫向平面76中噴射系統(tǒng)51和32各自另一對(duì)燃料的片附和吧。
[0058]可以看出，當(dāng)噴射系統(tǒng)數(shù)量減少，兩相鄰噴射系統(tǒng)51和32之間的周邊節(jié)距增加時(shí)，節(jié)距對(duì)于燃料片NI和N2來(lái)講過(guò)大，無(wú)法與主稀釋孔上游沿周邊相交，這使得難于確保燃燒火焰沿周邊蔓延。
[0059]為減輕該缺點(diǎn)，不希望增加燃料片的孔徑角，因?yàn)檫@將導(dǎo)致更多量的燃料朝內(nèi)環(huán)形壁18與外環(huán)形壁20噴射，從而導(dǎo)致燃燒室的內(nèi)環(huán)形壁18與外環(huán)形壁20上形成熱點(diǎn)。也不希望增加噴射系統(tǒng)的數(shù)量，因?yàn)檫@將導(dǎo)致渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)更重，增加其燃料消耗。
[0060]本發(fā)明通過(guò)在噴射系統(tǒng)的碗中分布孔及確定其尺寸而提供一種解決此問(wèn)題及上述問(wèn)題的方案，其方式沿周向局部增大燃料片放大部分，以使從主稀釋孔上游，它們與相鄰噴射系統(tǒng)所產(chǎn)生的燃料片相交。
[0061]如圖5所示的本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例中，從下游看，混合器碗78具有多個(gè)孔80，這些孔等間隔地圍繞碗的軸82分布。碗78具有一角區(qū)部84，其上孔86的直徑小于該碗78中其他孔80的直徑。
[0062]當(dāng)空氣/燃料混合物穿透到碗78的內(nèi)部時(shí),通過(guò)區(qū)部84中的孔86的氣流流速小于通過(guò)碗78其他孔80的氣流流速。其結(jié)果是，此區(qū)部84附近通過(guò)的空氣和燃料的顆粒通過(guò)一路徑離開(kāi)碗78，該路徑比通過(guò)鄰近碗78其他孔80的顆粒的路徑張得更開(kāi)。這導(dǎo)致所噴射燃料的片被局部放大部分。
[0063]如上所述，由于上游和下游旋流器所施加的旋轉(zhuǎn)，離開(kāi)各個(gè)噴射系統(tǒng)的空氣/燃料混合物的片是旋轉(zhuǎn)著的。這樣，空氣/燃料片中的各空氣和燃料顆粒沿著一大體上是螺旋形和截頭圓錐形的路徑行進(jìn)。所述局部放大部分的形狀對(duì)應(yīng)于這些螺旋截頭圓錐形路徑。
[0064]從下游看碗，當(dāng)上游及下游旋流器產(chǎn)生一逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)著的氣流時(shí)，其可被理解為碗78的區(qū)部84應(yīng)沿與空氣/燃料混合物旋轉(zhuǎn)方向相反的方向，即順時(shí)針?lè)较颍鄬?duì)于包含碗78的軸82，并垂直于包含碗78的軸82以及燃燒室的軸的徑向平面89的平面87，以一角度α而成角度地偏移。在圖5中，平面87和89由線代表，它們垂直于所述片的平面。角度α是從包含較小直徑孔86的碗78的區(qū)部的中間測(cè)量的。該角度α決定著將與相鄰噴射系統(tǒng)產(chǎn)生的燃料片沿周邊相交的燃料片的放大部分的位置(箭頭Α)相鄰。
[0065]圖6顯示兩個(gè)相鄰的噴射系統(tǒng)，其中一個(gè)SI與參照?qǐng)D3所描述的現(xiàn)有技術(shù)中的的噴射系統(tǒng)相同，另一個(gè)S3則對(duì)應(yīng)于參照?qǐng)D5所描述的噴射系統(tǒng)。虛線顯不由各噴射系統(tǒng)SI和S3所產(chǎn)生的燃料片NI和Ν2的截頭圓錐形形狀。噴射系統(tǒng)S3所產(chǎn)生的燃料片Ν3的放大部分物88與位于主噴氣口上游的噴射系統(tǒng)SI所產(chǎn)生的燃料片NI沿周向相交。圖7是在包含著主稀釋孔的橫向平面76中，噴射系統(tǒng)SI和S3各自所產(chǎn)生的燃料片NI和Ν3的剖視圖。在此圖中，可以看到噴射系統(tǒng)S3產(chǎn)生的空氣/燃料混合物的片Ν3的局部放大部分88沿周邊相交于噴射系統(tǒng)SI所產(chǎn)生的片NI.
[0066]碗78的區(qū)部84的角范圍決定圍繞著碗78的軸82的放大部分的角范圍。
[0067]如圖8所示，在本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例中，具有較小直徑孔的碗的區(qū)部被不具有噴氣孔的區(qū)部90所取代。該無(wú)孔的區(qū)部90同樣相對(duì)于平面87偏移角度α。該碗92使得可獲得具有與具有較小直徑孔86的區(qū)部84的碗78所獲得的燃料片形狀大致相同的燃料片。
[0068]在如圖5和圖8中所示的實(shí)施例的實(shí)際執(zhí)行中，具有小直徑孔的碗78的區(qū)部84與無(wú)孔碗92的區(qū)部90沿角度延伸過(guò)約50°，角度α約為120°。[0069]在如圖9所示的本發(fā)明的另一實(shí)施例中，混合器碗94具有兩個(gè)沿直徑相對(duì)的無(wú)噴氣孔的角區(qū)部96和98。箭頭8和箭頭顯示空氣與燃料顆粒經(jīng)過(guò)碗94的第一區(qū)部96及第二區(qū)部98所遵循的通路。
[0070]圖10顯示具有包括上述沿直徑相對(duì)的區(qū)部的碗94的噴射系統(tǒng)34。碗94的第一區(qū)部96及第二區(qū)部98用于形成燃料片財(cái)?shù)牡谝环糯蟛糠?00及第二放大部分102(如圖10及圖10。這些第一及第二放大部分100，102沿直徑相互相對(duì)，它們用于沿周邊交叉在碗94任一側(cè)的噴射系統(tǒng)所產(chǎn)生的燃料片。
[0071]在圖9碗的實(shí)際執(zhí)行中，每個(gè)區(qū)部98，96沿角度延伸過(guò)約20。到30。，并沿與空氣/燃料混合物的旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)的方向，即順時(shí)針?lè)较?，相?duì)于包含碗94的軸97，且垂直于包含碗94的軸97及燃燒室軸的徑向平面99的平面95，以大約100°夾角成角度地偏移。在圖9中，平面95和99用線表不，它們垂直于該片的平面。
[0072]在圖9碗的一變體實(shí)例中，兩個(gè)沿直徑相對(duì)的角區(qū)部可具有更小直徑的孔。其中的一個(gè)區(qū)部還可無(wú)孔，而另一區(qū)部具有較小直徑的孔。
[0073]在圖12中所示的本發(fā)明的另一實(shí)施例中，位于最接近火花塞42處的混合器碗104具有兩個(gè)無(wú)孔的角區(qū)部106和108，其中一個(gè)區(qū)部106用于形成第一放大部分，以與相鄰燃料片沿周邊相交，而另一放大部分108用于形成第二放大部分，以與火花塞內(nèi)端與碗104外周邊的一點(diǎn)之間的火花塞42的軸110相交。
[0074]所述第一與第二放大部分大體位于燃料片上，彼此成90。夾角。箭頭0和箭頭2顯示經(jīng)過(guò)碗104的第一及第二區(qū)部附近的空氣與燃料顆粒所遵循的通路。
[0075]碗104的第一個(gè)角區(qū)部106沿角度延伸過(guò)約50。，傳遞更靠近火花塞42內(nèi)端燃料的第二角區(qū)部108沿角度延伸過(guò)約40。。
[0076]如參見(jiàn)圖10所描述的那樣，出于沿周邊蔓延燃燒火焰的目的，最為靠近火花塞的噴射系統(tǒng)還可具有兩個(gè)沿直徑相對(duì)的區(qū)部，以及無(wú)孔或具有較小直徑孔的用以向火花塞傳輸燃料的第三區(qū)部。
[0077]在以上描述中，旋流器的旋轉(zhuǎn)方向通過(guò)實(shí)例給出，可以理解為該操作類似于順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的空氣/燃料混合物。在這種情況下，僅無(wú)孔或具較小直徑孔的碗的區(qū)部的角定位將需要被修正。
[0078]在實(shí)踐中，具有較小直徑孔或無(wú)孔的區(qū)部的定位及角范圍通過(guò)三維模擬來(lái)決定。這樣的模擬考慮到諸如旋流器葉片的形狀及傾斜角以及旋流器轉(zhuǎn)向、從高壓壓縮機(jī)來(lái)的氣流流速、從噴射器來(lái)的燃料的流速等諸多參數(shù)。
[0079]本發(fā)明的混合器碗使得可獲得在空氣通過(guò)主稀釋孔進(jìn)入之前，兩噴射器之間空氣/燃料混合物的周邊連續(xù)性，從而當(dāng)噴射系統(tǒng)數(shù)量較少和/或當(dāng)那些系統(tǒng)之間的圓周節(jié)距較大時(shí)，確保燃燒火焰的良好周邊蔓延。
【權(quán)利要求】
1.一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)形燃燒室（10)，該室包含兩個(gè)同軸壁，所述同軸壁形成回轉(zhuǎn)表面，分別為內(nèi)壁（18)與外壁（20)，所述壁在它們的上游端通過(guò)具有用于安裝噴射系統(tǒng)的開(kāi)口的環(huán)形室端壁（22)連接在一起，每個(gè)噴射系統(tǒng)均包含用于產(chǎn)生來(lái)自燃料噴射器（36)下游的旋轉(zhuǎn)氣流的至少一個(gè)旋流器（46，48)，以及碗（78，92，94，104)，該碗具有大體為截頭圓錐形的壁，所述截頭圓錐形的壁位于旋流器下游，并形成有一環(huán)形排的噴氣孔(80，86)，用于產(chǎn)生空氣與燃料混合物的大體為截頭圓錐形且旋轉(zhuǎn)著的片，所述外壁具有一環(huán)形排的主稀釋孔（44)，該燃燒室的特征在于，所述碗（78，92，94，104)的孔（80，86)的分布與尺寸確定方式使得空氣/燃料混合物的至少一些片（N3，N4)具有至少一個(gè)局部放大部分（88，100，102)，所述局部放大部分與所述主稀釋孔（44)上游的相鄰燃料片沿周邊相交。
2.如權(quán)利要求1所述的室，其特征在于，至少一些碗（78)的孔（80，86)圍繞碗（78)的軸（82)等間隔地分布，每個(gè)所述碗的一些孔（86)的直徑小于所述碗其他孔（80)的直徑，直徑較小的孔（86)形成于一角區(qū)部（84)上，所述角區(qū)部（84)的尺寸與角位置是預(yù)定的，以形成燃料的片（N3)的局部放大部分（88)。
3.如權(quán)利要求2所述的室，其特征在于，所述各碗的上述角區(qū)部的孔（86)的直徑比碗的其他孔的直徑小至少40%。
4.如權(quán)利要求1或2所述的室，其特征在于，至少一些碗（92，104)在一角區(qū)部無(wú)孔，該無(wú)孔角區(qū)部的尺寸與角位置被預(yù)定，以形成燃料的片的局部放大部分。
5.如權(quán)利要求2-4中任何一項(xiàng)所述的室，其特征在于，一些碗包含兩個(gè)沿直徑相對(duì)的角區(qū)部（96，98)，所述角區(qū)部（96，98)具有直徑較小的孔和/或無(wú)孔。
6.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的室，其特征在于，其包括安裝于所述外壁（20)的孔中的至少一個(gè)火花塞（42)，位于緊靠所述火花塞的噴射系統(tǒng)的碗（104)中的孔的分布及尺寸確定方式使得從該噴射系統(tǒng)發(fā)出的空氣/燃料混合物的片具有另一局部放大部分，該另一局部放大部分與所述火花塞（42)的徑向內(nèi)端和所述碗（104)的外邊緣的一點(diǎn)之間的火花塞的軸相交。
7.如權(quán)利要求6所述的室，其特征在于，所述最靠近火花塞的碗具有直徑小于所述碗其他孔直徑的孔，所述直徑較小的孔形成于一角區(qū)部，該角區(qū)部的尺寸與角位置是預(yù)定的，以形成與所述火花塞的軸相交的放大部分。
8.如權(quán)利要求6所述的室，其特征在于，所述最靠近火花塞的碗（104)在一角區(qū)部無(wú)孔，該角區(qū)部的尺寸與位置是預(yù)定的，以形成與所述火花塞（42)的軸（110)相交的放大部分。
9.如權(quán)利要求2至5、7和8中任何一項(xiàng)所述的室，其特征在于，上述角區(qū)部（84，90，96，98，106，108)延展經(jīng)過(guò)約20°?約50°。
10.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，例如飛機(jī)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，包括如上述任一權(quán)利要求所述的燃燒室。
【文檔編號(hào)】F23R3/06GK103842728SQ201280047165
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月27日
【發(fā)明者】丹尼斯·吉恩·莫里斯·桑德里斯, 克里斯托弗·皮尤瑟格斯 申請(qǐng)人:斯奈克瑪