通过燃料喷射系统均匀进气的涡轮发动机的燃烧室技术方案

本发明专利技术涉及用于涡轮发动机的燃烧室，包括环形端壁(18)，其上设有喷射系统(20)，每个喷射系统都以各自的轴线(24)为中心，且每个喷射系统都具有形成容纳喷射器头的衬套(26’)的上游端部，以及环形罩(40’)，该环形罩覆盖所述端壁(18)并包括喷射器通过开口(42)，该开口分别设置为与所述喷射系统(20)相对，其中，所述环形罩(40’)包括独立于所述喷射器通过开口(42)的进气口，并且每个喷射系统的所述衬套(26’)穿过相应的喷射器通过开口(42)并在其上游端部包括具有自由端(64)的挡圈(62)，该自由端远离喷射系统的所述轴线(24)，远离的第一距离(d1)大于第二距离(d2)，该第二距离将所述喷射器通过开口的边缘与所述轴线分开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种涡轮发动机，特别是飞机推进组件的环形燃烧室。本专利技术特别(但不是唯一)适于装有环形排列的一排喷射器的燃烧室，每个喷射器都具有喷射头，喷射头上设置有一种喷射燃料的中央喷嘴和外围燃料喷射设备，例如，多点式燃油喷射设备。这种喷射器用在称之为具有“分级贫油燃烧(stagedleancombustion)”的燃烧室内。本专利技术还涉及一种燃烧室模块(combustionchambermodule)，以及包括这种燃烧室模块的涡轮发动机。
技术介绍
图1示出了一种已知类型涡轮发动机1的典型事例，例如，飞机的双转子涡轮风扇发动机(twinspoolturbofanengine)。根据箭头2所示推力方向(该方向同时对应于涡轮发动机内气流的一般方向)，涡轮发动机1依次包括：低压压缩器4、高压压缩器6、环形燃烧室8、高压涡轮10和低压涡轮11。在下面的专利技术说明中，上游方向和下游方向的定义均为相对于燃烧室的内部气流的一般方向，而且，一般来说，系指涡轮发动机的一般方向。按照已知方式，燃烧室8安装于向其提供增压空气的高压压缩器6的下游和高压涡轮10的上游，高压涡轮在来自燃烧室的燃气推力的作用下旋转高压压缩器6。图2以较大比例示出了燃烧室8及其封闭环境。燃烧室8包括两个分别为径向内同轴环形壁12和径向外同轴环形壁13，两个环形壁围绕燃烧室的纵轴14延伸。这两个环形壁12和13固定到燃烧室内套15和外套16的下游，而在上游端部则通过燃烧室的环形端壁18而彼此连接。环形端壁18包括环形排列的一排端口，均匀地分布在燃烧室的纵轴14周围，喷射系统20安装在这些端口内，喷射器22的各个喷射头21分别安装在喷射系统内。这些喷射器22均具有燃料排放轴线，其与对应的喷射系统20的轴线交汇在一起。喷射系统20安装在端壁18内，以便能够在沿与轴线24相互垂直的方向上稍稍移动，并从而能够在运行时承受影响燃烧室8、喷射系统20和壳体15和16的不均匀膨胀(differentialexpansions)。由燃烧室8和喷射器22所形成的组件在本说明书中称之为“燃烧室模块”。每个喷射系统20包括形成衬套(bushing)26的上游端部、通向燃烧室8内的扩口碗(flaredbowl)28形状的下游端部，以及设置在衬套26和扩口碗28之间的环形进气口30，环形进气口用于让来自安装在涡轮发动机高压压缩器出口处的扩压器34的气流32的一部分31流入，从而在喷射系统内部将已进入的空气与来自安装在衬套26内喷射器22的燃料进行预先混合。在所示的示例中，鳍板(fins)36横跨环形进气口30，以便将旋转运动传输给穿越鳍板的气流。为此，这种进气口是通常称之为“旋流器(swirler)”的进气口类型。此外，燃烧室的环形壁12和13在其上游端部部连接到环形罩(annularshroud)40上，环形罩包括设置为面向喷射系统20的端口42，端口用于使喷射器22和供给喷射系统20的空气31通过。该环形罩40的主要功能是保护燃烧室的端壁18和为气流32的一部分44和46提供导向，这些气流的一部分分别在两个各自的内旁路空间48和外旁路空间50的内部沿燃烧室的内环形壁12和外环形壁13向下游流动。在下文中，气流32的这些部分44和46分别称之为“内旁路气流”和“外旁路气流”。内旁路空间48和外旁路空间50与将其相互连接的上游空间52一起形成围壳(enclosure)，燃烧室8在围壳内延伸的。当然，每个端口42相对于相应的喷射系统的轴线24，都位于环形进气口30的上游。然而，喷射系统20的环形进气口30的空气供应在每个喷射系统的轴线24附近是不均匀的，这很可能会降低燃烧室的性能，特别是在限制污染物排放和控制燃烧室的排气口处的废气热分布的性能方面。这个问题在燃烧室采用称之为“分级贫油燃烧”燃烧模式的情况下尤为突出，诸如图2所示的燃烧室。在这种形式的燃烧室中，每个喷射器22的头21都包括用来喷射燃料的中央喷嘴54、设置在中央喷嘴54周围的轴向进气设备56、以及设置在轴向进气设备56周围的外围燃料喷射设备58。来自中央喷嘴54的燃料在每个喷射系统内部与通过轴向进气设备56进入的空气混合，而来自外围燃料喷射设备58的燃料在每个喷射系统内部与经由喷射系统的环形进气口30进入的空气混合。但是，这种喷射系统的横向总尺寸较大，很可能会增加气流31的非均匀性。此外，运行时，这些喷射系统需要相当大量的气流，这会加重燃烧室8的非均质性。对于设置在离心式扩压器34’的出口处的燃烧室，上述问题尤为突出，如图3所示。实际上，在这种情况下，每个喷射系统20的环形进气口30的径向外部部分是接收直接的气流31a，而环形进气口30的径向内部部分则只接收间接的气流31b。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种针对上述这些问题的简单、经济和有效的解决方案，从而使上述缺陷能够至少部分地得以避免。为此，本专利技术提出了一种用于涡轮发动机的环形燃烧室，包括：-环形端壁，其设有多个喷射系统，每个喷射系统都以各自的轴线为中心，且每个喷射系统都具有上游端部、下游端部和环形进气口；该上游端部形成用于容纳喷射器头的衬套，该下游端部通向所述燃烧室内，该环形进气口设在所述上游端部和下游端部之间，以便使经由所述环形进气口进入的空气在喷射系统内部与来自喷射器的燃料混合；以及-环形罩，其覆盖所述端壁的上游侧并包括多个喷射器端口，这些喷射器端口分别设置为面向所述喷射系统，所述环形罩和所述端壁一起形成环形空间，每个喷射系统的环形进气口通向该空间内。根据本专利技术，所述环形罩包括独立于所述喷射器端口的多个进气端口。此外，每个所述喷射系统的所述衬套横跨所述环形罩的相应喷射器端口，并在其上游端部包括具有自由端的环形挡圈，所述自由端远离喷射系统的所述轴线，远离的第一距离大于或等于第二距离，该第二距离为将所述相应的喷射器端口边缘与所述喷射系统的所述轴线分开的距离。每个喷射系统的衬套的环形挡圈使得环形罩的相应的喷射器端口的进气端口被隐蔽，并从使经由所述喷射器端口向喷射系统的环形进气口提供的空气流降低到基本上没有的状态。为此，环形进气口的空气供应几乎只有通过环形罩的进气端口来间接提供。这样，每个喷射系统的环形进气口的空气供应就更为均匀，下文将更详细地介绍。此外，这种布局可以使每个喷射系统保持相对于环形罩和燃烧室的端壁移动的特性。优选地，所述进气端口和所本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于涡轮发动机的环形燃烧室(8)，包括：‑环形端壁(18)，其设有多个喷射系统(20)，每个喷射系统都以各自的轴线(24)为中心，且每个喷射系统都具有上游端部、下游端部(28)和环形进气口(30)；该上游端部形成用于容纳喷射器(22)头(21)的衬套(26’)，该下游端部通向所述燃烧室内，该环形进气口设在所述上游端部和下游端部之间，以便使经由所述环形进气口(30)进入的空气在喷射系统内部与来自喷射器(22)的燃料混合；以及‑环形罩(40’)，其覆盖所述端壁(18)的上游侧并包括多个喷射器端口(42)，这些喷射器端口分别设置为面向所述喷射系统(20)，所述环形罩(40’)和所述端壁(18)一起形成环形空间(78)，每个喷射系统(20)的环形进气口(30)通向该空间内；所述燃烧室的特征在于，所述环形罩(40’)包括独立于所述喷射器端口(42)的多个进气端口(60)；以及，其特征还在于，每个所述喷射系统的所述衬套(26’)横跨所述环形罩的相应喷射器端口(42)，并在其上游端部包括具有自由端(64)的环形挡圈(62)，所述自由端远离喷射系统的所述轴线(24)，远离的第一距离(d1)大于或等于第二距离(d2)，该第二距离为将所述相应的喷射器端口(42)边缘与所述喷射系统的所述轴线(24)分开的距离。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.01 FR 13595031.用于涡轮发动机的环形燃烧室(8)，包括：
-环形端壁(18)，其设有多个喷射系统(20)，每个喷射系统都以各自的
轴线(24)为中心，且每个喷射系统都具有上游端部、下游端部(28)和环形
进气口(30)；该上游端部形成用于容纳喷射器(22)头(21)的衬套(26’)，
该下游端部通向所述燃烧室内，该环形进气口设在所述上游端部和下游端部之
间，以便使经由所述环形进气口(30)进入的空气在喷射系统内部与来自喷射
器(22)的燃料混合；以及
-环形罩(40’)，其覆盖所述端壁(18)的上游侧并包括多个喷射器端口
(42)，这些喷射器端口分别设置为面向所述喷射系统(20)，所述环形罩(40’)
和所述端壁(18)一起形成环形空间(78)，每个喷射系统(20)的环形进气口
(30)通向该空间内；
所述燃烧室的特征在于，所述环形罩(40’)包括独立于所述喷射器端口
(42)的多个进气端口(60)；以及，其特征还在于，每个所述喷射系统的所述
衬套(26’)横跨所述环形罩的相应喷射器端口(42)，并在其上游端部包括具
有自由端(64)的环形挡圈(62)，所述自由端远离喷射系统的所述轴线(24)，
远离的第一距离(d1)大于或等于第二距离(d2)，该第二距离为将所述相应的
喷射器端口(42)边缘与所述喷射系统的所述轴线(24)分开的距离。
2.根据权利要求1所述的环形燃烧室，其中，所述进气端口(60)和所述喷射器
端口(42)分布成至少一个进气端口(60)沿所述环...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·弗朗西斯·罗劳德，罗曼·尼古拉斯·卢奈尔，托马斯·奥利维尔·玛丽·诺尔，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：发明
国别省市：法国;FR