一种全壁面可替换的框架式燃烧室

本发明涉及燃气轮机燃烧室，尤其涉及一种全壁面可替换的框架式燃烧室。

背景技术：

1、开发一款能给装载在航空发动机或者地面燃气轮机上正常使用的燃烧室，通常需要经过上千小时的测试试验，燃烧室测试试验是燃烧室开发过程中十分重要的一个环节。在燃烧室测试试验中，以往主要关注燃烧室的出口温度、排放、点熄火等性能指标，通过优化结构和气动设计方案不断迭代改进燃烧室的性能结果。然而，随着测试技术的不断发展，为了更深一步的了解燃烧室内油雾流动状况、燃烧时火焰的形状、释热区的分布和气流流动特征，现阶段的燃烧实验除了进行常规的性能指标测试外，还需要利用尽可能不干扰燃烧室多物理场特征的光学测试手段，解析各型燃烧室的深层机理。

2、目前，一般情况下使用的光学燃烧室主要分为两种情况：一种是选取燃烧室部分位置区域进行单独开窗，测试部分区域的多物理场信息。该种结构可以适应相对较高压力温度的测试试验，但是燃烧室可测试区域相对较小，对燃烧组织的其他区域关注较少，较难适应不同主燃孔、掺混孔特征下的光学测试试验。另一种是采用亚力克板或玻璃构建全区域可视的光学燃烧室，这种燃烧室可以覆盖基本上所有的测试区域，但是一般适用于敞口、常压或者不进行点火的冷态流场测试，具有一定的局限性，而且该种全光学的燃烧室通常相较于进行性能测试的燃烧室做出了很多结构上的简化，测试结果可能与实际设计使用的燃烧室具有一定的区别。

技术实现思路

1、本发明提供一种全壁面可替换的框架式燃烧室，用以解决现有光学燃烧室在燃烧室测试试验过程中存在难以适应高温高压的测试环境或难以同时兼顾多个区域观测的缺陷。

2、本发明提供一种全壁面可替换的框架式燃烧室，包括火焰筒框架主体，所述火焰筒框架主体的第一端部可拆卸安装有头部端壁，所述头部端壁上安装有旋流器；所述火焰筒框架主体的第二端部设置有火焰筒连接法兰；所述火焰筒框架主体的侧壁上形成有多个壁面窗口，多个所述壁面窗口可拆卸安装有至少一个金属发散壁和多个玻璃发散壁，其中的一个所述金属发散壁穿设有点火电嘴。

3、根据本发明提供的一种全壁面可替换的框架式燃烧室，所述头部端壁包括：

4、连接支撑件，所述连接支撑件边缘设置有用于连接火焰筒框架主体第一端部的第一连接孔，所述连接支撑件上设置有台阶安装部，所述旋流器安装于所述台阶安装部；

5、固定压环，抵接于所述旋流器，用于将所述旋流器固定在所述台阶安装部。

6、根据本发明提供的一种全壁面可替换的框架式燃烧室，所述连接支撑件上位于所述台阶安装部周边的部位设置有多个贯穿所述连接支撑件的冲击冷却孔；所述连接支撑件朝向所述火焰筒框架主体内部的一侧设置有挡环；所述冲击冷却孔的出口端与所述挡环之间形成有流通间隙，且在所述挡环边缘形成所述流通间隙的出口。

7、根据本发明提供的一种全壁面可替换的框架式燃烧室，组成所述火焰筒框架主体的结构件上设置有第二连接孔以及贯穿所述结构件的框架通气通孔。

8、根据本发明提供的一种全壁面可替换的框架式燃烧室，所述结构件朝向所述火焰筒框架主体内部的一侧设置有沿着所述结构件的内冷通道，所述框架通气通孔与所述内冷通道连通，所述内冷通道上布置有多个第一发散冷却孔。

9、根据本发明提供的一种全壁面可替换的框架式燃烧室，所述壁面窗口内部周向设置有台阶结构。

10、根据本发明提供的一种全壁面可替换的框架式燃烧室，所述火焰筒框架主体包括平直段和收缩段，所述平直段的第一端安装所述头部端壁，所述平直段的第二端连接所述收缩段的第一端，所述收缩段的第二端设置所述火焰筒连接法兰。

11、根据本发明提供的一种全壁面可替换的框架式燃烧室，所述金属发散壁包括金属平面，所述金属平面周边向所述金属平面一侧折叠并在折叠端部翻边形成发散壁安装边，所述发散壁安装边上设置有多个第三连接孔，所述金属平面上设置有多排交错布置的第二发散冷却孔。

12、根据本发明提供的一种全壁面可替换的框架式燃烧室，所述金属发散壁包括内侧垫片、带翻边金属板、外侧垫片和外侧压紧盖板，所述内侧垫片抵接于所述带翻边金属板的翻边下侧，所述外侧垫片抵接于所述带翻边金属板的翻边上侧，所述外侧压紧盖板抵接于所述外侧垫片，所述带翻边金属板上设置有多排交错布置的第三发散冷却孔，所述外侧压紧盖板边缘设置有多个第四连接孔。

13、根据本发明提供的一种全壁面可替换的框架式燃烧室，所述玻璃发散壁包括内层垫片、玻璃壁面、外层垫片和外层压紧盖板，所述内层垫片抵接于所述玻璃壁面的边缘下侧，所述外层垫片抵接于所述玻璃壁面的边缘上侧，所述外层压紧盖板抵接于所述外层垫片，所述外层压紧盖板边缘设置有多个第五连接孔。

14、本发明提供的一种全壁面可替换的框架式燃烧室，通过在火焰筒框架主体上设置多个壁面窗口，可拆卸的选择性安装金属发散壁或玻璃发散壁。可以根据实际需要进行任意组合，依照性能测试、光学测试的需求或者不同关注区域的需求，进行金属发散壁和玻璃发散壁的任意替换，一方面相比于一体化加工多个火焰筒可以节省大量的经费和时间，另一方面增加了试验方案的灵活性。通过选用金属发散壁和透明的石英型玻璃发散壁，可以使试验件同时满足性能测试冷却需求和光学测试激光打光和拍摄需求，同时通过两者组合安装也可尽可能地使模型燃烧室的气动热力特征和燃烧状态更加贴近真实燃烧室的模式。

技术特征：

1.一种全壁面可替换的框架式燃烧室，其特征在于，包括火焰筒框架主体(1)，所述火焰筒框架主体(1)的第一端部可拆卸安装有头部端壁(2)，所述头部端壁(2)上安装有旋流器(22)；所述火焰筒框架主体(1)的第二端部设置火焰筒连接法兰(3)；所述火焰筒框架主体(1)的侧壁上形成有多个壁面窗口，多个所述壁面窗口可拆卸安装有至少一个金属发散壁(5)和多个玻璃发散壁(4)，其中的一个所述金属发散壁(5)穿设有点火电嘴(6)。

2.根据权利要求1所述的全壁面可替换的框架式燃烧室，其特征在于，所述头部端壁(2)包括：

3.根据权利要求2所述的全壁面可替换的框架式燃烧室，其特征在于，所述连接支撑件(21)上位于所述台阶安装部(212)周边的部位设置有多个贯穿所述连接支撑件(21)的冲击冷却孔(213)；所述连接支撑件(21)朝向所述火焰筒框架主体(1)内部的一侧设置有挡环(24)；所述冲击冷却孔(213)的出口端与所述挡环(24)之间形成有流通间隙(25)，且在所述挡环(24)边缘形成所述流通间隙(25)的出口。

4.根据权利要求1所述的全壁面可替换的框架式燃烧室，其特征在于，组成所述火焰筒框架主体(1)的结构件上设置有第二连接孔(11)以及贯穿所述结构件的框架通气通孔(12)。

5.根据权利要求4所述的全壁面可替换的框架式燃烧室，其特征在于，所述结构件朝向所述火焰筒框架主体(1)内部的一侧设置有沿着所述结构件的内冷通道(13)，所述框架通气通孔(12)与所述内冷通道(13)连通，所述内冷通道(13)上布置有多个第一发散冷却孔(14)。

6.根据权利要求1所述的全壁面可替换的框架式燃烧室，其特征在于，所述壁面窗口内部周向设置有台阶结构(15)。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的全壁面可替换的框架式燃烧室，其特征在于，所述火焰筒框架主体(1)包括平直段和收缩段，所述平直段的第一端安装所述头部端壁(2)，所述平直段的第二端连接所述收缩段的第一端，所述收缩段的第二端设置所述火焰筒连接法兰(3)。

8.根据权利要求7所述的全壁面可替换的框架式燃烧室，其特征在于，所述金属发散壁(5)包括金属平面(51)，所述金属平面(51)周边向所述金属平面(51)一侧折叠并在折叠端部翻边形成发散壁安装边(52)，所述发散壁安装边(52)上设置有多个第三连接孔(53)，所述金属平面(51)上设置有多排交错布置的第二发散冷却孔(54)。

9.根据权利要求7所述的全壁面可替换的框架式燃烧室，其特征在于，所述金属发散壁(5)包括内侧垫片(501)、带翻边金属板(502)、外侧垫片(503)和外侧压紧盖板(504)，所述内侧垫片(501)抵接于所述带翻边金属板(502)的翻边下侧，所述外侧垫片(503)抵接于所述带翻边金属板(502)的翻边上侧，所述外侧压紧盖板(504)抵接于所述外侧垫片(503)，所述带翻边金属板(502)上设置有多排交错布置的第三发散冷却孔(505)，所述外侧压紧盖板(504)边缘设置有多个第四连接孔(506)。

10.根据权利要求7所述的全壁面可替换的框架式燃烧室，其特征在于，所述玻璃发散壁(4)包括内层垫片(41)、玻璃壁面(42)、外层垫片(43)和外层压紧盖板(44)，所述内层垫片(41)抵接于所述玻璃壁面(42)的边缘下侧，所述外层垫片(43)抵接于所述玻璃壁面(42)的边缘上侧，所述外层压紧盖板(44)抵接于所述外层垫片(43)，所述外层压紧盖板(44)边缘设置有多个第五连接孔(45)。

技术总结本发明涉及燃气轮机燃烧室技术领域，尤其涉及一种全壁面可替换的框架式燃烧室，包括火焰筒框架主体，火焰筒框架主体第一端部可拆卸安装头部端壁，头部端壁上安装有旋流器；火焰筒框架主体第二端部设置火焰筒连接法兰，火焰筒框架主体侧壁上形成有多个壁面窗口，多个壁面窗口可拆卸安装有至少一个金属发散壁和多个玻璃发散壁，其中的一个金属发散壁穿设有点火电嘴。金属发散壁和玻璃发散壁可根据实际需求进行选装，通过选用金属发散壁和透明的石英型玻璃发散壁，可以使试验件同时满足性能测试冷却需求和光学测试激光打光和拍摄需求，同时通过两者组合安装也可尽可能地使模型燃烧室的气动热力特征和燃烧状态更加贴近真实燃烧室的模式。技术研发人员：张弛,胡英琦,薛鑫,王建臣,陶超,蒲亮宇受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17