專利名稱：加力燃燒裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及雙函道渦流噴氣發動機領域，特別是加力燃燒裝置。
背景技術：
雙函道渦流噴氣發動機包括一個叫做第一氣流的排放氣流，它的溫度高于一個叫做第二氣流的空氣流。已經知道雙函道噴氣發動機包括一個加力燃燒裝置。這個加力燃燒裝置包括一個環形外殼體和一個在環形外殼體內并離開該環形外殼體的環形排氣管殼體，環形排氣管殼體包括一些環形內壁和外壁，這些環形壁的回轉軸為渦輪噴氣發動機的轉軸。外壁和環形外殼體形成一個第二氣流的通道，環形外壁和環形內壁形成一個第一氣流的通道。在穿過高壓和低壓渦輪釋放排放氣流(第一氣流)的第一燃燒后，渦輪噴氣發動機包括一個用于把碳氫燃料噴射到第一和第二氣流中的裝置，以便起動一個第二燃燒。已經知道包括一個噴油環和一些火焰穩定器(accroch-flammes)臂的加力燃燒裝置，噴油環位于第二氣流中，火焰穩定器臂位于與第二氣流的一部分混合的第一氣流中的。也已經知道包括一個位于第一氣流中的噴油環的加力燃燒裝置。這個位置產生很強的熱應力。
發明內容
本發明將提出對加力燃燒裝置的改進。
本發明涉及用于雙函道渦輪噴氣發動機的加力燃燒環，一個叫做第一氣流的排放氣流的溫度高于一個叫做第二氣流的空氣流的溫度，所述加力燃燒環的回轉軸正好與所述渦輪噴氣發動機的旋轉軸重合，所述加力燃燒環一方面包括一個上游環套，所述上游環套形成一個向下游軸向地開放的喉道，且另一方面包括一個位于所述喉道中的碳氫燃料噴嘴總管，所述加力燃燒環由多個互相連接的環扇段組成，并且每個環扇段包括一個上游環套的扇段體，每個上游環套的扇段體帶有一個與碳氫燃料噴嘴總管連接的燃料供給口。
根據本發明的一個主要特征，所述上游環套的上游面(或外表面)能夠與第一氣流接觸。另外，每個環扇段包括一連接裝置，所述連接裝置位于所述喉道中并在所述碳氫燃料噴嘴總管的上游，用于一方面容納所述碳氫燃料的入口，另一方面容納一通風箱，所述通風箱延伸在喉道中，在所述上游環套的扇段體長度的至少一部分上，并在所述碳氫燃料噴嘴總管的上游，所述上游環套的每個扇段體帶有一由所述通風箱散布的第二空氣的入口，以便冷卻所述碳氫燃料噴嘴總管。另外，所述下游環套的一扇段體位于所述碳氫燃料噴嘴總管的下游，以便保護所述碳氫燃料噴嘴總管。
本發明還涉及一種用于雙函道渦輪噴氣發動機的加力燃燒裝置，一個叫做第一氣流的排放氣流的溫度高于一個叫做第二氣流的空氣流的溫度，所述加力燃燒裝置包括一環形外殼體和一環形排氣管殼體一一其在所述環形外殼體內并且離開所述環形外殼體一距離，并包括環形內壁和環形外壁，且以渦輪噴氣發動機的轉軸作為它們的回轉軸。所述外壁和所述環形外殼體形成所述第二氣流的一通道，所述環形外壁和所述環形內壁形成所述第一氣流的一通道，所述加力燃燒裝置還包括加力燃燒臂。
按照本發明的主要特征，所述外壁具有孔眼，并且所述加力燃燒裝置包括符合上述權利要求中任一項所述的加力燃燒環，所述加力燃燒環固定在所述環形外壁上，使得所述上游環套的上游面與第一氣流接觸，并且所述上游環套的每個扇段體的第二進風口與所述外壁的孔眼吻合。
下面的圖以非限定的方式表示本發明的一些實施例圖1A表示一個雙函道渦流噴氣發動機的剖面圖；圖1B表示圖1A的雙函道渦流噴氣發動機的剖面細節；圖1C表示一個在本發明的第一組裝階段的燃燒環扇段體的立體圖；圖2表示一個在本發明的第二組裝階段的燃燒環扇段體的立體圖；圖3是圖5燃燒環扇段體的A-A剖面圖；圖4是燃燒環扇段體的立體圖，燃燒環扇段體帶有固定在它的端部的接頭；
圖5是一個朝向燃燒環扇段體下游的視圖，燃燒環扇段體帶有固定在它的端部的接頭；圖6是加力燃燒裝置的整體示意剖面圖，這里加力燃燒裝置只包括符合本發明的燃燒環；圖7是連接接頭上游的立體圖；圖8是連接接頭下游的立體圖；圖9是與通風箱連接的連接接頭下游的立體圖；圖10是與通風箱連接的連接接頭上游的立體圖；具體實施方式
這些圖主要包括一些具有一定特征的零件。因此它們不僅可以用于更好地理解本發明，并且在必要的情況下有助于定義本發明。
圖1A表示一個雙函道渦輪噴氣發動機的示意圖。
空氣首先被入口風扇11吸入，然后被帶向低增壓比壓氣機12。一部分壓縮的空氣流流向高增壓比壓氣機14，另一部分進入到渦輪噴氣發動機的部分18中。在燃燒室16之后，排放氣體流到高壓渦輪機中，然后在流入排氣管殼體23前進入到低壓渦輪機17中。這種高溫排放氣相當于第一氣流。渦輪噴氣發動機的部分18的冷空氣流在與熱空氣通道15接觸時被加熱。加熱后的空氣流叫做第二氣流。
現在參照詳細的圖1B描述加力燃燒裝置19。這個加力燃燒裝置包括一個環形外殼體25和一個環形排氣管殼體一一其在環形外殼體內并且離開環形外殼體一距離，所述兩個殼體具有同一個與渦輪噴氣發動機的轉軸一致的回轉軸。環形排氣管殼體包括環形內壁29和外壁27，渦輪噴氣發動機的轉軸作為它們的回轉軸。外壁27和環形外殼體25形成一個第二氣流在部分18中通過后的通道32，環形外壁27和環形內壁29形成一個第一氣流在渦輪機17中通過后的通道34。環形外壁27中的一個孔眼30可以形成一個通道，使第二氣流與通道34中的第一氣流混合。一個使碳氫燃料到達通道34中的機構可以使第一氣流/第二氣流/碳氫燃料的混合物點燃，火焰固定在火焰穩定器臂22上。如圖1B所示，一些臂掛在所述外殼體上，并且沿一個傾斜于一個與轉軸垂直的平面的角度向下游延伸。另外，一個噴油環21位于第二氣流中，并且由一些位于火焰穩定器臂之間的環扇段組成。這個噴油環的上游環套保護一碳氫燃料噴嘴總管抵抗加力燃燒火焰和高溫(900℃)的第一氣流，所述噴嘴總管向下游噴灑碳氫燃料以便維持加力燃燒。
為了提高加力燃燒的效率，噴油環位于第一氣流中。這種設置在噴油環處產生非常高的熱應力。因此，根據本發明，噴油環的形成方式是降低熱應力，并提高加力燃燒的效率。
圖6表示一個符合本發明的加力燃燒裝置的示意剖面圖。該裝置包括一個噴油環，噴油環一方面包括一個上游環套，上游環套形成一個向下游軸向開放的喉道，另一方面包括一個位于喉道中碳氫燃料噴嘴總管4，噴油環由多個互相連接的環扇段20組成，并且每個環扇段包括一個上游環套的扇段體1，上游環套的每個扇段體1設有一個與碳氫燃料噴嘴總管4連接的燃料供給口35。僅僅作為例子，上游環套由一個環形二面角體構成，它的圓形棱脊指向上游，二面角體的內板與轉軸平行，并且外板徑向向外。根據圖6，環形外壁27在一個與轉軸垂直的平面內包括一些均勻分布在環形外壁27的整個圓周上的孔眼36。這些孔眼36由向下游延伸的管子28的一部分形成，例如管子28的這個部分的開放端通過注模與環形內壁27形成一個單一零件。管子28的這個部分沿著一個傾斜于一個與轉軸垂直的平面的角度延伸。噴油環的上游環套的每個扇段體，特別是每個扇段體的外板包括一個由管子37的一部分形成的孔眼，管子37按照一個傾斜于一個與轉軸垂直的平面的角度向上游延伸。上游環套扇段體的孔眼與環形外壁27的其中一個孔眼一致并且與這個孔眼一起固定。
所述上游環套扇段體的孔眼作為第二進氣口和在所述喉道中的燃料供給口——由所述上游環套扇段體形成。可以考慮孔眼的另一個實施例，以便使所述進氣口與燃料供給口分開。燃料供給特別通過一個管子35進行，管子35從環形外壁和上游環套扇段體的一致的孔眼穿過。管子35的端部通向一個連接頭，該連接頭與位于上游環套扇段體形成的喉道中的碳氫燃料噴嘴總管連接。碳氫燃料噴嘴總管4至少部分延伸在上游環套的扇段體1的一部分上，并且由一個向下游的穿孔管子構成。在由于噴油環在第一氣流中的位置造成的溫度非常高的環境下，需要對噴油環的每個扇段體進行通風和冷卻，以避免熱應力太高。為了改善上游環套和碳氫燃料噴嘴總管的通風，一個通風箱2位于喉道中，在碳氫燃料噴嘴總管的下游，并通過進風口提供空氣。圖1C表示通風箱在碳氫燃料噴嘴總管如圖2所示在喉道中就位前的就位。通風箱的每個管子有一個叫做“銷”的局部凸臺，以保證上游環套扇段體與通風箱之間的間隙。
噴油環的每個扇段體包括一個連接接頭3，連接接頭3位于喉道中并在碳氫燃料噴嘴總管的上游，用于一方面接受燃料供給管和進風口，另一方面接受通風箱，通風箱延伸在喉道中，在上游環套扇段體的至少一部分上，并且在碳氫燃料噴嘴總管的上游。這個連接接頭特別詳細地示于圖7、8、9、10。
連接接頭3的形狀與上游環套形成的喉道的形狀互補，以便位于碳氫燃料噴嘴總管的上游。這個接頭包括一個主要空洞，這個主要空洞能夠與上游環套扇段體的孔眼相對并接受燃料供給口和進風口的連接頭。主要空洞通向一個下游開口45，以便使連接頭與垂直位于連接接頭方向的碳氫燃料噴嘴總管連接。為了避免連接頭在通向下游開口的空洞中轉動，連接接頭包括一個軸向延伸并軸向向下游開口以外的突出部分48。另外，連接接頭3包括一些側開口，即一些面對面地延伸在噴油環的圓周上和進風口的主要空洞兩側的開口。這些側開口可以使通風箱就位。另外，通風箱包括兩個多穿孔的空心管，每個空心管的開放端可以保持在兩個側孔的其中一個中，它們的自由端通到主要空洞中。通過上游環套扇段體的孔眼到達的空氣在主要空洞中通過，主要空洞形成空氣到達的匯集地，并且空氣通過通風箱空心管位于連接接頭側開口中的端部從側向和圓周方向引到通風箱的空心管中。
為了保護碳氫燃料噴嘴總管和通風箱不受逆燃和輻射的影響，一個下游環套的扇段體5位于所述碳氫燃料噴嘴總管下游——所述碳氫燃料噴嘴在由所述上游環套的扇段體形成的喉道中。這個下游環套的扇段體有一個整體為半圓形的軸向截面，這個截面的端部分別與上游環套扇段體板的端部形成來自碳氫燃料噴嘴總管的碳氫燃料的通道。這個下游環套扇段體5形成一個向下游的噴油環熱保護屏障。
下游環套扇段體形成一個向下游軸向開放的喉道，并且通過固定裝置固定在上游環套扇段體上。固定裝置可以是一個鉚釘。如圖3所示，下游環套扇段體包括軸向位于這個扇段體上游的保持裝置，以便使碳氫燃料噴嘴總管保持就位，使通風箱保持就位，貼靠上游環套扇段體的內壁，并且使下游環套扇段體與上游環套扇段體的下游面準確連接。例如這些保持裝置是一些與下游環套扇段體澆注成一個單一零件并且在下游環套扇段體的上游的圓周寬度很小的爪54(例如每個扇段體兩個爪)。一個爪54的剖面示于圖3。這些爪54包括一個軸向延伸在下游環套上游的內銷55。以便一旦下游環套扇段體在上游環套扇段體形成的喉道中正確就位時，這個內銷55推動通風箱的其中一個管子，使其貼靠這個喉道的底部。爪54的一個外銷56與內銷55形成一個凹的空腔，用于接受碳氫燃料噴嘴總管，以便使碳氫燃料噴嘴總管保持離開下游環套扇段體5的上游面一定距離。因此，下游環套扇段體5很好地起熱保護屏障的作用。爪54的徑向內端和外端還包括一些與上游環套扇段體中形成的孔眼相對的空腔，以便穿過孔眼放置“銷”6，以便貼靠在空腔中。這些“銷”6是焊接的，以便在它們之間固定上游和下游環套的扇段體。也可以考慮能夠去掉熱保護屏固定上游和下游環套扇段體的其它方法，以便維修噴油環。
圖4、5表示噴油環的一個扇段體，它的端部設有側向固定接頭，用于使這個扇段體在每個端部與另一個扇段體連接。因此，噴油環的扇段體通過側向固定接頭互相連接，側向固定接頭面與噴油環扇段體端部相對的端部包括一個帶有一些槽的零件，下游環套扇段體的端部位于這些槽中。另外這些側向固定接頭用于通過一個柱銷8和一個扣針9把噴油環的扇段體固定在加力燃燒臂上。
存在這些側向固定接頭可以使噴油環的扇段體自由膨脹，噴油環的扇段體不是固定不動的。但是，鉚釘10可以使整體保持固定。
本發明不局限于上面僅僅作為例子描述的固定裝置的實施例，而是包括技術人員可以在下面的權利要求的范圍內考慮的所有變型。
權利要求
1.用于雙函道渦輪噴氣發動機的加力燃燒環，一個叫做第一氣流的排放氣流的溫度高于一個叫做第二氣流的空氣流的溫度，所述加力燃燒環(21)的回轉軸正好與所述渦輪噴氣發動機的旋轉軸重合，所述加力燃燒環(21)一方面包括一個上游環套，所述上游環套形成一個向下游軸向地開放的喉道，且另一方面包括一個位于所述喉道中的碳氫燃料噴嘴總管(4)，所述加力燃燒環(21)由多個互相連接的環扇段(20)組成，并且每個環扇段包括一個上游環套的扇段體(1)，每個上游環套的扇段體(1)帶有一個與碳氫燃料噴嘴總管(4)連接的燃料供給口(35)，所述加力燃燒環的特征在于，所述上游環套的上游面能夠與第一氣流接觸；每個環扇段(20)包括一連接裝置(3)，所述連接裝置(3)位于所述喉道中并在所述碳氫燃料噴嘴總管(4)的上游，用于一方面容納所述碳氫燃料的入口(35)，另一方面容納一通風箱(2)，所述通風箱(2)延伸在喉道中，在所述上游環套的扇段體長度的至少一部分上，并在所述碳氫燃料噴嘴總管(4)的上游，所述上游環套的每個扇段體(1)帶有一由所述通風箱(2)散布的第二空氣的入口，以便冷卻所述碳氫燃料噴嘴總管(4)；并且，所述下游環套的一扇段體(5)位于所述碳氫燃料噴嘴總管(4)的下游，以便保護所述碳氫燃料噴嘴總管(4)。
2.如權利要求1所述的加力燃燒環，其特征在于，所述下游環套扇段體(5)形成一向下游軸向開放的喉道，并且通過固定裝置固定在所述上游環套的扇段體(1)上。
3.如上述權利要求中任一項所述的加力燃燒環，其特征在于，所述下游環套扇段體(5)包括保持裝置，所述保持裝置軸向位于上游，以便使所述碳氫燃料噴嘴總管(4)保持就位，保持所述通風箱(2)貼靠所述上游環套的扇段體(1)的內壁，并使所述下游環套扇段體(5)與所述上游環套扇段體(1)的內壁連接。
4.如上述權利要求中任一項所述的加力燃燒環，其特征在于，所述連接裝置(3)包括一空洞，所述空洞形成所述碳氫燃料的入口(35)和所述第二空氣的入口的匯集地。
5.如上述權利要求中任一項所述的加力燃燒環，其特征在于，所述通風箱(2)包括兩個多穿孔的空心管，所述連接裝置(3)包括兩個在圓周上互相面對的開口，所述兩個開口位于形成進風口匯集地的空洞兩側，第一和第二管子的每一個的開放端保持在所述兩個開口的其中一個中，它們的開放端通向所述形成進風口匯集地的空洞。
6.如上述權利要求中任一項所述的加力燃燒環，其特征在于，所述環扇段(20)通過側向固定接頭互相連接，所述側向固定接頭包括一個帶有槽的零件，所述下游環套扇段體(5)的端部位于所述槽中。
7.如上述權利要求中任一項所述的加力燃燒環，其特征在于，所述連接裝置(3)的上游面的曲度與所述上游環套的下游面的曲度互補。
8.用于雙函道渦輪噴氣發動機的加力燃燒裝置，一個叫做第一氣流的排放氣流的溫度高于一個叫做第二氣流的空氣流的溫度，所述加力燃燒裝置包括一環形外殼體(25)和一環形排氣管殼體--其在所述環形外殼體(25)內并且離開所述環形外殼體(25)一距離，并包括環形內壁(29)和環形外壁(27)，且以渦輪噴氣發動機的轉軸作為它們的回轉軸。所述外壁和所述環形外殼體形成所述第二氣流的一通道，所述環形外壁(27)和所述環形內壁(29)形成所述第一氣流的一通道，所述加力燃燒裝置還包括加力燃燒臂(22)，所述加力燃燒裝置的特征在于，所述外壁(27)具有孔眼，并且所述加力燃燒裝置包括符合上述權利要求中任一項所述的加力燃燒環(21)，所述加力燃燒環(21)固定在所述環形外壁(27)上，使得所述上游環套的上游面與第一氣流接觸，并且所述上游環套的每個扇段體(1)的第二進風口與所述外壁(27)的孔眼吻合。
9.如權利要求8所述的加力燃燒裝置，其特征在于，所述上游環套貼靠在所述加力燃燒臂(22)的背部，所述上游環套的扇段體(1)通過貼靠在所述固定接頭上的固定裝置互相固定，并且固定在所述加力燃燒臂(22)的背部，所述固定接頭包括一帶有槽的零件，所述下游環套扇段體(5)的端部位于所述槽中。
10.包括如權利要求8和9所述的加力燃燒裝置的渦輪噴氣發動機。
全文摘要
本發明涉及一種用于雙函道渦輪噴氣發動機的加力燃燒環19。燃燒環包括一個形成向下游軸向開放的喉道的上游環套和一個在喉道中的碳氫燃料噴嘴總管4。燃燒環包括一些扇段體20，每個扇段體包括一個上游環套的扇段體1。每個扇段體1包括一個與噴嘴總管4連接的燃料供給口35。上游環套部分在第一氣流中。每個扇段體20包括一個接受燃料供給口的連接裝置，和一個通風箱2，通風箱2延伸在喉道中，沿扇段體1，并在噴嘴總管4的上游。每個扇段體1設有一個通風箱2擴散的第二空氣的入口，以便冷卻噴嘴總管4。一個下游環套的扇段體5位于噴嘴總管4的下游，以便保護噴嘴總管4。
文檔編號F23R3/20GK1580641SQ20041005623
公開日2005年2月16日 申請日期2004年8月5日 優先權日2003年8月5日
發明者雅克·M·A·比內爾, 雅克·A·M·羅什, 比安-艾梅·O·S·S·P·拉庫通德賴尼貝, 斯特凡娜·H·G·圖紹 申請人:斯內克馬發動機公司