CN105157063B - 一种流量分配可调的火焰筒 - Google Patents

Abstract

一种流量分配可调的火焰筒，涉及航空发动机设计技术领域，用于调节火焰筒本体的流量，连接驱动装置，包括驱动环、连杆，驱动环设置于所述火焰筒本体外壁面上，并通过铰接连杆与通流面积控制装置连接，通流面积控制装置，中基座紧固连接在所述火焰筒本体的壁面上，驱动片、遮蔽片、衬片依次装入基座内，连接驱动装置带动通流面积控制装置，从而控制遮蔽片重叠的面积，实现火焰筒本体的流量分配可调。本发明提供的流量分配可调的火焰筒结构简单、紧凑，可靠性高，同步性好，能够有效实现火焰筒主燃孔和掺混孔面积的主动控制，同时通过对流量分配的主动控制还可以进一步实现火焰筒出口温度分布的主动控制。

Description

一种流量分配可调的火焰筒

技术领域

本发明涉及航空发动机结构设计技术领域，主要涉及航空发动机主燃烧室火焰筒的结构设计，具体而言，涉及一种流量分配可调的火焰筒。

背景技术

在现代航空发动机中为确保贫油条件下燃烧室高效可靠运行，一般会将燃烧室火焰筒划分为主燃区、中间区、掺混区三个部分，并通过火焰筒上的进气装置将全部空气按照预定的要求依次供入火焰筒。火焰筒各个区段间的流量分配对于燃烧室的性能有重大影响。目前常见的燃烧室每个区段的进气结构是完全固定的，即区段间的流量分配在发动机各个状态下流量分配是完全相同的，而流量分配一般按照发动机设计点来确定，即现有技术中存在的问题是在发动机工作状态偏离设计点时无法保证流量分配的合理性。因此，现在亟需解决的技术问题是如何设计火焰筒来实现空气流量分配主动控制，克服现有技术中火焰筒的缺陷，以提高燃烧室性能。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中的不足，提供一种流量分配可调的火焰筒。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种流量分配可调的火焰筒，包括火焰筒本体，还包括：

连接驱动装置，包括驱动环、连杆，驱动环设置于所述火焰筒本体外壁面上，并通过铰接连杆与通流面积控制装置连接；

通流面积控制装置，包括压紧盖板、衬片、遮蔽片、驱动片、基座，其中，基座紧固连接在所述火焰筒本体的壁面上，驱动片、遮蔽片、衬片、压紧盖板依次装入基座内；

连接驱动装置带动通流面积控制装置，从而控制遮蔽片重叠的面积，实现火焰筒本体的流量分配可调。

上述方案中优选的是，多个通流面积控制装置环形设置于火焰筒本体上，每个通流面积控制装置至其附连到的驱动环之间的最短距离相等。通流面积控制装置的截面的中心连线与驱动环平行，这样设计只需通过调整驱动环即可对通流面积控制装置实施相同的调整。

上述任一方案中优选的是，基座为环形槽状结构，且基座的外壁设置有缺口，基座的外壁的内侧设置有螺纹；衬片为环片结构，在衬片的其中一环面上沿径向方向间隔设置有滑道。

上述任一方案中优选的是，驱动片为环片结构，环片的宽度与基座的槽宽相同，驱动片上周向设置有固定孔，用于固定遮蔽片，在驱动片的外侧径向设置有连接片，连接片置于基座外壁的缺口处，连杆一端铰接在驱动环上，另一端与驱动片的连接片铰接。驱动环通过连杆带动驱动片改变通流面积控制装置的通流面积。

上述任一方案中优选的是，遮蔽片为圆弧形的薄片结构，在遮蔽片的两面上、靠近遮蔽片相同一端上分别设置有限位柱，其中遮蔽片一面上的限位柱置于驱动片上的固定孔，另一面上的限位柱置于衬片的滑道内。遮蔽片近驱动片一面上的限位柱与驱动片相对位置不变，另一面上的限位柱置于衬片的滑道内，通过驱动片带动遮蔽片，使遮蔽片上近衬片一面的限位柱在衬片的滑道内运动，从而使叠加的遮蔽片产生错位，使得通流面积控制装置的通流面积产生改变。

上述任一方案中优选的是，压紧盖板为环片结构，环片的宽度与基座的槽宽相同。压紧板的形状与基座的构型相匹配，通过压紧盖板使衬片、遮蔽片、驱动片压紧在基座的环形槽内，使得衬片、遮蔽片、驱动片、基座的整体结构不会产生松散。

上述任一方案中优选的是，通流面积控制装置的数量根据火焰筒本体上所需控制的主燃孔/掺渗孔的数量决定。

上述任一方案中优选的是，火焰筒本体为单管火焰筒/环管火焰筒/环形火焰筒。连接驱动装置与通流面积控制装置可根据不同构型的火焰筒进行加工制得，

本发明所提供的流量分配可调的火焰筒的有益效果在于，结构简单，结构简单、紧凑，可靠性高，同步性好，能够有效实现火焰筒主燃孔和掺混孔面积的主动控制，同时通过对流量分配的主动控制还可以进一步实现火焰筒出口温度分布的主动控制，装置稳定性高，安全可靠。

附图说明

图1是按照本发明的流量分配可调的火焰筒的一优选实施例的结构示意简图；

图2是按照本发明的流量分配可调的火焰筒的图1所示实施例的连接驱动装置与通流面积控制装置配合安装的结构示意图；

图3是按照本发明的流量分配可调的火焰筒的图1所示实施例的通流面积控制装置的结构爆炸图；

图4是按照本发明的流量分配可调的火焰筒的图1所示实施例的遮蔽片的正视结构示意图；

图5是按照本发明的流量分配可调的火焰筒的图1所示实施例的遮蔽片的侧视结构示意图；

图6是按照本发明的流量分配可调的火焰筒的图1所示实施例的衬片的结构示意图；

图7是按照本发明的流量分配可调的火焰筒的图1所示实施例的通流面积控制装置关闭状态示意图；

图8是按照本发明的流量分配可调的火焰筒的图1所示实施例的通流面积控制装置打开状态示意图；

附图标记：

1-连接驱动装置、2-通流面积控制装置、3-火焰筒本体、4-驱动环、5-连杆、6-压紧盖板、7-衬片、8-遮蔽片、9-驱动片、10-基座。

具体实施方式

为了更好地理解按照本发明方案的流量分配可调的火焰筒，下面结合附图对本发明的流量分配可调的火焰筒的一优选实施例作进一步阐述说明。

如图1-图8所示，本发明提供的流量分配可调的火焰筒，包括火焰筒本体3，连接驱动装置1、通流面积控制装置2，其中，连接驱动装置1包括驱动环4、连杆5，驱动环4设置于火焰筒本体3外壁面上，并通过铰接连杆5与通流面积控制装置2连接；通流面积控制装置2包括压紧盖板6、衬片7、遮蔽片8、驱动片9、基座10，其中，通流面积控制装置2的数量根据火焰筒本体3上所需控制的主燃孔/掺渗孔的数量决定，基座10紧固连接在火焰筒本体3壁面上的主燃孔和掺混孔处，驱动片9、遮蔽片8、衬片7、压紧盖板6依次装入基座10内；火焰筒本体3为单管火焰筒/环管火焰筒/环形火焰筒。连接驱动装置1带动通流面积控制装置2，从而控制遮蔽片8重叠的面积，实现火焰筒本体3的流量分配可调。

多个通流面积控制装置2环形设置于火焰筒本体3上，每个通流面积控制装置2至其附连到的所述驱动环4之间的最短距离相等。基座10为环形槽状结构，且基座10的外壁设置有缺口，基座10的外壁的内侧设置有螺纹；衬片7为环片结构，在衬片7的其中一环面上沿径向方向间隔设置有滑道。驱动片9为环片结构，环片的宽度与基座10的槽宽相同，驱动片9板面上周向设置有固定孔，用于固定遮蔽片8，在驱动片9的外侧径向设置有一个连接片，连接片置于基座10外壁的缺口处。连杆5一端铰接在驱动环4上，另一端与驱动片9的连接片铰接。遮蔽片8为圆弧形的薄片结构，在遮蔽片8的两面上、靠近遮蔽片8相同一端上分别设置有限位柱，其中遮蔽片8一面上的限位柱置于驱动片9上的固定孔，另一面上的限位柱置于衬片7的滑道内。压紧盖板6为环片结构，环片的宽度与基座10的槽宽相同。

在具体的使用过程中，本发明提供的流量分配可调的火焰筒的通流面积控制装置2的基座10焊接于基本火焰筒本体3的壁面上，驱动片9、遮蔽片8、带径向滑道的衬片7依次装入基座10内，其中遮蔽片8两面上设置有有凸起结构--限位柱，一面上限位柱结构嵌入带径向滑道的衬片7上的滑道内构成滑动副，另一面上的限位柱嵌入驱动片9上的圆孔内构成转动副，最后装配压紧盖板6，装配压紧盖板6与基座10通过螺纹连接。安装通流面积控制装置2的数量取决于所需控制的主燃孔或掺混孔的数量。连接驱动装置1上的连杆5的一端绞接在驱动环4构成转动副，另一端绞接通流面积控制装置2中的驱动片9上，构成转动副。

在发动机工况较低，供油量较小的状态下，通过液压或电力驱动控制主燃孔面积的驱动环4沿发动机轴线进行直线运动，带动连杆5进行直线运动并发生旋转，连杆5进一步控制驱动片9沿着基座10圆周方向运动，从而驱动遮蔽片一端随驱动片9沿着基座10圆周方向运动并发生转动，另一端沿滑道做直线运动，实现遮蔽片关闭，减小主燃孔面积。控制掺混孔的驱动环4运动方向与控制主燃孔的驱动环4运动方向相反，以实现控制掺混孔面积的遮蔽片8打开，增加掺混孔的面积。进而而通过主动控制主燃孔和掺混孔的面积达到改变火焰筒流量分配的目的，改善火焰筒的燃烧性能。

以上结合本发明的流量分配可调的火焰筒具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改均属于本发明的技术范围，还需要说明的是，按照本发明的流量分配可调的火焰筒技术方案的范畴包括上述各部分之间的任意组合。

Claims (8)

1.一种流量分配可调的火焰筒，包括火焰筒本体(3)，其特征在于，还包括：

连接驱动装置(1)，包括驱动环(4)、连杆(5)，驱动环(4)设置于所述火焰筒本体(3)外壁面上，并通过铰接连杆(5)与通流面积控制装置(2)连接；

通流面积控制装置(2)，包括压紧盖板(6)、衬片(7)、遮蔽片(8)、驱动片(9)、基座(10)，其中，基座(10)紧固连接在所述火焰筒本体(3)壁面上的主燃孔和掺混孔处，驱动片(9)、遮蔽片(8)、衬片(7)、压紧盖板(6)依次装入基座(10)内；

连接驱动装置(1)带动通流面积控制装置(2)，从而控制遮蔽片(8)重叠的面积，实现火焰筒本体(3)的流量分配可调。

2.如权利要求1所述的流量分配可调的火焰筒，其特征在于：多个所述通流面积控制装置(2)环形设置于所述火焰筒本体(3)上，每个所述通流面积控制装置(2)至其附连到的所述驱动环(4)之间的最短距离相等。

3.如权利要求1所述的流量分配可调的火焰筒，其特征在于：基座(10)为环形槽状结构，且基座(10)的外壁设置有缺口，基座(10)的外壁的内侧设置有螺纹；衬片(7)为环片结构，在衬片(7)的其中一环面上沿径向方向间隔设置有滑道。

4.如权利要求1或3所述的流量分配可调的火焰筒，其特征在于：驱动片(9)为环片结构，环片的宽度与基座(10)的槽宽相同，驱动片(9)上周向设置有固定孔，用于固定遮蔽片(8)，在驱动片(9)的外侧径向设置有连接片，连接片置于基座(10)外壁的缺口处，连杆(5)一端铰接在驱动环(4)上，另一端与驱动片(9)的连接片铰接。

5.如权利要求4所述的流量分配可调的火焰筒，其特征在于：遮蔽片(8)为圆弧形的薄片结构，在遮蔽片(8)的两面上、靠近遮蔽片(8)相同一端上分别设置有限位柱，其中遮蔽片(8)一面上的限位柱置于驱动片(9)上的固定孔，另一面上的限位柱置于衬片(7)的滑道内。

6.如权利要求4所述的流量分配可调的火焰筒，其特征在于：压紧盖板(6)为环片结构，环片的宽度与基座(10)的槽宽相同。

7.如权利要求1所述的流量分配可调的火焰筒，其特征在于：所述通流面积控制装置(2)的数量根据火焰筒本体(3)上所需控制的主燃孔/掺渗孔的数量决定。

8.如权利要求1所述的流量分配可调的火焰筒，其特征在于：所述火焰筒本体(3)为单管火焰筒/环管火焰筒/环形火焰筒。