專利名稱：包括開(kāi)凹口環(huán)形腹板的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的擴(kuò)散器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)散器及一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，例如，飛行器的噴氣式發(fā) 動(dòng)機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，包括設(shè)置于環(huán)形燃燒室上游的擴(kuò)散器，該擴(kuò)散器和燃燒室由基 本為柱形的外殼包圍。
背景技術(shù)：
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)散器可具有大致柱形形式或彎曲的L形形式，包括徑向的上游部 分，其外周邊連接到下游柱形部分，據(jù)此，設(shè)置于擴(kuò)散器上游的壓縮機(jī)末段為軸向段或離心 段。在這兩種情況中，擴(kuò)散器均包括兩個(gè)基本平行的環(huán)形腹板，環(huán)形腹板延伸到彼此之內(nèi)并 在其間通過(guò)基本沿徑向的葉片相連。從擴(kuò)散器排出的空氣噴射到由外殼限定的環(huán)形封閉體 中，從而為燃燒室提供空氣供應(yīng)。燃燒室包括兩種旋轉(zhuǎn)壁，分別為內(nèi)壁和外壁，在二者間在其上游端通過(guò)基本徑向 的室基底環(huán)形壁相連。該室基底壁包括孔，用于安裝將空氣和燃料的混合物噴射到室內(nèi)的 系統(tǒng)。燃料來(lái)自于圍繞室縱軸均勻分布并從外殼朝向內(nèi)部基本沿徑向延伸的噴射器。每個(gè) 噴射器具有基本為L(zhǎng)形的形式，并包括上游徑向管道，上游徑向管道在其徑向外端固定于 外殼上并在其徑向內(nèi)端連接于基本沿軸向向下游延伸的頭或噴嘴，該頭接合于用于噴射空 氣/燃料混合物的系統(tǒng)中。在現(xiàn)有技術(shù)中，擴(kuò)散器腹板的下游周向邊緣位于燃料噴射器的徑向管道的軸向上 的相對(duì)較大距離處。在發(fā)動(dòng)機(jī)組件的噴射器的拆卸操作過(guò)程中，為使此噴射器向上游沿軸 向平移移位以從相應(yīng)的噴射系統(tǒng)拆除其軸向頭，這種距離或這種軸向間隙確實(shí)是有必要 的。拆卸噴射器特別是為了清除在噴射器頭部的可能妨礙室燃料供應(yīng)的煙灰和焦渣。然而， 不會(huì)對(duì)燃燒室的空氣供應(yīng)造成影響的前述軸向間隙，導(dǎo)致渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度或軸向尺度增 大，并由此導(dǎo)致渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的重量增大，這在航空工業(yè)中總是不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明尤其是為了解決這些問(wèn)題而提供一種簡(jiǎn)單、高效和經(jīng)濟(jì)的方案。為實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明提供一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)散器，包括兩個(gè)環(huán)形的腹板，這兩 個(gè)腹板延伸到彼此之內(nèi)并在其間通過(guò)大致徑向的葉片連接，至少一個(gè)所述腹板的下游周向 邊緣包括圍繞所述擴(kuò)散器的縱軸均勻分布的凹口。該擴(kuò)散器可為軸向類型并包括兩個(gè)相互平行且基本為柱形的腹板，或?yàn)閿U(kuò)散器校 直器單元的一部分，該單元包括兩個(gè)具有基本為L(zhǎng)形截面的腹板。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，例如飛行器的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā) 動(dòng)機(jī)，其特征在于，其包括例如前述的環(huán)形擴(kuò)散器；和環(huán)形燃燒室，其設(shè)置于所述擴(kuò)散器 的下游并處于所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼內(nèi)，通過(guò)設(shè)置于所述擴(kuò)散器與所述室之間并從所述外 殼向內(nèi)部大致沿徑向延伸的噴射器向所述燃燒室供應(yīng)燃料，所述擴(kuò)散器的所述或每個(gè)腹板 的下游周向邊緣的凹口沿軸向與所述噴射器對(duì)準(zhǔn)，以此對(duì)準(zhǔn)方式使每個(gè)噴射器可在該噴射器被拆卸時(shí)在所述或每個(gè)腹板的凹口中向上游平移。根據(jù)本發(fā)明，擴(kuò)散器腹板的凹口準(zhǔn)許噴射器縮回，從而足以使噴射器從噴射機(jī)構(gòu)脫開(kāi)并可將其拆卸。這樣，擴(kuò)散器可與燃料噴射器和燃燒室沿軸向接近，通過(guò)這種方式減少 甚至是消除擴(kuò)散器腹板下游周向邊緣與噴射器徑向管道間的軸向間隙。渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度 于是顯著減小。根據(jù)本發(fā)明的擴(kuò)散器可為軸向擴(kuò)散器或?yàn)閿U(kuò)散器校直器單元的一部分。較佳地，所述擴(kuò)散器的兩個(gè)腹板在其下游周向邊緣上包括的凹口從一個(gè)腹板到另 一腹板而兩兩沿徑向排列并沿軸向與所述燃料噴射器對(duì)準(zhǔn)。凹口具有例如向下游張開(kāi)的大致U形或C形的形式。根據(jù)燃燒室噴射器的數(shù)量， 擴(kuò)散器的所述或每個(gè)腹板可包括16至20個(gè)圍繞擴(kuò)散器的縱軸均勻分布的凹口。這些凹口可具有約IOmm量級(jí)的沿軸向的長(zhǎng)度和沿圓向的寬度。凹口的尺度尤其 取決于噴射器的尺寸，采用這種方式，當(dāng)噴射器處于其縮回位置時(shí)(其中噴射器與噴射系 統(tǒng)脫離接合)，凹口可容納這些噴射器。凹口的長(zhǎng)度由此取決于噴射器頭從噴射系統(tǒng)脫離接 合所需的距離，凹口的寬度取決于噴射器徑向管道的外徑或橫向障礙。有利地，所述凹口形成于所述或每個(gè)向所述葉片的下游延伸的擴(kuò)散器腹板的下游 端部分上，采用這種方式不會(huì)干擾擴(kuò)散器輸出端處的空氣流動(dòng)。所述或每個(gè)腹板的下游端 部分可通過(guò)至少一個(gè)附加部或增強(qiáng)部來(lái)加強(qiáng)或加固，以此方式限制該端部分在操作過(guò)程中 的振動(dòng)。所述或每個(gè)腹板的下游周向邊緣可進(jìn)一步為“下垂邊緣”類型并通過(guò)具有圓滑截 面輪廓的環(huán)形銜接區(qū)連接到基本徑向的環(huán)形邊緣。


通過(guò)閱讀以下參照附圖利用非限制性示例提供的描述，可以更好地理解本發(fā)明， 并且本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)更顯而易見(jiàn)，其中圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò)散器校直器單元和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的軸向截面的示 意性半視圖，圖2為對(duì)應(yīng)于圖1的視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，圖3是圖2中所示渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的從下游和側(cè)方所見(jiàn)的示意性透視圖，圖4是圖3中的燃料噴射器和擴(kuò)散器校直器單元的示意性俯視圖，圖5是根據(jù)本發(fā)明一可替代實(shí)施例的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)散器校直器單元的軸向截面 的示意性局部視圖，圖6是根據(jù)本發(fā)明另一可替代實(shí)施例的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)散器校直器單元的軸向截 面的示意性局部視圖，圖7是根據(jù)本發(fā)明的軸向擴(kuò)散器和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的軸向截面的示意性半視 圖。
具體實(shí)施例方式首先參見(jiàn)圖1，所示為渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分，如飛行器的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪螺 旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，從上游到下游沿渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)氣體流動(dòng)的方向，包括壓縮機(jī)的離心段(未示 出)，L形擴(kuò)散器校直器單元10和燃燒室12。
擴(kuò)散器校直器單元10包括形成擴(kuò)散器的基本為徑向的上游環(huán)形部分14，其外周 邊連接到形成校直器的基本為柱形或錐形的下游環(huán)形部分16。單元10限定了一個(gè)L形的 環(huán)形管道，管道的入口與壓縮機(jī)的離心段的輸出端沿徑向?qū)?zhǔn)，管道的輸出端指向下游。從 校直器16排出的空氣透入到由基本為柱形的外殼38限定的環(huán)形封閉體中，其中設(shè)置了燃 燒室12，以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式為該室供應(yīng)空氣。單元10包括兩個(gè)具有L形截面的環(huán)形腹板18、20，二者平行并在其間由基本為徑 向的葉片相連。每個(gè)腹板18、20包括上游徑向部分，其外周邊連接到基本為柱形或錐形的 下游部分。腹板18、20的徑向壁之間通過(guò)未示出的葉片相連，它們的柱形壁通過(guò)葉片26相連。在所示實(shí)施例中，葉片26僅僅在腹板18、20的柱形部分的軸向尺度的一部分上延 伸，并且這些腹板的向葉片26下游延伸的端部分相互平行。燃燒室12具有大致環(huán)形形狀并包括兩個(gè)同軸旋轉(zhuǎn)壁28、30，二者延伸到彼此之內(nèi) 并在其上游端通過(guò)室基底環(huán)形壁32相連。室的外旋轉(zhuǎn)壁28在其下游端連接到用于緊固的徑向外環(huán)形法蘭34，法蘭34緊固 到外殼38的環(huán)形法蘭36。室的內(nèi)旋轉(zhuǎn)壁30在其下游端連接到用于緊固的徑向內(nèi)環(huán)形法蘭40，法蘭40緊固 到環(huán)形法蘭42，其中環(huán)形法蘭42設(shè)置在用于支撐擴(kuò)散器校直器單元10的下游環(huán)形板44下 游端。板44的上游端連接到單元10的腹板20的徑向內(nèi)端。室基底壁32包括孔，用于安裝將空氣和燃料混合物噴射到室內(nèi)的系統(tǒng)46，空氣來(lái) 自于單元10，燃料來(lái)自于固定在外殼38上并圍繞室縱軸在圓周上均勻分布的噴射器48。每個(gè)噴射器48包括徑向管道50，徑向管道50從其固定在外殼38上的徑向外端向 內(nèi)部沿徑向延伸。徑向管道48的徑向內(nèi)端連接到噴嘴或連接到燃料噴射頭52，燃料噴射頭 52沿軸向向下游延伸并接合在用于使噴射系統(tǒng)46對(duì)中的裝置中。在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)噴射器的噴射頭52在軸向距離54上接合在用于使噴射系統(tǒng)46 對(duì)中的裝置中時(shí)，單元10的腹板18、20的下游周向邊緣必須與噴射器的軸向管道50分離 以軸向間隙56，該軸向間隙56至少等于軸向距離54。為了能夠向噴射器上游沿軸向平移 移位以使其從噴射系統(tǒng)46脫離，該軸向間隙56確實(shí)是必要的。這種對(duì)馬達(dá)組件的拆卸操 作定期進(jìn)行，以清潔噴射器的噴射頭52并防止在這些頭上積累而可能妨礙室12燃料供應(yīng) 或干擾任何其他維護(hù)措施的煙灰和焦渣。通過(guò)在單元10的腹板18、20中至少一個(gè)的下游周向邊緣上設(shè)置與噴射器相對(duì)的 凹口或切口，本發(fā)明可減小甚至消除該軸向間隙56，這些凹口用于在拆卸噴射器和使噴射 器從噴射系統(tǒng)46脫離的過(guò)程中容納噴射器48。在圖2至4中所示的實(shí)施例中，單元110的每個(gè)腹板118、120終止于噴射器148 的緊鄰處并包括數(shù)量等于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射器148數(shù)量的多個(gè)凹口 160。每個(gè)腹板包括 例如圍繞渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)縱軸均勻分布的16至20個(gè)凹口 160。內(nèi)腹板120的凹口 160沿徑向 與外腹板118的凹口 160對(duì)準(zhǔn)，并且沿軸向與噴射器148的徑向管道150對(duì)準(zhǔn)。凹口 160具有向下游張開(kāi)的U形或C形的形式。每個(gè)凹口的底部具有基本圓滑的 形狀，且其內(nèi)徑大于噴射器徑向管道150的外徑，通過(guò)這種方式，噴射器管道150的至少一 部分可以被容納于該凹口中。凹口具有例如約IOmm量級(jí)的長(zhǎng)度162或者軸向尺度，以及約IOmm量級(jí)的寬度164或者周向尺度。在所示實(shí)施例中，凹口 160在其從噴射系統(tǒng)146脫離和向上游軸向平移移位的過(guò) 程中適于整體容納噴射器的管道150。可替代地，凹口可以具有確定的適合的形狀和尺寸以 僅僅容納噴射器徑向管道150的一部分。凹口 160在腹板118、120的下游端的大部分軸向尺度上向葉片126的下游沿軸向 延伸，凹口 160的上游端位于與單元110的葉片126的后邊緣分開(kāi)一定距離處。較佳地，凹口 160并未形成于徑向葉片126之間，從而不會(huì)干擾或極少干擾擴(kuò)散器 校直器單元中的空氣流動(dòng)。因而單元的腹板118、120的凹口不會(huì)影響室內(nèi)空氣的供應(yīng)。在圖5中所示的可替代實(shí)施例中，單元的外腹板118'在其下游端包括基本沿徑 向朝向外部向下游延伸的圓環(huán)形邊緣。單元的內(nèi)腹板120'在其下游端包括基本沿徑向朝 向內(nèi)部向下游延伸的圓環(huán)形邊緣。腹板118' ,120'的下游邊緣可加固單元的下游端，并在 操作過(guò)程中限制這些腹板的下游端部分的彎曲變形和振動(dòng)，這可受益于凹口 160的存在。在圖6中所示的另一可替代實(shí)施例中，單元210的內(nèi)腹板220厚度增大，從而加固 該腹板。單元的外腹板218也可采用同樣方式加固。在另一未示出的可替代方案中，單元的內(nèi)、外腹板可使用剛性元件加固和增強(qiáng)，該 剛性元件可以直接加工到腹板上，或者通過(guò)硬焊或焊接的方式連接和固定到這些腹板上。用于拆卸噴射器348的凹口 360也可形成于軸向擴(kuò)散器310的腹板318、320的至 少一個(gè)下游周向邊緣上(參見(jiàn)圖7)，該軸向擴(kuò)散器設(shè)置于具有軸向輸出端的壓縮機(jī)(未示 出)的下游。軸向擴(kuò)散器310包括兩個(gè)基本為柱形的腹板318、320，腹板318、320相互平行 地延伸到彼此之內(nèi)并在其間通過(guò)基本為徑向的葉片326相連。在所示實(shí)施例中的凹口 360 形成于擴(kuò)散器的外腹板318的下游周向邊緣上該擴(kuò)散器的葉片326的下游。因此這些凹口 360不會(huì)干擾或者極少干擾到軸向擴(kuò)散器中空氣的流動(dòng)。凹口 360與噴射器348的徑向管 道350沿軸向?qū)?zhǔn)，并與參照?qǐng)D2至6描述的凹口為相同類型。
權(quán)利要求
一種用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的擴(kuò)散器，包括兩個(gè)環(huán)形的腹板(118，120)，這兩個(gè)腹板延伸到彼此之內(nèi)并在其間通過(guò)大致徑向的葉片(126)連接，其特征在于，至少一個(gè)所述腹板的下游周向邊緣包括圍繞所述擴(kuò)散器的縱軸均勻分布的凹口(160)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器，其特征在于，其與校直器相關(guān)聯(lián)，以這種方式形成擴(kuò) 散器校直器單元，該單元的腹板(118，120)具有大致L形的截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器，其特征在于，其為軸向類型，其各腹板(118，120)大 致為柱形并相互平行。
4.一種渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，例如飛行器的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包 括根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的環(huán)形擴(kuò)散器(110)；和環(huán)形燃燒室(112)，其設(shè)置于所述 擴(kuò)散器的下游并處于所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼(138)內(nèi)，通過(guò)設(shè)置于所述擴(kuò)散器與所述室之 間并從所述外殼向內(nèi)部大致沿徑向延伸的噴射器(148)向所述燃燒室供應(yīng)燃料，所述擴(kuò)散 器的所述或每個(gè)腹板的下游周向邊緣的凹口(160)沿軸向與所述噴射器對(duì)準(zhǔn)，以此方式使 每個(gè)噴射器在該噴射器被拆卸時(shí)在所述或每個(gè)腹板的凹口中可向上游平移。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述擴(kuò)散器(116)的兩個(gè)腹板在其 下游周向邊緣上包括的凹口(160)從一個(gè)腹板到另一腹板兩兩沿徑向排列并沿軸向與所 述燃料噴射器(148)對(duì)準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凹口(160)具有向下游方 向開(kāi)口的大致U形或C形的形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任意一項(xiàng)所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凹口(160)具 有的沿周向的寬度(164)大致等于或大于所述噴射器(148)的外直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中任意一項(xiàng)所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凹口(160)具 有的沿軸向的長(zhǎng)度(162)大致等于或大于使所述噴射器(148)脫離所需的長(zhǎng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凹口(160)具有接近IOmm 大小的長(zhǎng)度和/或?qū)挾取?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求4至9中任意一項(xiàng)所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述擴(kuò)散器 (116)的所述或每個(gè)腹板(118，120)包括數(shù)量等于噴射器(148)數(shù)量的多個(gè)凹口(160)，這 些凹口圍繞所述擴(kuò)散器的縱軸均勻分布。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10中任意一項(xiàng)所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述凹口(160) 形成于所述或每個(gè)向所述擴(kuò)散器的葉片(126)的下游延伸的腹板的下游端部分上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述或每個(gè)腹板(118，120)的下 游端部分通過(guò)至少一個(gè)附加部或增強(qiáng)部來(lái)加固。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述或每個(gè)腹板(118， 120)的下游周向邊緣通過(guò)具有圓滑形狀截面輪廓的環(huán)形聯(lián)接區(qū)連接到大致徑向的環(huán)形邊 緣。
14.根據(jù)權(quán)利要求4至12中任意一項(xiàng)所述的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述擴(kuò)散器為軸 向擴(kuò)散器或?yàn)閿U(kuò)散器校直器單元的一部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的擴(kuò)散器，包括兩個(gè)由徑向葉片(126)連接的延伸到彼此之內(nèi)的環(huán)形腹板(118，120)，至少一個(gè)腹板的下游周向邊緣包括圍繞擴(kuò)散器縱軸均勻分布的凹口(160)。
文檔編號(hào)F04D29/44GK101960151SQ200980106888
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者帕特里斯·安德烈·康馬瑞特, 羅曼·尼古拉斯·呂內(nèi)爾, 迪迪爾·希波萊特·埃爾南德斯 申請(qǐng)人:斯奈克瑪