CN114127396B - 定容涡轮机燃烧室 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种飞行器涡轮机(10)燃烧室(14)，其具有主轴线(A)并且包括：‑与主轴线(A)同轴的旋转机体(20)，其中形成有多个燃烧管(18)，所述燃烧管(18)主要沿机体(20)的主轴线(A)方向延伸，并围绕所述主轴线(A)呈环形分布，‑第一穿孔旋转盘(22)，其安装在机体(20)的第一轴向端(20A)处并且绕主轴线(A)旋转地移动，从而选择性地打开或关闭每个所述燃烧管(18)的第一端，以及‑第二穿孔旋转盘(24)，其安装在机体(20)的第二轴向端(20B)处并且绕主轴线(A)旋转地移动，从而选择性地打开或关闭每个所述燃烧管(18)的第二端，其特征在于，机体(20)包括多个冷却区段(28)，所述冷却区段(28)主要沿主轴线(A)的方向延伸并且围绕所述主轴线(A)和围绕燃烧管(18)呈环形分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种定容型的飞行器涡轮机的燃烧室。
本发明还涉及一种包括这种燃烧室的涡轮机。
背景技术
与称为“恒压”的传统涡轮机燃烧室不同，涡轮机的定容燃烧室根据进气-燃烧-排气循环运行，并且在定容条件下进行燃烧用于该循环。
这种定容燃烧室在其入口处包括一个在打开位置和关闭位置之间移动的压缩空气进气阀，并且在其出口包括一个在打开位置和关闭位置之间移动的燃烧气体排气阀。
以同步方式驱动这些阀的位置，以便实施先前所确定循环的三个连续阶段。
定容燃烧室的一种示例包括圆柱形机体，其主轴线与涡轮机的其余部分同轴。
因此，该机体包括与其主轴线同轴的中心导管，压缩空气流的一部分以及这些燃烧管永久地穿过所述中心导管，所述燃烧管每个用于形成燃烧容积。
这些燃烧管平行于机体的主轴线，并围绕机体的主轴线呈环形分布。
燃烧室为“多管”类型。
该机体还包括进气阀和排气阀，所述进气阀和排气阀与每个燃烧管的两端配合以允许打开管道，使得压缩空气通过该管道，或部分或局部地密封该管道，从而实施上述循环的这些阶段。
随着燃烧室运行，由定容燃烧模式产生的温度峰值通过辐射效应导致机体的整体温度升高。
这影响了该组燃烧管的机械强度，冲击波在燃烧管中的存在会加剧这种情况。
由在中心导管中循环的压缩空气冷却机体的径向内部部分。
然而，未提供用于冷却机体的径向外部部分的装置。
本发明旨在提出一种允许改进机体的整体热状况的燃烧室。
发明内容
本发明提出了一种飞行器涡轮机燃烧室，其具有主轴线并且包括：
-与主轴线同轴的旋转机体，其中形成有多个燃烧管，所述燃烧管主要沿机体的主轴线方向延伸，并围绕所述主轴线呈环形分布，
-第一穿孔旋转盘，其安装在机体的第一轴向端处并且绕主轴线旋转地移动，从而选择性地打开或关闭每个所述燃烧管的第一端，以及
-第二穿孔旋转盘，其安装在机体的第二轴向端处并且绕主轴线旋转地移动，从而选择性地打开或关闭每个所述燃烧管的第二端，
其特征在于，所述机体包括多个冷却区段，所述冷却区段主要沿主轴线的方向延伸并且围绕所述主轴线和围绕燃烧管呈环形分布。
围绕燃烧管外围分布的冷却区段的存在允许在燃烧管的外围通过压缩空气流冷却该机体。
优选地，每个旋转盘与主轴线同轴，包括用于选择性地面对每个燃烧管一端的一连串内腔，以及包括用于选择性地面对每个冷却区段一端的一连串孔。
优选地，每个旋转盘的内腔和/或孔呈圆形、椭圆形、矩形、长方形或卵形。
优选地，每个旋转盘包括与孔相同数量的内腔，并且内腔相对于孔周向地偏移。
优选地，机体为圆柱形并且包括径向中心圆柱形壳体，并且每个旋转盘包括与机体的径向中心圆柱形壳体的相关端部连通的中心孔。
本发明还涉及一种飞行器涡轮机，包括初级气流路径，其中，沿初级流路径中的气流方向设置至少一个压缩机、燃烧室以及至少一个涡轮，其特征在于，所述燃烧室为如先前限定的燃烧室。
优选地，涡轮机包括将所述至少一个压缩机之一连接到所述至少一个涡轮之一的轴，所述轴与燃烧室机体的主轴线同轴，并且通过所述轴驱动一个和/或另一个旋转盘。
优选地，涡轮机包括将所述至少一个压缩机之一连接到所述至少一个涡轮之一的轴，所述轴与燃烧室机体的主轴线同轴，并且涡轮机包括独立于所述轴的一个和/或另一个旋转盘的驱动构件。
优选地，涡轮机包括用于相对于所述轴的旋转速度调节一个和/或另一个旋转盘的旋转速度的设备。
优选地，所述调节设备能够固定围绕主轴线旋转的旋转盘。
附图简要说明
在阅读以下详细说明书时，本发明的其他特征和优点将变得显而易见，为了理解以下的详细说明书，进行参考附图，其中：
图1是一种包括根据本发明的定容燃烧室的涡轮机的轴向半剖面的示意图；
图2是图1所示的旋转盘的端视图；
图3是图1所示的燃烧室机体的端视图，其示出了其所包括的不同通道；
图4是类似于图1的视图，其中减速器插入在每个盘和相关轴之间；
图5是类似于图1的视图，根据该视图，这些盘由独立的致动器驱动。
具体实施方式
在图1中，显示一涡轮机10，例如飞行器涡轮机。
涡轮机10具有主轴线A，所述主轴线A为主旋转部分的旋转轴。
沿涡轮机10中气流的轴流方向(参考图1从左到右)从上游到下游，涡轮机10包括压缩机12、燃烧室14和涡轮16。
将会理解的是，涡轮机10可仅包括如图所示的一台压缩机12，或可包括布置在图1所示的压缩机12上游的另一压缩机(未表示)，图1所示的压缩机12为高压压缩机，上游压缩机为低压压缩机。
类似地，涡轮机10可仅包括如图所示的一个涡轮16，或可包括布置在图1所示的涡轮16下游的另一涡轮(未表示)，图1所示的涡轮16为高压涡轮，下游涡轮为低压涡轮。
涡轮16通过轴19连接到压缩机12。对于包括两个压缩机和两个涡轮的涡轮机10，低压涡轮通过相关轴(未表示)连接到低压压缩机，高压涡轮16通过高压轴19连接到高压压缩机12。
涡轮机10还包括一种此处由两个矩形表示的固定机壳11，其旨在引导压缩机12、涡轮16和轴19在涡轮机中旋转，特别地经由滚珠轴承13和滚柱轴承15。
燃烧室14为定容型，也就是说，它实现了进气-燃烧-排气循环，在定容下进行燃烧用于所述循环。
燃烧室14也是多管型的，也就是说，它包括围绕涡轮机10的主轴线A呈环形分布的多个管18，在每个所述管中都实现了闭合容积燃烧，如图3所示。
管18主要沿主轴线A的方向延伸。
根据优选实施例，所有管18均为直线且平行于主轴线A。它们进一步均匀地分布并且彼此等距离和彼此与主轴线A等距离，也就是说，它们围绕主轴线A对称地分布以形成环。
应当理解，本发明不限于本实施例，并且这些管18可以不是直线的和/或平行于主轴线A。
然而，无论该实施例如何，这些管18都相对于主轴线A对称地布置，以形成环。
燃烧室14包括圆柱形机体20，其中形成有燃烧管18。机体20与主轴线A同轴，并且包括径向内圆柱形壳体21，该壳体特别地旨在由连接压缩机12和涡轮16的轴19穿过。
根据定位有燃烧管18的燃烧循环的阶段选择性地打开或关闭每个燃烧管18的每个上游端和下游端。
为此，燃烧室14包括上游盘22和下游盘24，所述上游盘22沿垂直于主轴线A的径向平面延伸，所述径向平面定位在机体20的上游端20A，所述下游盘24沿垂直于主轴线A的径向平面延伸，所述径向平面定位在机体20的下游端20B。
优选地，每个盘22、24的外径基本等于机体20的外径。
如图2所示，每个盘22、24包括与机体20的内圆柱形壳体21对应的中心孔32，从而不密封该壳体，并且允许连接压缩机12和涡轮16的轴19穿过。
每个盘22、24包括与燃烧管18相关联的一连串内腔26。根据一个实施例，每个盘22、24包括与燃烧管18的数量相比更少数量的内腔26。
内腔26定位在与燃烧管18相同的与主轴线A的径向距离处。根据燃烧循环的阶段限定了内腔的周向尺寸以及两个连续内腔26之间的周向距离。
每个盘22、24可绕主轴线A旋转地移动，以便狭槽26选择性地面对燃烧管18，从而打开或关闭燃烧管。
机体20还包括冷却区段28，所述冷却区段28平行于主轴线A并且围绕燃烧管18呈环形分布。冷却区段28在机体20的每个轴向端处进一步打开。
在此，冷却区段28的数量等于燃烧管18的数量，并且每个冷却区段28周向地定位在与其相关联的燃烧管18处。
应当理解，本发明不限于本实施例，并且机体20可包括相对于燃烧管18的数量不同数量的冷却区段28，并且它们关于主轴线A的位置可以不同于图中所表示的位置。
冷却区段28将被来源于压缩机12的压缩空气流穿过，从而冷却机体20的径向外部部分。
用于密封燃烧管18的每个盘22、24也用于选择性地密封这些冷却区段28。
因此，每个盘22、24包括与冷却区段28相关联的一连串孔30。
孔30位于与冷却区段28相同的与主轴线A的径向距离处。根据燃烧循环的阶段限定了它们的周向尺寸以及两个连续孔30之间的周向距离。
在此，根据一优选实施例，孔30相对于内腔26沿周向偏移。
因此，当与其相邻的燃烧管18关闭时，区段28打开，反之，当与其相邻的燃烧管18打开时，区段28关闭。
这特别地允许来源于压缩机12的气流循环通过每个区段28或燃烧管18的连续性。
根据图3所示的优选实施例，每个燃烧管18的截面为圆形，并且每个区段28的截面呈现一种中心在主轴线A上的圆弧形状。
如图2所示，为了在打开和关闭燃烧管18和区段28的过程中限制冲击波和可能的分离，盘22、24的内腔26和孔30呈椭圆形或卵形，相对于主轴线A周向地定向其大尺寸。
根据一种变型，盘22、24的内腔26和孔30呈圆形。
可以提供驱动这些盘22、24的不同模式。
例如，根据图4所表示的实施例，减速器34插入在每个盘22、24以及连接压缩机12和涡轮16的轴19之间。
涡轮机10包括用于引导盘22、24围绕主轴线A旋转的附加设备36，特别地固定机壳11的一部分38，其承载轴向止动块40从而不传递来源于压缩机12或涡轮16的轴向力。
固定机壳11的该部分38还承载有供给这些附加引导设备36的空气和油设施。
而且，增加挠性部42到轴19上，以补偿在涡轮机的上游部分和涡轮机的下游部分之间的可能轴向位移。
挠性部42优选地轴向地设置在两个盘22、24之间。
而且，空气和油的密封设备52设置在彼此相对移动的多个部分之间。
根据图5所示的实施例以及根据驱动这些盘22、24的模式的另一实施例，独立致动器44(例如电动马达或气动马达)驱动每个盘22、24。
然后，涡轮机10包括与独立致动器44配合的固定结构46以及固定机壳11的一部分38，设施固定机壳11承载轴向止动块40从而不传递来源于压缩机12或涡轮16的轴向力。
固定机壳11的该部分38还承载有供给这些附加引导设备36的空气和油设施50。
而且，空气和油的密封设备52设置在彼此相对移动的多个部分之间。
这些密封设备52界定了从涡轮机10接收多种设备的润滑罩壳54。
经由非限制性示例，参考图4，第一罩壳54轴向地定位在上游盘22的上游，并且其中它接收轴向止动块40，轴向地定位在两个盘22、24之间的第二罩壳54接收挠性部42，定位在下游盘24下游的第三罩壳54接收用于引导高压轴19的滚珠轴承13。
根据图5所示的实施例，第一罩壳54轴向地定位在燃烧室14处，并接收轴向止动块40、致动器44以及固定外壳11的部分38，定位在下游盘24下游的第二罩壳54接收用于引导高压轴19的滚珠轴承13。
用于驱动这些盘22、24的这些设备可分离，以将盘22、24保持在规定位置，对于所述规定位置燃烧管18永久地打开，燃烧室然后根据布雷顿循环，即在恒定压力下运行。
Claims (8)
1.一种飞行器涡轮机(10)的燃烧室(14)，其具有主轴线(A)，并且包括：
-与所述主轴线(A)同轴的旋转机体(20)，在所述旋转机体(20)中形成有多个燃烧管(18)，所述燃烧管(18)主要沿所述机体(20)的主轴线(A)的方向延伸，并围绕所述主轴线(A)呈环形分布，
-第一穿孔旋转盘(22)，所述第一穿孔旋转盘安装在所述机体(20)的第一轴向端(20A)处，并且可绕所述主轴线(A)旋转移动，以选择性地打开或关闭每个所述燃烧管(18)的第一端，以及
-第二穿孔旋转盘(24)，所述第二穿孔旋转盘安装在所述机体(20)的第二轴向端(20B)处，并且可绕所述主轴线(A)旋转移动，以选择性地打开或关闭每个所述燃烧管(18)的第二端，
其特征在于，所述机体(20)包括多个冷却区段(28)，所述冷却区段(28)主要沿着所述主轴线(A)的方向延伸，并且围绕所述主轴线(A)和围绕所述燃烧管(18)呈环形分布，
每个所述冷却区段在所述机体的每个轴向端都是开放的，并由压缩气流穿过，每个旋转盘(22、24)都与所述主轴线(A)同轴，包括用于以可选择的方式面对每个所述燃烧管(18)的一端的一连串内腔(26)，并包括用于以可选择的方式面对每个所述冷却区段(28)的一端的一连串孔(30)，每个旋转盘(22、24)的内腔(26)和/或孔(30)均为椭圆形、矩形或卵形的形状。
2.根据权利要求1所述的燃烧室(14)，其特征在于，每个旋转盘(22、24)均包括与孔(30)相同数量的内腔(26)，所述内腔(26)相对于所述孔(30)沿周向偏移。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧室(14)，其特征在于，所述机体(20)是圆柱形的，并且包括径向中心圆柱形壳体(21)，每个所述旋转盘(22、24)均包括一中心孔(32)，所述中心孔与所述机体(20)的径向中心圆柱形壳体(21)的相关的端部连通。
4.一种飞行器涡轮机(10)，包括初级气流路径，其中，沿初级流路径中的气流的方向设置至少一个压缩机(12)、燃烧室(14)以及至少一个涡轮(16)，
其特征在于，所述燃烧室(14)为根据前述权利要求中任一项所述的燃烧室(14)。
5.根据权利要求4所述的飞行器涡轮机(10)，所述飞行器涡轮机包括将所述至少一个压缩机(12)中的一个连接到所述至少一个涡轮(16)中的一个的轴(19)，所述轴(19)与所述燃烧室(14)的机体(20)的主轴线(A)同轴，其特征在于，通过所述轴(19)驱动一个和/或另一个旋转盘(22、24)旋转。
6.根据权利要求4所述的飞行器涡轮机(10)，所述飞行器涡轮机包括将所述至少一个压缩机(12)中的一个连接到所述至少一个涡轮(16)中的一个的轴(19)，所述轴(19)与所述燃烧室(14)的机体(20)的主轴线(A)同轴，其特征在于，所述涡轮机包括独立于所述轴(19)的一个和/或另一个旋转盘(22、24)的驱动构件。
7.根据权利要求6所述的飞行器涡轮机(10)，其特征在于，所述飞行器涡轮机包括用于相对于所述轴的旋转速度调节一个和/或另一个旋转盘(22、24)的旋转速度的设备。
8.根据权利要求7所述的飞行器涡轮机(10)，其特征在于，所述调节设备能够使围绕主轴线(A)旋转的旋转盘(22、24)固定。
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