CN109654538B - 一种利于降低火焰筒壁温的文丘里管 - Google Patents

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Abstract

本申请属于冷却设计领域，特别涉及一种利于降低火焰筒壁温的文丘里管。包括：依次连接的收敛段、扩张段以及平直段，其中，所述收敛段的壁面上开设有冷却孔；所述扩张段包括扩张段内壁以及扩张段外壁，所述扩张段外壁上开设有第一冲击孔；所述平直段包括平直段内壁以及平直段外壁，所述平直段外壁上开设有第二冲击孔；所述扩张段与所述平直段的内外壁之间形成相互连通的冲击冷却通道。本申请通过收敛段的单层壁设计以及收敛段上的冷却孔设计，对收敛段进行直接的气膜冷却，强化冷却效果，大大降低收敛段壁温，通过扩张段与平直段的双层壁设计并开设冲击孔形成冲击冷却通道，实现对扩张段与平直段的冷却。结构简单，冷却效率高。

Description

一种利于降低火焰筒壁温的文丘里管
技术领域
本申请属于冷却设计领域，特别涉及一种利于降低火焰筒壁温的文丘里管。
背景技术
众所周知，涡轮的进口温度将会影响燃气涡轮发动机的效率，因此随着燃气涡轮发动机功率、效率要求的不断提高，涡轮进口温度要求也逐渐升高，导致燃烧室热负荷增加，热负荷增加导致火焰筒壁温过高，因此对冷却设计提出更严格的要求。
现有技术中，低排放燃烧室通过双层文丘里管组件稳定火焰，但在实际工作过程中，由于收敛段缺乏必要的冷却措施，导致收敛段壁温过高。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本申请的目的是提供了一种利于降低火焰筒壁温的文丘里管，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本申请的技术方案是：
一种利于降低火焰筒壁温的文丘里管，包括：依次连接的收敛段、扩张段以及平直段，其中，
所述收敛段的壁面上开设有冷却孔；
所述扩张段包括扩张段内壁以及扩张段外壁，所述扩张段外壁上开设有第一冲击孔；
所述平直段包括平直段内壁以及平直段外壁，所述平直段外壁上开设有第二冲击孔；
所述扩张段与所述平直段的内外壁之间形成相互连通的冲击冷却通道。
可选地，所述扩张段内壁与所述收敛段的连接处设置有弧形的尖角段，所述尖角段能够提高火焰的稳定性。
可选地，所述平直段内壁的外侧沿周向设置有扰流肋。
可选地，所述扰流肋等间距布置四个。
可选地，所述收敛段与文丘里管的轴线成45度。
可选地，所述冷却孔沿所述收敛段的周向均匀布置三排。
可选地，所述冷却孔的孔轴与所述收敛段的壁面成30度。
可选地，所述冷却孔的孔径为1mm。
可选地，所述第一冲击孔的孔轴与所述扩张段外壁相互垂直，所述第二冲击孔的轴孔与所述平直段外壁相互垂直。
可选地，所述第一冲击孔与所述第二冲击孔的孔径均为2mm。
发明至少存在以下有益技术效果：
本申请的利于降低火焰筒壁温的文丘里管，通过收敛段的单层壁设计以及收敛段上的冷却孔设计，对收敛段进行直接的气膜冷却，强化冷却效果，大大降低收敛段壁温，通过扩张段与平直段的双层壁设计并开设冲击孔形成冲击冷却通道，实现对扩张段与平直段的冷却。结构简单，冷却效率高。
附图说明
图1是本申请一个实施方式的利于降低火焰筒壁温的文丘里管示意图；
图2是本申请另一个实施方式的利于降低火焰筒壁温的文丘里管示意图。
其中：
11-文丘里管；12-收敛段；13-扩张段；14-平直段；15-燃烧区；16-冷却孔；17-扩张段内壁；18-扩张段外壁；19-第一冲击孔；20-平直段内壁；21-平直段外壁；22-冲击冷却通道；23-第二冲击孔；24-扰流肋；25-尖角段。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。
本申请提供了一种利于降低火焰筒壁温的文丘里管，该文丘里管11包括：依次连接的收敛段12、扩张段13以及平直段14。
具体的，如图1所示，文丘里管11包括收敛段12、扩张段13与平直段14，内部限定燃烧区15，收敛段12的壁面上开设有冷却孔16，扩张段13包括扩张段内壁17以及扩张段外壁18，扩张段外壁18上开设有第一冲击孔19，平直段14包括平直段内壁20以及平直段外壁21，平直段外壁21上开设有第二冲击孔23，扩张段13与平直段14的内外壁之间形成相互连通的冲击冷却通道22。
如图2所示，在本申请的一个实施方式中，收敛段12整体呈锥状，与文丘里管11轴线成45度角，收敛段12上沿其周向均匀布置有冷却孔16，冷却孔16共分为三排，冷却孔16的孔轴与收敛段12的壁面成30度角，且孔径为1mm。冷却空气从冷却孔16进入后，附着在收敛段12内表面，形成冷却气膜，强化对收敛段12的冷却效果，之后冷却空气流向燃烧区15下游。
扩张段13整体呈锥状，与文丘里管11轴线成45度角，位于收敛段12下游，与收敛段12同轴，扩张段13具有扩张段内壁17以及扩张段外壁18，扩张段内壁17与扩张段外壁18均通过焊接的方式固定在收敛段12上，扩张段外壁18上具有三排周向均匀分布的第一冲击孔19，第一冲击孔19的孔轴与扩张段外壁18相互垂直，且第一冲击孔19的孔径为2mm。
进一步，在本实施例中，平直段14整体呈柱状，与文丘里管11轴线平行，位于扩张段13的下游，与扩张段13同轴，平直段14具有平直段内壁20以及平直段外壁21，平直段内壁20与扩张段内壁17通过焊接方式固定，平直段外壁21与扩张段外壁18通过焊接方式固定，平直段外壁21设置有三排周向均匀分布的第二冲击孔23，第二冲击孔23的孔径为2mm。扩张段13与平直段14的内外壁之间形成相互连通的高为3mm的冲击冷却通道22，冷却空气从第一冲击孔19和第二冲击孔23进入后，对扩张段内壁17与平直段内壁20进行冲击冷却，然后自冲击冷却通道22流出，流向燃烧区15下游。
有利的是，本实施例中，优选在扩张段内壁17与收敛段12的衔接处，加工出弧状的尖角段25，根据工程经验，更加有利于火焰在文丘里管11上的附着，提高火焰稳定性。
有利的是，本实施例中，还在平直段内壁20的外侧沿周向设置高为1mm、宽为2mm的四排扰流肋24，冷却空气流过扰流肋24时，紊流度增加，冷却效果得到强化，有利于降低平直段14的壁温。
本申请的利于降低火焰筒壁温的文丘里管，通过收敛段的单层壁设计以及收敛段上的冷却孔设计，对收敛段进行直接的气膜冷却，强化冷却效果，大大降低收敛段壁温，通过扩张段与平直段的双层壁设计并开设冲击孔形成冲击冷却通道，实现对扩张段与平直段的冷却。结构简单，冷却效率高。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种利于降低火焰筒壁温的文丘里管，其特征在于，包括：依次连接的收敛段（12）、扩张段（13）以及平直段（14），其中，
所述收敛段（12）的壁面上开设有冷却孔（16）；
所述扩张段（13）包括扩张段内壁（17）以及扩张段外壁（18），所述扩张段外壁（18）上开设有第一冲击孔（19）；
所述平直段（14）包括平直段内壁（20）以及平直段外壁（21），所述平直段外壁（21）上开设有第二冲击孔（23）；
所述扩张段（13）与所述平直段（14）的内外壁之间形成相互连通的冲击冷却通道（22）；
所述扩张段内壁（17）与所述收敛段（12）的连接处设置有弧形的尖角段（25），所述尖角段（25）能够提高火焰的稳定性；
所述平直段内壁（20）的外侧沿周向设置有扰流肋（24）。
2.根据权利要求1所述的利于降低火焰筒壁温的文丘里管，其特征在于，所述扰流肋（24）等间距布置四个。
3.根据权利要求1所述的利于降低火焰筒壁温的文丘里管，其特征在于，所述收敛段（12）与文丘里管（11）的轴线成45度。
4.根据权利要求3所述的利于降低火焰筒壁温的文丘里管，其特征在于，所述冷却孔（16）沿所述收敛段（12）的周向均匀布置三排。
5.根据权利要求4所述的利于降低火焰筒壁温的文丘里管，其特征在于，所述冷却孔（16）的孔轴与所述收敛段（12）的壁面成30度。
6.根据权利要求5所述的利于降低火焰筒壁温的文丘里管，其特征在于，所述冷却孔（16）的孔径为1mm。
7.根据权利要求1所述的利于降低火焰筒壁温的文丘里管，其特征在于，所述第一冲击孔（19）的孔轴与所述扩张段外壁（18）相互垂直，所述第二冲击孔（23）的轴孔与所述平直段外壁（21）相互垂直。
8.根据权利要求1所述的利于降低火焰筒壁温的文丘里管，其特征在于，所述第一冲击孔（19）与所述第二冲击孔（23）的孔径均为2mm。
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