具有弓形冷却结构的火焰筒、环形回流燃烧室及安装方法与流程

本发明涉及火焰筒冷却，特别涉及一种具有弓形冷却结构的火焰筒、环形回流燃烧室及安装方法。

背景技术：

1、火焰筒是燃烧室工作过程中进行燃烧化学反应的地方，为保证火焰筒自身温度不会过高，火焰筒壁面需设计冷却结构，利用环腔进入火焰筒的空气，对壁面进行冷却，使火焰筒壁面温度满足使用要求。

2、现有燃烧室技术的主要缺点：传统火焰筒的冷却结构不适用于结构较小、重量要求较低、高推重比、冷却效果要求严格且控成本的火焰筒。

3、1)发散孔可设置在火焰筒头部和内、外环上，并与壁面呈一定的倾角，用于对壁面进行冷却。当壁面厚度较薄时，尤其当壁厚小于发散孔直径时，倾角小的发散孔无法形成完整的流通通道，发散冷却效果很差；

4、2)气膜冷却结构需要构造存在外壁面和内壁面的结构，可通过锻件加工成型，但重量较重且成本高；也可通过两个板材焊接而成，焊接常采用氩弧焊，但焊接后板材存在一定热变形，且成本同样较高。当壁面冷却气流量较大时，高速气流对壁面进行冷却时，常会对主燃气流和掺混气流进行冲击，影响主燃气流和掺混气流的流动方向，且随发动机工况变化，冷却气流量也将发生变化，从而导致对主燃气流和掺混气流影响的大小不可控，难以准确掌握主燃区大小、掺混区大小。

5、因此，克服现有技术的上述缺陷是本领域普通技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种具有弓形冷却结构的火焰筒、环形回流燃烧室及安装方法。

2、本发明的目的可以通过以下方案实现：

3、本发明的第一个方面提供具有弓形冷却结构的火焰筒，包括：

4、环形的弓形冷却槽，具有交替连接的弓形槽凸段、弓形槽凹段；

5、所述火焰筒具有筒壁及设置在所述筒壁上的所述弓形冷却槽、主燃筒、掺混筒，所述筒壁包括外环筒壁和内环筒壁；

6、所述外环筒壁、所述内环筒壁各自至少包括两个子筒壁，相邻两个所述子筒壁之间以所述弓形冷却槽过渡连接；其中，与所述弓形槽凸段相连接的子筒壁为冷却外壁，与所述弓形槽凹段相连接的子筒壁为冷却内壁，所述弓形槽凸段与所述冷却内壁构成内冷却通道，所述弓形槽凹段与所述冷却外壁构成外冷却通道；

7、所述主燃筒的筒状结构、所述掺混筒的筒状结构均位于所述火焰筒的内部。

8、进一步地，所述弓形冷却槽包括至少一个子弓形冷却槽。

9、进一步地，所述子弓形冷却槽的数量为1个、2个、4个或6个。

10、进一步地，所述火焰筒的加工方式为一体成型。

11、进一步地，所述火焰筒的一体成型加工方式为3d打印。

12、进一步地，所述弓形冷却槽还设置有弓形槽舌片；

13、在所述外环筒壁上，所述弓形槽舌片与所述弓形槽凹段一体连接；

14、在所述内环筒壁上，所述弓形槽舌片与所述弓形槽凸段一体连接。

15、进一步地，在所述外环筒壁上，所述弓形槽凸段与所述冷却外壁以电阻点焊方式连接，所述弓形槽舌片与所述冷却内壁以电阻点焊方式连接；

16、在所述内环筒壁上，所述弓形槽舌片与所述冷却外壁以电阻点焊方式连接，所述弓形槽凹段与所述冷却内壁以电阻点焊方式连接。

17、进一步地，所述火焰筒的弓形冷却槽、各子筒壁以钣金方式加工。

18、本发明的第二个方面提供一种环形回流燃烧室，包括燃烧室机匣、挡板、燃油喷嘴及如上述第一个方面任一所述的具有弓形冷却结构的火焰筒。

19、本发明的第三个方面提供了一种环形回流燃烧室的安装方法，包括：

20、燃油喷嘴将火焰筒固定于燃烧室机匣与挡板之间，构造出火焰筒外筒壁与燃烧室机匣之间、火焰筒内筒壁与燃烧室机匣之间的二股通道环腔；

21、其中，所述火焰筒为如上述第一个方面任一所述的具有弓形冷却结构的火焰筒。

22、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

23、本发明实施例通过在火焰筒的筒壁上设置弓形冷却槽，弓形冷却槽与冷却内壁、冷却外壁构造出弓形冷却结构，解决现有的火焰筒筒壁厚度较薄时，不适用发散冷却的问题，实现了薄壁火焰筒的筒壁高效冷却。进一步地，弓形冷却结构搭配主燃筒和掺混筒，在筒壁高效冷却的同时，解决冷却气流较大时，主燃气流和掺混气流穿透力不强的问题，通过构造带有筒状结构的主燃筒和掺混筒，将主燃和掺混气流直接灌入火焰筒内部，有利于环形回流区内火焰的稳定和高温燃气的掺混效果。进一步地，当采用3d打印方式加工时，可解决火焰筒筒壁厚度较薄时，焊接易变形的问题；当采用钣金方式加工时，通过弓形槽舌片、弓形槽凸段和弓形槽凹段，构造出可电阻点焊连接的火焰筒，即满足强度要求，降低全环焊接成本的同时，减少了焊接变形量。

24、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种具有弓形冷却结构的火焰筒，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的火焰筒，其特征在于，所述弓形冷却槽(22)包括至少一个子弓形冷却槽。

3.根据权利要求2所述的火焰筒，其特征在于，所述子弓形冷却槽(22)的数量为1个、2个、4个或6个。

4.根据权利要求1所述的火焰筒，其特征在于，所述火焰筒(2)的加工方式为一体成型。

5.根据权利要求4所述的火焰筒，其特征在于，所述火焰筒(2)的一体成型加工方式为3d打印。

6.根据权利要求1所述的火焰筒，其特征在于，所述弓形冷却槽(22)还设置有弓形槽舌片(221)；

7.根据权利要求6所述的火焰筒，其特征在于，在所述外环筒壁上，所述弓形槽凸段(222)与所述冷却外壁(23)以电阻点焊方式连接，所述弓形槽舌片(221)与所述冷却内壁(21)以电阻点焊方式连接；

8.根据权利要求7所述的火焰筒，其特征在于，所述火焰筒(2)的弓形冷却槽(22)、各子筒壁以钣金方式加工。

9.一种环形回流燃烧室，其特征在于，包括燃烧室机匣(1)、挡板(3)、燃油喷嘴(4)及如权利要求1至8任一所述的具有弓形冷却结构的火焰筒(2)。

10.一种环形回流燃烧室的安装方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供了一种具有弓形冷却结构的火焰筒、环形回流燃烧室及安装方法，火焰筒包括：环形的弓形冷却槽，具有交替连接的弓形槽凸段、弓形槽凹段；火焰筒具有筒壁及设置在筒壁上的弓形冷却槽、主燃筒、掺混筒，筒壁包括外环筒壁和内环筒壁；外环筒壁、内环筒壁各自至少包括两个子筒壁，相邻两个子筒壁之间以所述弓形冷却槽过渡连接；其中，与弓形槽凸段相连接的子筒壁为冷却外壁，与弓形槽凹段相连接的子筒壁为冷却内壁，弓形槽凸段与冷却内壁构成内冷却通道，弓形槽凹段与冷却外壁构成外冷却通道；主燃筒的筒状结构、掺混筒的筒状结构均位于火焰筒的内部。本申请能够实现薄壁火焰筒筒壁的高效冷却，可解决主燃气流和掺混气流穿透力不强的问题。技术研发人员：文麒筌,成胜军,郑家炜,谭成华,朱学剑受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/27