專利名稱:燃燒室/輪葉界面冷卻方案的制作方法
本發(fā)明有關(guān)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，具體有關(guān)渦輪機(jī)的燃燒室和輪葉總成。
眾所周知，傳遞到第一級(jí)渦輪的燃燒產(chǎn)物，在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中溫度最高。同樣為人所共知的是發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和這溫度直接相關(guān)，溫度越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率也越高。顯然，在技術(shù)上要求溫度能達(dá)到組成部件的最高容許限度，而自耐高溫的合金問(wèn)世以來(lái)，這種溫度已達(dá)極高地步。
在某些發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)型中，由于增溫，渦輪/燃燒室附近的部件經(jīng)歷局部高溫，造成燒蝕，撓曲和裂縫等問(wèn)題。本發(fā)明所針對(duì)要解決的問(wèn)題，從附圖1a所表示的過(guò)去的總成可以很清楚地看到。圖1a所示為雙筒管軸流型渦輪動(dòng)力裝置環(huán)形燃燒室的局部示意，這種型式的舉例有如(美國(guó))Unired Technologies Corporation的Pratt & Whitney公司出口的型號(hào)JT9D，PW2037和PW4000。該公司為本發(fā)明申請(qǐng)案的受讓人。
如從圖1A(先有技術(shù))可見(jiàn)，內(nèi)導(dǎo)流襯片和外導(dǎo)流襯片(10，12)都和輪葉支架14和16適當(dāng)連接，最后以熟知的方式和內(nèi)套18及外套20連接。從這個(gè)結(jié)構(gòu)可以明確看到，內(nèi)外導(dǎo)流襯片在噴氣端被做成環(huán)形體，形成一個(gè)通道，把發(fā)動(dòng)機(jī)的工作流體引入一列輪葉22(圖中僅示一片)去對(duì)渦輪葉片24沖擊。圖1B是圖1A的一個(gè)投影圖，這圖對(duì)結(jié)構(gòu)表達(dá)很明確，圖中箭頭表示把發(fā)動(dòng)機(jī)空氣壓縮機(jī)(圖中未示)通過(guò)環(huán)形腔26供給的冷卻空氣，送到輪葉總成的關(guān)鍵部件上去，保證這些部件能耐受酷劣的環(huán)境。
但是如圖1A里的箭頭所示，和字母A所表示的過(guò)熱點(diǎn)，這種設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，是由輪葉前緣30排送的工作流體的高溫高速造成的，結(jié)果轉(zhuǎn)移到輪葉緣板32和34和燃燒室的后緣36上(箭頭B所指的附近)。
本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，假使在導(dǎo)流片后緣上適當(dāng)設(shè)置開口的通道，接受冷卻空氣，使冷卻空氣合理沖擊毗鄰輪葉的前緣，上述問(wèn)題便可以消滅。沖擊點(diǎn)可以在輪葉的外側(cè)或內(nèi)側(cè)，但一定要在輪葉前緣工作流體的駐點(diǎn)上。把這高速空氣直接噴射在輪葉前緣和輪葉緣板的交接處，輪葉前緣向燃?xì)饴窂竭吘壟潘偷臒崛細(xì)獯罅繙p少，甚至完全消滅，這樣便可減少圖中箭頭B表示的渦流的形成。顯然邊緣層可以有低很多的燃?xì)鉁囟?。此外，通道可以提供額外的熱傳遞表面，提高熱傳遞的對(duì)流系數(shù)，進(jìn)一步對(duì)導(dǎo)流片后緣冷卻。
在實(shí)際試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在輪葉緣板和噴嘴后緣，過(guò)熱點(diǎn)有相當(dāng)大的減少。
其他的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，可以從說(shuō)明書，權(quán)利要求
項(xiàng)目和附圖中得見(jiàn)，附圖表示的是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。
附圖內(nèi)容簡(jiǎn)介如下
圖1A為一個(gè)渦輪式動(dòng)力設(shè)備的局部剖視圖，表示燃燒室/渦輪葉總成的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)示例。
圖1B為一個(gè)輪葉和燃燒室后緣的局部投影圖，示出現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中的問(wèn)題。
圖2A為與圖1A相同的局部圖，但引用了本發(fā)明。
圖2B為圖2A的局部投影圖。
圖3為圖2A中之導(dǎo)流襯片后緣上的通道的斜視圖。
雖然對(duì)本發(fā)明的敘述，使用的是上面提出的發(fā)動(dòng)機(jī)型式的理想實(shí)施方案，但是內(nèi)行人可以明顯看出，本發(fā)明也可以應(yīng)用于其他類型的發(fā)動(dòng)機(jī)。
明顯可見(jiàn)，本發(fā)明的課題，是保證燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件不致發(fā)生事故，尤其是在導(dǎo)流片后緣附近的區(qū)域，和在第一渦輪級(jí)前面的第一列輪葉的前緣附近區(qū)域(就是基本屬于發(fā)動(dòng)機(jī)溫度最高的區(qū)域)。
為了方便和簡(jiǎn)化起見(jiàn)，僅對(duì)為了解本發(fā)明所必須知道的部份作說(shuō)明如下，但應(yīng)參看附圖1A和1B，該二圖為上述型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)未結(jié)合本發(fā)明前的同一結(jié)構(gòu)，附于本文作參考用。
從圖2A和2B中可以看出，最后導(dǎo)流片40和后緣已按本發(fā)明作修改。和輪葉緣板32連接的金屬薄板安裝件44，支撐著導(dǎo)流片支撐件42，由支撐件42形成一個(gè)環(huán)形冷卻腔46，這冷卻腔由腔26，通過(guò)孔48(圖中僅示一個(gè))供給空氣壓縮機(jī)排出的空氣。如已所述，導(dǎo)流片40的后緣和導(dǎo)流片支撐件42之間有距離，形成一條環(huán)形敞口通道。支撐件42的排氣端為正弦曲線形的敞口通道50。
從上文可見(jiàn)，敞口通道50有相對(duì)于輪葉22的適當(dāng)位置(見(jiàn)圖2b)，因而相當(dāng)高速的冷卻空氣僅指向輪葉22的前緣和緣板形成的區(qū)域。如上所述，這用于容納熱燃?xì)饬黧w工質(zhì)路徑邊緣的溫度，以減少，甚至有時(shí)候可以消滅先有技術(shù)設(shè)計(jì)的葉片所引起的渦流。增加通道有助于提供高“背側(cè)”對(duì)流傳熱系統(tǒng)，對(duì)導(dǎo)流襯片的后緣進(jìn)一步冷卻。
應(yīng)能理解本發(fā)明并不局限于本文所透露及敘述的特定實(shí)施方案，尚可作出各種變化或修改，而并不脫離下列權(quán)利要求
中設(shè)定的新穎性概念的精神和范圍。
補(bǔ)正 85105913
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說(shuō)明書 3 23 邊緣的溫度，以 邊緣的溫度，可以
4 2 對(duì)流傳熱系統(tǒng)， 對(duì)流傳熱系數(shù)，
權(quán)利要求
1、一種燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)有一個(gè)燃燒室，一個(gè)渦輪葉輪和與上述葉輪有軸向距離但相鄰近的渦輪，上述燃燒室有導(dǎo)流襯片，其結(jié)構(gòu)形式可以形成一條環(huán)形通道，把燃燒產(chǎn)物引入上述渦輪葉輪，上述渦輪葉片有一個(gè)翼形部份和上述翼形部份根部的緣板部份，一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)有一個(gè)鞘形件，和上述導(dǎo)流襯片有一段距離，但和導(dǎo)流襯片形成一條通道，把冷卻空氣引入上述渦輪葉輪，有一個(gè)放置在上述通道內(nèi)的正弦線形組件，有敞口通道，把上述冷卻空氣引向渦輪輪葉前緣和上述輪葉緣板的交接處，和進(jìn)入上述渦輪輪葉之間的燃燒產(chǎn)物駐點(diǎn)附近，從而把上述渦輪輪葉和上述緣板附近的界面層，保持相對(duì)的低溫度。
2、如權(quán)利要求
第1項(xiàng)中之燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，特征為上述正弦線形敞口組件包含交替阻塞的通道和交替敞口的通道。
專利摘要
把冷卻空氣合理地引向輪葉前緣(30)，輪葉翼形部分和緣板(32)交接處前方的駐點(diǎn)，便可以保持燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的直接下游處的渦輪輪葉(22)有較低溫度。見(jiàn)圖2A。
文檔編號(hào)F02C7/16GK85105913SQ85105913
公開日1986年8月6日 申請(qǐng)日期1985年8月5日
發(fā)明者J·S·佩頓吉爾, J·S·撒克拉, D·J·沙利文, T·G·?？怂?申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan