一种燃气涡轮用火焰筒的制作方法

本发明涉及燃气涡轮技术领域，具体涉及一种燃气涡轮用火焰筒。

背景技术：

随着发动机推重比不断提高，燃烧室的温升也不断提高，高温升、高热容燃烧室壁面的强化冷却面临着非常突出的矛盾：一方面，燃烧室温升的增加，使得参与燃烧的空气量随之增加而导致用于冷却的空气量减少；另外，压气机出口温度的提高又使得用于冷却火焰筒壁面的空气温度上升而导致冷却潜力下降，同时寿命、可靠性及全寿命周期维护成本控制等要求更加严格。

传统的微型燃气涡轮燃烧室由于空间小，气流在火焰筒内停留时间短，造成火焰筒内燃烧组织不好，局部温度过高还容易引起局部过高的热应力，造成火焰筒变形损坏。

基于上述情况，本发明提出了一种燃气涡轮用火焰筒，可有效解决以上问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种燃气涡轮用火焰筒。本发明的燃气涡轮用火焰筒结构简单，使用方便，通过在火焰筒外壁上均匀分布多个第一导向孔，气流在从火焰筒头部流向后部的过程中，进入第一导向外孔，气流偏转一定方向，与火焰筒环面相切进入第一导向内孔，气流从第一导向内孔流出后，沿着火焰筒内表面并与火焰筒轴线成一角度的方向螺旋向前；可以对火焰筒有更好的冷却保护作用，同时增加气流在火焰筒内的停留时间，有利于氧化剂和燃料在火焰筒内充分反应。

本发明通过下述技术方案实现：

一种燃气涡轮用火焰筒，包括：

火焰筒内壁，所述火焰筒内壁呈锥形，所述火焰筒内壁的顶点处连接有出气口；

火焰筒外壁，所述火焰筒外壁上环设有若干个第一导向孔，所述第一导向孔包括第一导向内孔和第一导向外孔，所述第一导向内孔与第一导向外孔同轴，所述第一导向内孔设于火焰筒外壁的内侧上，所述第一导向外孔对应设于火焰筒外壁的外侧上，所述第一导向内孔和第一导向外孔内部形成导流通道；

火焰筒底板，所述火焰筒底板上设有若干个进气孔；

其中，所述火焰筒内壁、火焰筒外壁和火焰筒底板之间形成气体流动腔体。

本发明的目的在于提供一种燃气涡轮用火焰筒。本发明的燃气涡轮用火焰筒结构简单，使用方便，通过在火焰筒外壁上均匀分布多个第一导向孔，气流在从火焰筒头部流向后部的过程中，进入第一导向外孔，气流偏转一定方向，与火焰筒环面相切进入第一导向内孔，气流从第一导向内孔流出后，沿着火焰筒内表面并与火焰筒轴线成一角度的方向螺旋向前；可以对火焰筒有更好的冷却保护作用，同时增加气流在火焰筒内的停留时间，有利于氧化剂和燃料在火焰筒内充分反应。

优选的，所述第一导向孔与水平面的夹角θ为30°～45°。

优选的，所述第一导向孔的直径为1～6mm。

优选的，所述第一导向外孔的进气端的端面为斜面。

优选的，所述火焰筒外壁上环设有若干个导向管道，所述导向管道包括导向内管和导向外管；所述导向内管设于火焰筒外壁的内侧上，所述导向外管对应设于火焰筒外壁的外侧上，所述导向内管和导向外管内部形成导流通道，所述导向外管靠近火焰筒底板一侧开设有导向管道进气口。

优选的，所述导向内管靠近火焰筒底板一侧连接有螺旋管道。

优选的，所述螺旋管道与圆切线的夹角α为30°～45°。

优选的，所述火焰筒内壁上环设有若干个第二导向孔，且所述第二导向孔与水平面的夹角γ为50°～70°。

优选的，所述火焰筒外壁靠近火焰筒底板一侧环设有若干个第三导向孔，所述第三导向孔与圆切线的夹角β为20°～40°。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明的燃气涡轮用火焰筒结构简单，使用方便，通过在火焰筒外壁上均匀分布多个第一导向孔，气流在从火焰筒头部流向后部的过程中，进入第一导向外孔，气流偏转一定方向，与火焰筒环面相切进入第一导向内孔，气流从第一导向内孔流出后，沿着火焰筒内表面并与火焰筒轴线成一角度的方向螺旋向前；可以对火焰筒有更好的冷却保护作用，同时增加气流在火焰筒内的停留时间，有利于氧化剂和燃料在火焰筒内充分反应。

1.第一导向孔包括第一导向外孔和第一导向内孔，有利于增大气流流入火焰筒的动量，气流穿透距离更长；

2.第一导向外孔的进气口端面是斜切的，相比圆形进口面，增大了气流进口面积，从而提高了流量系数，有利于更多气流通过开孔流入；

3.第一导向孔倾斜设置在火焰筒壁面上，可以使气流进入火焰筒后贴着火焰筒外壁面螺旋向火焰筒出口方向流动；

4.第一导向孔可以并排或交错设置，同时第一导向孔的孔径也可以根据实际需要进行改变，以匹配火焰筒轴向不同位置燃烧需要的空气量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为图2a处的局部放大结构示意图；

图4为本发明的正视结构示意图；

图5为本发明的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

如图1至5所示，本发明提供了一种本发明提供了一种燃气涡轮用火焰筒，包括：

火焰筒内壁1，所述火焰筒内壁1呈锥形，所述火焰筒内壁1的顶点处连接有出气口11；

火焰筒外壁2，所述火焰筒外壁2上环设有若干个第一导向孔21，所述第一导向孔21包括第一导向内孔212和第一导向外孔211，所述第一导向内孔212与第一导向外孔211同轴，所述第一导向内孔212设于火焰筒外壁2的内侧上，所述第一导向外孔211对应设于火焰筒外壁2的外侧上，所述第一导向内孔212和第一导向外孔211内部形成导流通道；气体从第一导向外孔211进入，经过第一导向内孔212流入火箭筒内。

火焰筒底板3，所述火焰筒底板3上设有若干个进气孔31；

其中，所述火焰筒内壁1、火焰筒外壁2和火焰筒底板3之间形成气体流动腔体。

实施例2：

如图1至5所示，本发明提供了一种燃气涡轮用火焰筒，包括：

火焰筒内壁1，所述火焰筒内壁1呈锥形，所述火焰筒内壁1的顶点处连接有出气口11；

火焰筒外壁2，所述火焰筒外壁2上环设有若干个第一导向孔21，所述第一导向孔21包括第一导向内孔212和第一导向外孔211，所述第一导向内孔212与第一导向外孔211同轴，所述第一导向内孔212设于火焰筒外壁2的内侧上，所述第一导向外孔211对应设于火焰筒外壁2的外侧上，所述第一导向内孔212和第一导向外孔211内部形成导流通道；气体从第一导向外孔211进入，经过第一导向内孔212流入火箭筒内。

火焰筒底板3，所述火焰筒底板3上设有若干个进气孔31；

其中，所述火焰筒内壁1、火焰筒外壁2和火焰筒底板3之间形成气体流动腔体。

进一步地，在另一个实施例中，所述第一导向孔21与水平面的夹角θ为30°～45°。

第一导向孔21倾斜设置在火焰筒外壁2上，可以使气流进入火焰筒后贴着火焰筒外壁2面螺旋向火焰筒出口方向流动。由于进入的气流为切向的，气流进入火焰筒后沿着火焰筒壁面流动，这些旋转气流组成一个包络面，将火焰包裹在火焰筒内，在内部高温火焰和火焰筒壁面之间形成一个低温旋转空气层，可以对火焰筒有更好的冷却保护作用，同时气流的切向，还有带动火焰筒内气流旋转，增加气流在火焰筒内的停留时间，有利于氧化剂和燃料在火焰筒内充分反应。

进一步地，在另一个实施例中，所述第一导向孔21的直径为1～6mm。

可以根据实际需求调整第一导向孔21的直径，以匹配火焰筒轴向不同位置燃烧需要的空气量。

进一步地，在另一个实施例中，所述第一导向外孔211的进气端的端面为斜面。

设置为斜面的目的是增大气流进口面积，从而提高了流量系数，有利于更多气流通过开孔流入。

进一步地，在另一个实施例中，所述火焰筒外壁2上环设有若干个导向管道22，所述导向管道22包括导向内管221和导向外管222；所述导向内管221设于火焰筒外壁2的内侧上，所述导向外管222对应设于火焰筒外壁2的外侧上，所述导向内管221和导向外管222内部形成导流通道，所述导向外管222靠近火焰筒底板3一侧开设有导向管道进气口224。

导向管道22远离火焰筒底板3一侧设有进油口，进气口224为进空气口，油和空气在导向管道内22发生作用，会产生雾化效果，增加油的燃烧效率。

进一步地，在另一个实施例中，所述导向内管221靠近火焰筒底板3一侧连接有螺旋管道223。

螺旋管道223的设置是为了增加油和空气的混合后行走的路程，进一步增加油的燃烧效率。

进一步地，在另一个实施例中，所述螺旋管道223与圆切线的夹角α为30°～45°。

进一步地，在另一个实施例中，所述火焰筒内壁1上环设有若干个第二导向孔12，且所述第二导向孔12与水平面的夹角γ为50°～70°。

进一步地，在另一个实施例中，所述火焰筒外壁2靠近火焰筒底板3一侧环设有若干个第三导向孔23，所述第三导向孔23与圆切线的夹角β为20°～40°。

以上各个角度的设置是为了增加气流在火焰筒内的停留时间，有利于氧化剂和燃料在火焰筒内充分反应。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的燃气涡轮用火焰筒，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。