一種用于回流燃燒室的火焰穩(wěn)定器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于渦輪發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于回流燃燒室的火焰穩(wěn)定器。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪發(fā)動機主燃燒室由于在進口流速較大，油氣比較小的條件下，容易由于燃燒不穩(wěn)定而導(dǎo)致發(fā)動機熄火的故障。該種情況下對燃燒室進行大幅度的改進容易浪費人力、物力資源，同時增大燃燒室的研發(fā)費用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何在不改變?nèi)紵抑饕Y(jié)構(gòu)的前提下，通過對燃燒室局部的頭部主燃區(qū)進行局部的改進就提高燃燒室在小工況、高進口流速下的火焰穩(wěn)定性能，同時提高燃燒室在各個狀態(tài)的燃燒效率，從而降低渦輪發(fā)動機耗油率，拓寬渦輪發(fā)動機工作包線。
[0005]( 二 )技術(shù)方案
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于回流燃燒室的火焰穩(wěn)定器，該火焰穩(wěn)定器安裝于回流燃燒室的頭部區(qū)域，12個火焰穩(wěn)定器1通過焊接的方式將底部連接在火焰筒2上，法蘭4焊接在火焰筒2的頭部壁面，火焰筒2通過法蘭4另一端螺栓連接在燃燒室機匣3的端面；
[0007]火焰穩(wěn)定器1為一體形成的兩段體，該兩段體分為上、下兩段，上段，即L1段中空，截面形狀為半圓弧形環(huán)體，該種形式主要有利于形成穩(wěn)定的雙渦燃燒結(jié)構(gòu)；下段，即L2段的截面形狀以中軸線分界，半側(cè)中空形成半圓弧空腔，半側(cè)實心，中空側(cè)與上段貫通，該種形式主要是有利于減小從穩(wěn)定器后部向火焰筒頭部流動空氣的阻力損失；由此，火焰穩(wěn)定器1上段形成有圓弧面和平面；
[0008]所述火焰穩(wěn)定器1安裝在火焰筒2頭部內(nèi)側(cè)，距離火焰筒2頭部端面為1-1.5倍的頭部高度；火焰穩(wěn)定器1上段的圓弧面所面向的方向為燃燒室的頭部區(qū)域，火焰穩(wěn)定器1上段的平面所面向的區(qū)域為燃燒室下游區(qū)域；
[0009]火焰穩(wěn)定器的進氣孔為火焰穩(wěn)定器1下段端面的半圓弧形進口，火焰穩(wěn)定器出氣口為火焰穩(wěn)定器1上段端面的半圓弧形出口 ；
[0010]壓縮空氣通過火焰筒進口，流動至火焰筒2與燃燒室機匣3之間的環(huán)腔中；而后從環(huán)腔中自然分配火焰筒2的各類孔中，其中有一部分流體通過火焰穩(wěn)定器1的進氣孔流入，并從其出氣口流出，而后進入火焰筒內(nèi)部；通過火焰筒2中開設(shè)孔形成的射流與火焰穩(wěn)定器1形成的低速射流相互作用，在燃燒室頭部形成有利于燃料燃燒的流場結(jié)構(gòu)，在空氣與燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，形成已燃高溫混氣，而后向火焰筒下游流去。
[0011](三)有益效果
[0012]本發(fā)明技術(shù)方案所提供的穩(wěn)定器的氣動穩(wěn)定部分截面是半圓弧形管，具有火焰穩(wěn)定渦系強壯，火焰穩(wěn)定能力強的特點；穩(wěn)定器的下半部分采用弧線形截面，有利于減小其他射流孔的阻礙，減小總壓損失。火焰穩(wěn)定器內(nèi)部設(shè)計為空腔，既能夠有效冷卻火焰穩(wěn)定器壁面，有能夠向燃燒室特定區(qū)域補充低速空氣，起到穩(wěn)定火焰的作用。
[0013]本發(fā)明方案通過簡單的結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)燃燒室的高效穩(wěn)定工作，能夠明顯擴大貧油熄火邊界，提高燃燒效率，同時降低了生產(chǎn)成本。試驗證明采用該種冷卻方式的射流孔能夠保證在燃燒室溫升超過800K，冷卻空氣高于500K的條件下，燃燒室的射流孔部分壁面壽命長達300h。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明火焰穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明火焰穩(wěn)定器上段的截面示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明火焰穩(wěn)定器下段的截面示意圖。
[0018]圖5為火焰穩(wěn)定器周邊流場圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。
[0020]為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種用于回流燃燒室的火焰穩(wěn)定器，該火焰穩(wěn)定器安裝于回流燃燒室的頭部區(qū)域，如圖所示1，12個火焰穩(wěn)定器1通過焊接的方式將底部連接在火焰筒2上，法蘭4焊接在火焰筒2的頭部壁面，火焰筒2通過法蘭4另一端螺栓連接在燃燒室機匣3的端面；
[0021]火焰穩(wěn)定器1為一體形成的兩段體，該兩段體分為上、下兩段，上段，即L1段中空，截面形狀為半圓弧形環(huán)體，如圖3所示，該種形式主要有利于形成穩(wěn)定的雙渦燃燒結(jié)構(gòu)；下段，即L2段的截面形狀以中軸線分界，半側(cè)中空形成半圓弧空腔，半側(cè)實心，中空側(cè)與上段貫通，如圖4所示，該種形式主要是有利于減小從穩(wěn)定器后部向火焰筒頭部流動空氣的阻力損失；由此，火焰穩(wěn)定器1上段形成有圓弧面和平面；
[0022]所述火焰穩(wěn)定器1安裝在火焰筒2頭部內(nèi)側(cè)，距離火焰筒2頭部端面為1-1.5倍的頭部高度；火焰穩(wěn)定器1上段的圓弧面所面向的方向為燃燒室的頭部區(qū)域，火焰穩(wěn)定器1上段的平面所面向的區(qū)域為燃燒室下游區(qū)域；
[0023]火焰穩(wěn)定器的進氣孔為火焰穩(wěn)定器1下段端面的半圓弧形進口，火焰穩(wěn)定器出氣口為火焰穩(wěn)定器1上段端面的半圓弧形出口 ；
[0024]壓縮空氣通過火焰筒進口，流動至火焰筒2與燃燒室機匣3之間的環(huán)腔中；而后從環(huán)腔中自然分配火焰筒2的各類孔中，其中有一部分流體通過火焰穩(wěn)定器1的進氣孔流入，并從其出氣口流出，而后進入火焰筒內(nèi)部；通過火焰筒2中開設(shè)孔形成的射流與火焰穩(wěn)定器1形成的低速射流相互作用，在燃燒室頭部形成有利于燃料燃燒的流場結(jié)構(gòu)，在空氣與燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，形成已燃高溫混氣，而后向火焰筒下游流去；
[0025]與此同時，在火焰穩(wěn)定器1周邊不同半徑上都形成了如圖5中所示的流場結(jié)構(gòu)。從中可以看出在火焰穩(wěn)定器后形成了兩個尺度較小的回流區(qū)，該回流區(qū)從燃燒室理論中可以起到穩(wěn)定火焰的作用，從而能夠克服燃燒室在小油氣比工況的燃燒振蕩不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
[0026]本發(fā)明技術(shù)方案采用截面為半圓弧形的空心管作為火焰穩(wěn)定器主體；其氣流通過火焰穩(wěn)定器內(nèi)部空腔流入火焰筒內(nèi)部，向燃燒室頭部補充低速空氣，該低速空氣在燃燒室頭部與其他射流孔作用能夠有效組織燃燒；并且在火焰穩(wěn)定器底部采用半徑不同的圓弧截面，有利于減小流動損失，又能夠降低零件復(fù)雜程度。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于回流燃燒室的火焰穩(wěn)定器，其特征在于，該火焰穩(wěn)定器安裝于回流燃燒室的頭部區(qū)域，12個火焰穩(wěn)定器(1)通過焊接的方式將底部連接在火焰筒(2)上，法蘭(4)焊接在火焰筒(2)的頭部壁面，火焰筒(2)通過法蘭(4)另一端螺栓連接在燃燒室機匣(3)的端面； 火焰穩(wěn)定器(1)為一體形成的兩段體，該兩段體分為上、下兩段，上段，即L1段中空，截面形狀為半圓弧形環(huán)體，該種形式主要有利于形成穩(wěn)定的雙渦燃燒結(jié)構(gòu)；下段，即L2段的截面形狀以中軸線分界，半側(cè)中空形成半圓弧空腔，半側(cè)實心，中空側(cè)與上段貫通，該種形式主要是有利于減小從穩(wěn)定器后部向火焰筒頭部流動空氣的阻力損失；由此，火焰穩(wěn)定器(1)上段形成有圓弧面和平面； 所述火焰穩(wěn)定器(1)安裝在火焰筒(2)頭部內(nèi)側(cè)，距離火焰筒(2)頭部端面為1-1.5倍的頭部高度；火焰穩(wěn)定器(1)上段的圓弧面所面向的方向為燃燒室的頭部區(qū)域，火焰穩(wěn)定器(1)上段的平面所面向的區(qū)域為燃燒室下游區(qū)域； 火焰穩(wěn)定器的進氣孔為火焰穩(wěn)定器(1)下段端面的半圓弧形進口，火焰穩(wěn)定器出氣口為火焰穩(wěn)定器(1)上段端面的半圓弧形出口 ； 壓縮空氣通過火焰筒進口，流動至火焰筒(2)與燃燒室機匣(3)之間的環(huán)腔中；而后從環(huán)腔中自然分配火焰筒(2)的各類孔中，其中有一部分流體通過火焰穩(wěn)定器(1)的進氣孔流入，并從其出氣口流出，而后進入火焰筒內(nèi)部；通過火焰筒(2)中開設(shè)孔形成的射流與火焰穩(wěn)定器(1)形成的低速射流相互作用，在燃燒室頭部形成有利于燃料燃燒的流場結(jié)構(gòu)，在空氣與燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，形成已燃高溫混氣，而后向火焰筒下游流去。
【專利摘要】本發(fā)明屬于渦輪發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于回流燃燒室的火焰穩(wěn)定器，該穩(wěn)定器的氣動穩(wěn)定部分截面是半圓弧形管，具有火焰穩(wěn)定渦系強壯，火焰穩(wěn)定能力強的特點；穩(wěn)定器的下半部分采用弧線形截面，有利于減小其他射流孔的阻礙，減小總壓損失?；鹧娣€(wěn)定器內(nèi)部設(shè)計為空腔，既能夠有效冷卻火焰穩(wěn)定器壁面，有能夠向燃燒室特定區(qū)域補充低速空氣，起到穩(wěn)定火焰的作用。本發(fā)明方案通過簡單的結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)燃燒室的高效穩(wěn)定工作，能夠明顯擴大貧油熄火邊界，提高燃燒效率，同時降低生產(chǎn)成本。試驗證明采用該種冷卻方式的射流孔能夠保證在燃燒室溫升超過800K，冷卻空氣高于500K的條件下，燃燒室的射流孔部分壁面壽命長達300h。
【IPC分類】F23R3/18
【公開號】CN105371299
【申請?zhí)枴緾N201510615876
【發(fā)明人】蔡文哲, 田穎, 趙學(xué)成, 翟普
【申請人】北京動力機械研究所
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年9月24日