本实用新型专利技术公开了一种具有自冷却功能的燃气轮机的筒形燃烧室，包括燃烧筒，燃烧筒的外圈设置有机匣；燃烧筒的内腔作为燃烧室腔体，机匣与燃烧筒之间形成环形轴向流道；机匣的顶部设置有一径向旋流器，径向旋流器的出口连接旋流管，旋流管的底部出口端连接旋流杯，旋流杯连接燃烧筒的顶部；旋流杯的内圈固定设置有回流区隔热杯，旋流杯与回流区隔热杯之间形成对流换热间隙；旋流杯的壁面均匀分布有多个冲击冷却孔，回流区隔热杯的壁面均匀分布有多个发散冷却孔。本实用新型专利技术结合冲击冷却和发散冷却两种方式，能够对燃烧室内燃烧最旺盛的区域壁面进行有效降温，保证材料寿命。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种燃气轮机的零部件，具体涉及一种具有自冷却功能的燃气轮机的筒形燃烧室。
技术介绍
提高燃气轮机或航空发动机热效率的两条基本途径是提高压比和提高涡轮入口温度。其中，涡轮入口温度由燃烧室出口温度决定，因此，燃烧室的重要发展趋势是高温升。而民用燃气轮机燃烧室的发展趋势是更低的污染排放。这两者都需要大幅度提高用于参加燃烧的空气分配比例，使燃料充分燃烧。由于进气总量在一定工况下是不变的，因此减少冷却空气分配比例是一个必然的趋势。另外，为降低后方涡轮发动机寿命期内的使用成本和维护成本，燃烧室火焰筒的冷却显得尤为重要。现有的冷却方式包括以下几类：一、发汗冷却；即由多孔介质构成火焰筒壁，在壁体内的微细小孔形成了大量的对流通道，这些微细小孔均匀弥散在火焰筒壁体内，冷却空气通过壁体微细小孔进入热燃气一侧，微细的冷却气射流射入燃气侧便立即合并，在火焰整个内壁上形成一个均匀的“保护毯”。发汗冷却在理论上是最有效的火焰筒冷却方式，但是其实际应用由于材料方面的原因而停滞不前。多孔材料易于被外来物阻塞、积碳和表面氧化等。二、层板；层板由束层金属板焊接而成，在每层层板上加工出内部流动通道，使得气流在通道内对流。该方法可以减少冷却气量，但结构十分复杂，且机械强度低，易堵塞。三、逆向平行流翅壁；在冷侧壁面开槽进气，在热侧开凹槽布满小孔为冷却器出口，主要特点在于逆流和多换热层，效果较好但结构极其复杂。以天然气为燃料的燃气轮机的筒形燃烧室，燃烧温度约2700K，若不进行适当的冷却，火焰筒壁面温度高达1200K，火焰筒很快会被烧坏。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种具有自冷却功能的燃气轮机的筒形燃烧室，它可以对筒形燃烧室的壁面进行冷却。为解决上述技术问题，本技术具有自冷却功能的燃气轮机的筒形燃烧室的技术解决方案为：包括燃烧筒1，燃烧筒1的外圈设置有机匣2；燃烧筒1的内腔作为燃烧室腔体10，机匣2与燃烧筒1之间形成环形轴向流道20；机匣2的顶部设置有一径向旋流器5，径向旋流器5的出口连接旋流管4，旋流管的底部出口端连接旋流杯3，旋流杯3连接燃烧筒1的顶部；旋流杯3的内圈固定设置有回流区隔热杯3-1，旋流杯3与回流区隔热杯3-1之间形成对流换热间隙；旋流杯3的壁面均匀分布有多个冲击冷却孔7，回流区隔热杯3-1的壁面均匀分布有多个发散冷却孔8。所述燃烧筒1的上部内圈固定设置有高温燃烧区隔热杯1-2，燃烧筒1与高温燃烧区隔热杯1-2之间形成对流换热间隙；燃烧筒1的上部壁面均匀分布有多个冲击冷却孔7，高温燃烧区隔热杯1-2的壁面均匀分布有多个发散冷却孔8。所述冲击冷却孔7与发散冷却孔8一一对应。所述冲击冷却孔7和发散冷却孔8的轴向垂直于各孔所在的壁面。所述旋流杯3为上小下大的锥形。本技术可以达到的技术效果是：本技术结合冲击冷却和发散冷却两种方式，能够对燃烧室内燃烧最旺盛的区域壁面进行有效降温，保证材料寿命。本技术在温升高达800K的前提下能够提高壁面材料的寿命，同时降低压力损失。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明：图1是本技术具有自冷却功能的燃气轮机的筒形燃烧室的示意图；图2是本技术的局部示意图。图中附图标记说明：1为燃烧筒， 2为机匣，3为旋流杯， 4为旋流管，5为径向旋流器， 6为燃料喷管，7为冲击冷却孔， 8为发散冷却孔，10为燃烧室腔体， 20为环形轴向流道，A为空气进口， B为燃烧室出口，1-1为掺混孔， 1-2为高温燃烧区隔热杯，3-1为回流区隔热杯。具体实施方式如图1所示，本技术具有自冷却功能的燃气轮机的筒形燃烧室，包括纵向设置的燃烧筒1，燃烧筒1的外圈设置有机匣2；燃烧筒1的内腔作为燃烧室腔体10，机匣2与燃烧筒1之间形成环形轴向流道20，环形轴向流道20的底端作为空气进口A；机匣2的顶部作为燃烧室头部设置有端盖，端盖上固定设置有一径向旋流器5，径向旋流器5的出口连接旋流管4，旋流管的底部出口端连接旋流杯3，旋流杯3连接燃烧筒1的顶部；旋流杯3为上小下大的锥形，以便于流体在此区域流动，降低压力损失；如图2所示，旋流杯3的内圈固定设置有回流区隔热杯3-1，旋流杯3与回流区隔热杯3-1之间形成对流换热间隙；旋流杯3的壁面均匀分布有多个冲击冷却孔7，回流区隔热杯3-1的壁面均匀分布有多个发散冷却孔8；燃烧筒1的上部内圈固定设置有高温燃烧区隔热杯1-2，燃烧筒1与高温燃烧区隔热杯1-2之间形成对流换热间隙；燃烧筒1的上部壁面均匀分布有多个冲击冷却孔7，高温燃烧区隔热杯1-2的壁面均匀分布有多个发散冷却孔8；冲击冷却孔7与发散冷却孔8一一对应；冲击冷却孔7和发散冷却孔8的轴向垂直于各孔所在的壁面；径向旋流器5沿周向分布有多个燃料喷管6；燃料喷管6沿轴向设置；燃烧筒1的中部沿周向开设有多个掺混孔1-1，掺混孔1-1将环形轴向流道20与燃烧室腔体10连通；燃烧筒1的底端作为燃烧室出口B。本技术的工作原理如下：压缩空气从空气进口A进入环形轴向流道20后由下向上流动，到达旋流杯3及燃烧筒1上部的外侧区域后，经冲击冷却孔7进入旋流杯3与回流区隔热杯3-1之间的对流换热间隙以及燃烧筒1与高温燃烧区隔热杯1-2之间的对流换热间隙，实现对流换热；一部分空气通过发散冷却孔8进入燃烧室腔体10，另一部分空气沿对流换热间隙向下流动，然后进入燃烧室腔体10，从而实现对旋流杯3及燃烧筒1的上部壁面的冷却；在此过程中，温度较低的压缩空气从旋流杯3及燃烧筒1上部(旋流杯3和燃烧筒1上部的壁面作为冲击壁)的冲击冷却孔7喷射出来，冲击回流区隔热杯3-1和高温燃烧区隔热杯1-2的冷侧，形成冲击冷却。本技术通过开设冲击冷却孔7和发散冷却孔8，一方面增大了壁面的换热面积，降低温度梯度，同时在回流区隔热杯3-1的内壁面形成气膜，降低内壁面一侧的温度。本技术能够降低燃烧最为旺盛的旋流杯处的壁面温度，将此处外层壁面温度降低到650K左右，大大提高了材料的使用寿命。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有自冷却功能的燃气轮机的筒形燃烧室，其特征在于：包括燃烧筒(1)，燃烧筒(1)的外圈设置有机匣(2)；燃烧筒(1)的内腔作为燃烧室腔体(10)，机匣(2)与燃烧筒(1)之间形成环形轴向流道(20)；机匣(2)的顶部设置有一径向旋流器(5)，径向旋流器(5)的出口连接旋流管(4)，旋流管的底部出口端连接旋流杯(3)，旋流杯(3)连接燃烧筒(1)的顶部；旋流杯(3)的内圈固定设置有回流区隔热杯(3‑1)，旋流杯(3)与回流区隔热杯(3‑1)之间形成对流换热间隙；旋流杯(3)的壁面均匀分布有多个冲击冷却孔(7)，回流区隔热杯(3‑1)的壁面均匀分布有多个发散冷却孔(8)。
【技术特征摘要】
1.一种具有自冷却功能的燃气轮机的筒形燃烧室，其特征在于：包括燃烧筒(1)，燃烧筒(1)的外圈设置有机匣(2)；燃烧筒(1)的内腔作为燃烧室腔体(10)，机匣(2)与燃烧筒(1)之间形成环形轴向流道(20)；机匣(2)的顶部设置有一径向旋流器(5)，径向旋流器(5)的出口连接旋流管(4)，旋流管的底部出口端连接旋流杯(3)，旋流杯(3)连接燃烧筒(1)的顶部；旋流杯(3)的内圈固定设置有回流区隔热杯(3-1)，旋流杯(3)与回流区隔热杯(3-1)之间形成对流换热间隙；旋流杯(3)的壁面均匀分布有多个冲击冷却孔(7)，回流区隔热杯(3-1)的壁面均匀分布有多个发散冷却孔(8)。2.根据权利要求1所述的具有自冷却功能的燃气轮机的筒形燃烧室，其特征在于：所述燃烧筒(1)的上部内圈固定设置有高温燃...
【专利技术属性】
技术研发人员：高闯，王韦昊，黄伟光，
申请(专利权)人：上海和兰动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31
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