CN104114950B - 用于涡轮机组燃烧室的空气和燃料喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于涡轮机组燃烧室的空气和燃料喷射装置(2)，包括燃料喷射器，安装在燃料喷射器上的至少第一构件(21)和安装在燃烧室(1)的端壁(6)上的至少第二构件(27、28)。第一构件包括能够在第二构件(27、28)的径向槽(26)中移动的径向边缘(25)，所述槽由护罩(27)和焊接到护罩(27)内侧的封闭环(28)所限定。封闭环(28)包括径向壁(34)和圆柱形边缘(35)，该圆柱形边缘(35)从径向壁(34)的径向外周缘延伸，朝向护罩(27)的径向壁(29)，并且通过其相应的自由端(39)承靠护罩(27)的径向壁(29)。

Description

用于涡轮机组燃烧室的空气和燃料喷射装置
本发明涉及用于将空气和燃料喷射到涡轮发动机，诸如航空器涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机的燃烧室的装置。
以申请人名字的专利申请FR2958015公开了用于喷射空气和燃料的装置，其包括由第一环形壁所围绕的中心燃料喷射器，该第一环形壁形成第一文丘里和限定绕着中心喷射器的第一进气通道的外侧。第二环形壁围绕第一壁和形成位于第一文丘里下游的文丘里。第一和第二环形壁限定第二进气通道。最后，碗件围绕第二环形壁和与其配合以限定周缘环形通道，该周缘环形通道中打开有空气供给装置和孔口，用于将来自于周缘或多点喷射器的燃料喷出。
碗件的径向外周缘包括可移动地安装在径向槽中的径向边缘，由固定到燃烧室端壁的护罩和焊接到护罩的封闭环限定该径向槽。
槽中边缘的径向移动用于补偿燃烧室和喷射器之间的相对移动，该喷射器带有它所固定到其上的壳体。因为涡轮发动机的各个构件之间差异的膨胀，在工作时出现了这种移动。
护罩具有径向壁和圆柱形边缘，后者从径向壁的径向外周缘上游轴向地延伸。该边缘具有内直径基本上对应于封闭环外直径的上游部分和形成肩部的更小直径的下游部分，该肩部作为用于封闭环的承靠表面。形成肩部的下游部分的轴向大小限定上述槽的宽度。
封闭环安装在边缘的上游部分中。该环具有带外周缘的径向壁，该外周缘包括向下游轴向地延伸的圆柱形边缘。封闭环的径向壁承靠护罩的肩部。
护罩和封闭环的边缘的下游自由边缘通过焊接彼此固定，并且更特别地通过绕着整个圆周有规律分布的四个焊缝彼此固定。
尽管这种结构具有相当的使用寿命，但是它也具有相对大的重量和尺寸。
本发明的特别目的是提供简单、有效和便宜的针对该问题的解决方案。
为此，本发明提供了用于将空气和燃料喷射到涡轮发动机，诸如航空器涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机的燃烧室的装置，该装置包括燃料喷射器，安装在燃料喷射器上或与其连接的至少一个第一构件，以及用于安装在燃烧室的端壁上的至少一个第二构件，第一构件具有可移动地安装在第二构件的径向槽中的径向边缘，所述槽首先由具有径向壁的护罩所限定，该径向壁带有包括圆柱形边缘的外周缘，其次由在护罩的圆柱形边缘内侧所安装的封闭环所限定，护罩和封闭环，例如通过焊接彼此固定，该装置的特征在于封闭环包括径向壁和圆柱形边缘，该圆柱形边缘从径向壁的径向外周缘延伸，朝向护罩的径向壁，并且通过其相应的自由端承靠护罩的径向壁。
本发明由此提出改变封闭环的外周边缘延伸的方向，以使得它开始承靠护罩的径向壁。因此，护罩不需要具有肩部，并且可以缩短它的圆柱形边缘的轴向长度，以减少组件的重量和尺寸，同时确保与上述现有技术使用寿命相似的使用寿命。这种结构也有利于将要与燃料混合的气流的流动。
根据本发明的特征，封闭环的圆柱形边缘在它的径向壁的任一侧上轴向地延伸。
当护罩和封闭环的边缘焊接在一起时，焊缝在边缘之间的界面或连接区域中轴向地延伸。上述特征使得特别地封闭环保留足以具有粗焊接的长度的边缘，同时具有相对精细的径向壁，由第一构件的径向边缘的长度限定槽的宽度。
护罩的圆柱形边缘的自由端可以包括与封闭环的径向表面一致延伸的径向表面，从上述径向表面，在护罩和封闭环之间接合区域中延伸的至少一个焊缝。
优选地，用于检查焊缝的至少一个检查孔通过护罩的圆柱形边缘，以开口到护罩和封闭环之间接合区域中，面对焊缝。
在现有技术中，通过破坏检查检验焊接质量。上述的检查孔能够使已经完成的焊接质量容易地和通过非破坏方式被检查。通过检查孔，可以直接地观察和测量焊接穿入到护罩和封闭环的边缘之间的界面或接合区域。
护罩的圆柱形边缘自由端和检查孔之间的距离在1毫米(mm)到2mm的范围。
举例说明，在申请人设想的应用中，焊接应该穿入到护罩和封闭环的边缘之间界面或接合区域中至少1.6mm。
有利地，护罩和封闭环通过绕着圆周有规律地分布的至少四个焊缝彼此固定，每个焊缝圆周地延伸在5mm到15mm范围的距离，并且优选地在7mm到12mm范围的距离。
根据本发明的另一个特征，封闭环的圆柱形边缘具有在2mm到5mm范围的长度。
第一构件可以包括至少一个环形壁，其围绕喷射器和限定用于允许空气绕着喷射器的至少一个环形通道。
在变化形式中，如以申请人名字的专利申请FR2925146中，第一构件可以是绕着喷射器安装的导引环。
本发明也提供了涡轮发动机，诸如航空器涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机，包括燃烧室，该燃烧室具有至少一个上述类型的空气和燃料喷射装置。
通过阅读下面以非限制性实施例和参考附图所进行的描述可以更好地理解本发明，并且显示其它细节、特征和优点，其中：
图1是装配有现有技术的空气和燃料喷射装置的环形燃烧室的轴向截面半视图。
图2和图3是现有技术的空气和燃料喷射装置的部分的纵向截面图；和
图4和图5是本发明的空气和燃料喷射装置的部分的纵向截面图；和
图1表示涡轮发动机，诸如航空器涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机的环形燃烧室1，燃烧室具有现有技术的装置2，用于喷射空气和燃料。
燃烧室1布置在扩压器3的出口，扩压器3本身位于压气机的出口(未示出)。室1具有形成旋转表面的内壁4和形成旋转表面的外壁5，它们在上游由环形室端壁6连接在一起，并且通过内和外凸缘在下游分别地固定到扩压器3的内截头圆锥形护罩7和燃烧室的外壳体8，壳体的上游端连接到扩压器3的外截头圆锥形护罩9。
环形整流罩10固定于室1的壁4和5的上游端，并且具有对齐室端壁6中开口的空气通过孔口，该室端壁6具有安装在其中的用于将空气和燃料混合物喷射到室1中的装置2，空气来自于扩压器3，并且通过固定到外壳体和绕着室的轴线有规律地分布的喷射器11、12输送燃料。每个喷射器11具有对准相应开口的轴线A的燃料喷射头部13。
压气机所输送的和离开扩压器3的一部分空气流输送给在燃烧室1周围通过的内和外环形管道14和15。剩余的气流穿入到整流罩10所限定的外壳16中，流到喷射装置2，然后在被喷入到燃烧室1中之前与喷射器11、12所引入的燃料混合。
如图2中可以更好地看到的，每个空气和燃料喷射装置2包括由第一环形壁17所围绕的中心燃料喷射器11，该第一环形壁17形成第一文丘里和限定绕着中心喷射器11的第一进气通道18的外侧。第二环形壁19围绕第一壁17和在第一文丘里下游形成文丘里。由第一和第二环形壁17和19限定第二进气通道20。最后，碗件21围绕第二环形壁19和与其配合以限定周缘环形通道22，在该周缘环形通道22中打开有空气供给装置24和周缘或多点喷射器12的燃料喷出孔口23。
通道18、20和空气供给装置24通常地包括鳍，用于在气流通过它们时给予旋转运动(由箭头表示)，增强空气和燃料的均匀混合。
碗件21的径向地外周缘具有可移动地安装在径向槽26中的径向边缘25，由固定到燃烧室1端壁6的护罩27和焊接到护罩27的封闭环28限定该径向槽26。
槽26中边缘25的径向移动用于补偿燃烧室1和喷射器11、12之间的相对移动，喷射器11、12带有它们所安装于其上的壳体8。因为涡轮发动机的各个构件之间差异的膨胀，在工作时出现这种移动。
如在图3中可以更清楚地看到的，护罩27具有第一径向壁29和从第一径向壁29的径向外周缘上游轴向地延伸的第一圆柱形边缘30。边缘23具有内直径基本上对应于封闭环28外直径的上游部分31，以及更小内直径的下游部分32，其形成肩部33，用作封闭环28的承靠表面。形成肩部33的下游部分32的轴向大小限定上述槽26的宽度。
封闭环28安装在第一圆柱形边缘30的上游部分31内侧和包括第二径向壁34，该第二径向壁34带有其径向周缘，该径向周缘包括向上游轴向地延伸的第二圆柱形边缘35。封闭环28的第二径向壁34承靠护罩27的肩部33。
护罩27和封闭环28的上游部分31和第二圆柱形边缘35的自由端36和径向表面37通过焊接固定在一起，并且更特别地通过绕着圆周有规律地分布的焊缝38焊接在一起，在一个特定的实施方式中该焊缝的数量是四个。
尽管这种结构具有长的使用寿命，但是具有相当大的重量和体积。
图4和图5表示本发明的一部分空气和燃料喷射装置2，其中第二圆柱形边缘35和封闭环28在第二径向壁34的任一侧上轴向地延伸。护罩27的第一圆柱形边缘30和第一径向壁29也没有肩部。
由此，封闭环28的第二圆柱形边缘35的下游端39直接地承靠于护罩27的第一径向壁29。
根据槽26所期望的宽度限定延伸超过第二径向壁34的第二圆柱形边缘35的下游部分的长度，而槽26本身的宽度是根据碗件21的径向边缘25的厚度。
封闭环28的第二圆柱形边缘35的总长度对应于第一径向壁29和护罩27的第一圆柱形边缘30的自由端36之间的距离。举例说明，该长度在2mm到5mm范围。
通过这种方式，第一圆柱形边缘30和第二圆柱形边缘35的自由端36和径向表面37形成面对彼此的径向表面。
在第一圆柱形边缘30和第二圆柱形边缘35之间接合或界面区域中进行焊缝38，并且例如，它们从自由端36和径向表面37上游延伸不小于1.6mm的距离。
四个焊缝38优选地通过这种方式制成，焊缝38绕着圆周有规律地分布，它们中每个圆周地延伸在5mm到15mm范围的距离，优选地在7mm到12mm范围的距离。
用于检查焊缝38的孔40通过护罩27的第一圆柱形边缘30(图5)，以开口到护罩27和封闭环28之间接合区域中，面对每个焊缝38。
护罩27的第一圆柱形边缘30的自由端36和孔40之间的距离适于将要被获得的用于焊缝38的最小穿入，即，上述实施例中1.6mm。
在本发明装置2中排除肩部33可以缩短第一圆柱形边缘30的长度，以减少组件的大小和重量，同时确保与上述现有技术的使用寿命相似的使用寿命。这种结构也有利于将要与燃料混合的气流的流动。

Claims (9)

1.用于将空气和燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室(1)的装置(2)，该装置包括燃料喷射器(11)，安装在燃料喷射器(11)上或与其连接的至少一个第一构件，以及用于安装在燃烧室(1)的端壁(6)上的至少一个第二构件，第一构件具有可移动地安装在第二构件的径向槽(26)中的径向边缘(25)，所述径向槽(26)首先由具有第一径向壁(29)的护罩(27)所限定，该第一径向壁(29)带有包括第一圆柱形边缘(30)的外周缘，其次由在护罩(27)的第一圆柱形边缘(30)内侧所安装的封闭环(28)所限定，护罩(27)和封闭环(28)彼此固定，该装置的特征在于：封闭环(28)包括第二径向壁(34)和第二圆柱形边缘(35)，该第二圆柱形边缘(35)从第二径向壁(34)的径向外周缘延伸，朝向护罩(27)的第一径向壁(29)，并且通过其相应的下游端(39)承靠护罩(27)的第一径向壁(29)，以及护罩(27)的第一圆柱形边缘(30)的自由端(36)包括与封闭环(28)的径向表面(37)一致延伸的径向表面，从上述径向表面在护罩(27)和封闭环(28)之间接合区域中延伸的至少一个焊缝(38)。
2.根据权利要求1的用于将空气和燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室(1)的装置(2)，其特征在于：封闭环(28)的第二圆柱形边缘(35)在它的第二径向壁(34)的任一侧上轴向地延伸。
3.根据权利要求1或权利要求2的用于将空气和燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室(1)的装置(2)，其特征在于：用于检查焊缝(38)的至少一个检查孔(40)通过护罩(27)的第一圆柱形边缘(30)，以开口到护罩(27)和封闭环(28)之间接合区域中面对焊缝(38)。
4.根据权利要求3的用于将空气和燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室(1)的装置(2)，其特征在于：护罩(27)的第一圆柱形边缘(30)的自由端(36)和检查孔(40)之间的距离(d)在1mm到2mm的范围。
5.根据权利要求1的用于将空气和燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室(1)的装置(2)，其特征在于：护罩(27)和封闭环(28)通过绕着圆周有规律地分布的至少四个焊缝(38)彼此固定，每个焊缝(38)圆周地延伸在5mm到15mm范围的距离。
6.根据权利要求5的用于将空气和燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室(1)的装置(2)，其特征在于：每个焊缝(38)圆周地延伸在7mm到12mm范围的距离。
7.根据权利要求1的用于将空气和燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室(1)的装置(2)，其特征在于：封闭环(28)的第二圆柱形边缘(35)具有在2mm到5mm范围的长度。
8.根据权利要求1的用于将空气和燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室(1)的装置(2)，其特征在于：第一构件包括至少一个环形壁(17、19)，其围绕喷射器和限定用于允许空气绕着喷射器(11)的至少一个环形通道(18、20、22)。
9.涡轮发动机，包括燃烧室，该燃烧室具有至少一个根据权利要求1至8中任一权利要求所述的用于将空气和燃料喷射到涡轮发动机的燃烧室(1)的装置(2)。
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