一種中心體組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及干低排放燃燒室領(lǐng)域，具體涉及一種中心體組件。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C包括壓氣機、燃燒室與渦輪，壓氣機將空氣壓縮后，高壓空氣與燃料在燃燒室內(nèi)混合點燃后形成高溫高壓的燃?xì)?，并推動渦輪做功。
[0003]目前，隨著用戶日益嚴(yán)格的要求，燃?xì)廨啓C壽命已經(jīng)成為燃?xì)廨啓C行業(yè)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，而燃燒室作為燃?xì)廨啓C中的熱端部件，其壽命對整機壽命有著重要影響，因此冷卻設(shè)計也成為燃燒室設(shè)計領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。干低排放燃燒室中采用貧油預(yù)混燃燒，絕大多數(shù)空氣用于和燃料預(yù)混，因此冷卻空氣量緊張，冷卻設(shè)計難度更大，需要更高效的壁面冷卻手段。
[0004]中國專利CN101639220A涉及用于渦輪機燃燒器的中心體罩及方法，在該專利中，該裝置包括中心體、外部紊流器構(gòu)件等，外部紊流器與中心體間隔開形成空氣通道，能夠強化冷卻空氣與壁面之間的換熱，加強壁面冷卻效果。但發(fā)現(xiàn)外部紊流器構(gòu)件會為燃燒室?guī)眍~外的壓力損失，影響燃?xì)廨啓C性能；另外冷卻空氣在通道內(nèi)停留的時間過短，冷卻效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種中心體組件，以解決目前中心體的外部紊流器構(gòu)件給燃燒室?guī)眍~外的壓力損失，從而影響燃?xì)廨啓C性能的問題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0007]一種中心體組件，包括:
[0008]中心筒體，具有直徑相同的中心旋流器、內(nèi)筒體前壁、內(nèi)筒體后壁，所述內(nèi)筒體前壁連接到中心旋流器的下游端，所述內(nèi)筒體后壁附連到中心旋流器的上游端；
[0009]中心體外壁，同軸套設(shè)在中心筒體的外側(cè)，并與所述中心體外壁之間以形成環(huán)狀的冷卻空氣通道；
[0010]一級旋流器，連接在所述內(nèi)筒體前壁的下游端外側(cè)；
[0011]二級旋流器，呈環(huán)狀，同軸固定設(shè)置在所述冷卻空氣通道中，且位于所述中心體外壁的上游端。
[0012]可選地，所述二級旋流器的內(nèi)徑等于所述內(nèi)筒體后壁的外徑，所述二級旋流器的外徑等于所述中心體外壁的內(nèi)徑。
[0013]可選地，所述二級旋流器旋流角度為30度?50度。
[0014]可選地，所述中心體外壁的內(nèi)側(cè)具有與二級旋流器旋向相同的螺旋肋。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
[0016]本發(fā)明中心體組件能夠優(yōu)化高火焰溫度下燃?xì)廨啓C燃燒室的壽命性能；由于在冷卻空氣通道內(nèi)采用二級旋流器，相對于常規(guī)紊流器構(gòu)件來說，局部壓力損失更低，燃?xì)廨啓C效率能夠得到提升；冷卻空氣通道內(nèi)部氣流紊流度更高，中心體外壁與冷卻空氣之間的換熱效果增強，冷卻效果更優(yōu)；另外，二級旋流器能夠令通過的氣流產(chǎn)生向外側(cè)運動的趨勢，貼近中心體外壁的氣流速度會加快，再次強化壁面的冷卻效果。
【附圖說明】
[0017]圖1是現(xiàn)有技術(shù)燃?xì)廨啓C燃燒室中心體組件的截面的簡化視圖；
[0018]圖2是本發(fā)明燃?xì)廨啓C燃燒室中心體組件的截面的簡化視圖；
[0019]圖3是圖2中的不具有螺旋肋的中心體外壁的截面的細(xì)節(jié)視圖；
[0020]圖4是圖2中的具有與二級旋流器旋向相反的螺旋肋的中心體外壁的截面的細(xì)節(jié)視圖。
[0021]附圖標(biāo)記:
[0022]中心體組件 10，40;
[0023]中心筒體11，41;
[0024]中心旋流器 12，42;
[0025]內(nèi)筒體前壁 13，43;
[0026]內(nèi)筒體后壁 14，44;
[0027]一級旋流器 15，45;
[0028]中心體外壁 16，46;
[0029]冷卻空氣通道17，47;
[0030]中心預(yù)混通道18，48;
[0031]紊流器構(gòu)件 19;
[0032]二級旋流器 49 ；
[0033]螺旋肋50。
【具體實施方式】
[0034]這里將詳細(xì)地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。
[0035]參考圖1所示，大致顯示了現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C燃燒室中心體組件10 ;該中心體組件10包括中心筒體11、一級旋流器15與中心體外壁16 (呈筒狀)；其中，中心筒體11包括中心旋流器12、內(nèi)筒體前壁13 (呈筒狀)與內(nèi)筒體后壁14 (呈筒狀)，三者通過焊接前后固連，形成中心預(yù)混通道18，用于燃料與空氣的充分預(yù)混。
[0036]一級旋流器15焊接在中心筒體11的內(nèi)筒體前壁13下游端的外側(cè)，用于冷卻中心體組件40近火焰端面，同時能夠防止燃燒室回火；中心體外壁16焊接在一級旋流器15的上游端，并與中心筒體11同軸放置，之間形成冷卻空氣通道17，來流空氣進入冷卻空氣通道17冷卻；另外，中心體外壁16還包括紊流器構(gòu)件19，能夠增強冷卻空氣的紊流度，從而強化中心體外壁16的冷卻效果。
[0037]但是，現(xiàn)有的中心體組件10中，中心體外壁16上紊流器構(gòu)件19的設(shè)置，會為燃燒室?guī)眍~外的壓力損失，從而影響燃?xì)廨啓C性能；另外，冷卻空氣在冷卻空氣通道17內(nèi)停留的時間過短，冷卻效率較低。
[0038]參考圖2，本發(fā)明實施例的燃?xì)廨啓C燃燒室中心體組件40 ;該中心體組件40包括中心筒體41、一級旋流器45、中心體外壁46以及二級旋流器。
[0039]中心筒體41同樣包括中心旋流器42、內(nèi)筒體前壁43與內(nèi)筒體后壁44 (結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)基本相同)，三者通過焊接前后固連，形成中心預(yù)混通道48，用于燃料與空氣的充分預(yù)混。
[0040]一級旋流器45 (與現(xiàn)有一級旋流器15結(jié)構(gòu)基本相同)焊接在中心筒體41的內(nèi)筒體前壁43下游端的外側(cè)，用于冷卻中心體組件40近火焰端面，同時能夠防止燃燒室回火。
[0041]中心體外壁46 (呈筒狀)，同軸套設(shè)在中心筒體41的外側(cè)，與中心體外壁46之間以形成環(huán)狀的冷卻空氣通道47，且中心體外壁46是焊接在一級旋流器45的上游端，來流空氣進入冷卻空氣通道47冷卻中心體外壁46。
[0042]二級旋流器49呈環(huán)狀，同軸固定設(shè)置在冷卻空氣通道47中，且是通過焊接設(shè)置在中心體外壁46的上游端；需要說明的是，此處中心體外壁46的上游和下游是以中心體外壁46軸向中點為分界。另外，二級旋流器49起旋流作用的結(jié)構(gòu)與一級旋流器45上其旋流作用的結(jié)構(gòu)基本相同；并且，二級旋流器49的內(nèi)徑等于內(nèi)筒體后壁44的外徑，二級旋流器49的外徑等于中心體外壁46的內(nèi)徑，以使得二級旋流器49正好同軸設(shè)置在環(huán)狀的冷卻空氣通道47中，能夠保證氣流流動合理性。
[0043]二級旋流器49相對于紊流器構(gòu)件19能夠降低局部壓力損失，從而提高燃?xì)廨啓C效率；同時，通過二級旋流器49后冷卻空氣通道47內(nèi)部氣流能夠獲得更高的紊流度，從而使中心體外壁46與冷卻空氣之間的換熱效果增強；最后，二級旋流器49能夠令通過的氣流產(chǎn)生向外側(cè)運動的趨勢，貼近中心體外壁46的氣流速度會加快，再次強化冷卻效果。進一步，為控制氣流的加速程度及向外側(cè)運動的趨勢，二級旋流器49的旋流角度設(shè)置為30度到50度之間。
[0044]本發(fā)明的中心體外壁46內(nèi)側(cè)還可以采用其他適合的形式。參考圖3所示，在一個優(yōu)選實施例中，由于冷卻空氣通道47中放置二級旋流器49，能夠起到增強紊流度的作用，因此為降低壓力損失，可以取消中心體外壁46內(nèi)側(cè)的紊流器構(gòu)件19，則中心體外壁46成為純圓柱形壁。
[0045]參考圖4，在另一個優(yōu)選實施例中，若相比于壓力損失來說更重視冷卻效率，則可以在中心體外壁46內(nèi)側(cè)加工出與二級旋流器49旋向相反的螺旋肋50，進一步增強冷卻空氣通道47內(nèi)部氣流紊流程度，同時增加氣流在冷卻空氣通道47內(nèi)的停留時間，從而提高冷卻效率。
[0046]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種中心體組件，其特征在于，包括: 中心筒體(41)，具有直徑相同的中心旋流器(42)、內(nèi)筒體前壁(43)、內(nèi)筒體后壁(44)，所述內(nèi)筒體前壁(43)附連到中心旋流器(42)的下游端，所述內(nèi)筒體后壁(44)連接到中心旋流器(42)的上游端； 中心體外壁(46)，同軸套設(shè)在中心筒體(41)的外側(cè)，并與所述中心體外壁(46)之間以形成環(huán)狀的冷卻空氣通道(47); 一級旋流器(45)，連接在所述內(nèi)筒體前壁(43)的下游端外側(cè)； 二級旋流器(49)，呈環(huán)狀，同軸固定設(shè)置在所述冷卻空氣通道(47)中，且位于所述中心體外壁(46)的上游端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心體組件，其特征在于，所述二級旋流器(49)的內(nèi)徑等于所述內(nèi)筒體后壁(44)的外徑，所述二級旋流器(49)的外徑等于所述中心體外壁(46)的內(nèi)徑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心體組件，其特征在于，所述二級旋流器(49)旋流角度為30度?50度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中心體組件，其特征在于，所述中心體外壁(46)的內(nèi)側(cè)具有與二級旋流器(49)旋向相同的螺旋肋(50)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及干低排放燃燒室領(lǐng)域，具體涉及一種中心體組件，以解決目前中心體的外部紊流器構(gòu)件給燃燒室?guī)眍~外的壓力損失，從而影響燃?xì)廨啓C性能的問題。中心體組件包括：中心筒體，具有直徑相同的中心旋流器、內(nèi)筒體前壁與內(nèi)筒體后壁；中心體外壁，同軸套設(shè)在中心筒體的外側(cè)，與中心體外壁之間以形成環(huán)狀的冷卻空氣通道；一級旋流器，附連在內(nèi)筒體前壁的下游端外側(cè)；二級旋流器，呈環(huán)狀，同軸固定設(shè)置在冷卻空氣通道中。本發(fā)明中心體組件在冷卻空氣通道內(nèi)采用二級旋流器，相對于常規(guī)紊流器構(gòu)件來說，局部壓力損失更低，燃?xì)廨啓C效率能夠得到提升。
【IPC分類】F23R3/12, F23R3/28
【公開號】CN105157061
【申請?zhí)枴緾N201510595171
【發(fā)明人】王正陽, 李潔, 陳明祿, 周建華, 馬宏宇
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司沈陽發(fā)動機設(shè)計研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月17日