回流燃烧室的分体式双层壁小弯管及与火焰筒搭接结构制造技术

本发明专利技术公开了回流燃烧室的分体式双层壁小弯管及与火焰筒搭接结构，所述搭接结构包括小弯管配合件和火焰筒配合件；所述小弯管配合件包括U型槽，U型槽设置在小弯管上尾端的转接段；所述火焰筒配合件包括装配槽，装配槽设置在火焰筒内环内侧环段末端；所述小弯管配合件中的U型槽和火焰筒配合件中的装配槽相互配合，其中，转接段外侧环段与装配槽在径向上进行搭接配合，装配槽内侧环段与小弯管中的U型槽搭接配合；该搭接结构可增加零件的稳定性，同时使得火焰筒无需分体设计，降低零件的加工及装配难度，而且该搭接结构可使火焰筒内环约束小弯管外壁的径向膨胀，同时在小弯管受到较大轴向力时，可保证火焰筒内环不发生变形。可保证火焰筒内环不发生变形。可保证火焰筒内环不发生变形。

【技术实现步骤摘要】
回流燃烧室的分体式双层壁小弯管及与火焰筒搭接结构


[0001]本专利技术属于燃气涡轮发动机领域，特别涉及一种回流燃烧室的分体式双层壁小弯管及与火焰筒搭接结构。

技术介绍

[0002]小弯管作为回流燃烧室所特有的结构，是燃烧室中的一个重要承温组件，与火焰筒内环及涡轮机匣共同构成燃烧室二股通道，与大弯管构成燃烧室出口燃气通道，其主要作用是将火焰筒内的高温燃气折转约180
°
后平缓引入燃气涡轮导向器。小弯管工作时承受着极高的热应力以及较高的气动力，目前先进燃烧室出口的燃气平均温度高达1700K，而目前普遍采用的高温合金最高工作温度在1300K左右。
[0003]目前小弯管包含整体式结构和分体式结构两种，整体式小弯管由于与火焰筒内环组成一个组件，使得单个零件的结构较为复杂，若由单个毛坯加工成型，由于零件结构复杂导致加工难度大；若由多个零件进行焊接组合而成，由于多个薄壁件焊接容易导致零件变形，使其型面及其他结构尺寸难以保证。
[0004]分体式小弯管均与火焰筒内环进行搭接配合，在火焰筒内环出口位置设计“鸟嘴”结构，将分体式小弯管外侧端插入至火焰筒内环的“鸟嘴”结构中，由于搭接位置位于火焰筒内侧使得火焰筒内、外环必须分体式设计，增加了零件数量，同时增加了装配难度。
[0005]现有的单层壁小弯管同时承受较高的热应力和机械应力，其结构强度难以保证；且单层壁结构小弯管基本采用传统气膜冷却或发散冷却的冷却方式，相比冲击加逆向对流加气膜的冷却方式，传统气膜冷却或发散冷却的冷却的效率较低，在承受高温时易发生烧蚀。
[0006]现有的双层壁结构小弯管均采用冲击冷却的方式，其中小弯管外壁均为长悬臂结构，在承受高温时易发生变形，导致双层壁之间的距离增大，造成冲击冷却效果急剧恶化。
[0007]因此，如何对小弯管自身进行高效冷却以及对燃气涡轮导向器提供稳定有效的冷却气，同时提高其抗热变形能力是燃烧室设计中需解决的重要技术问题。

技术实现思路

[0008]针对上述问题，本专利技术提出了一种回流燃烧室的分体式双层壁小弯管与火焰筒搭接结构，所述搭接结构包括小弯管配合件和火焰筒配合件；
[0009]所述小弯管配合件包括U型槽，所述U型槽设置在小弯管上尾端的转接段；所述火焰筒配合件包括装配槽，所述装配槽设置在火焰筒内环内侧环段末端；
[0010]所述小弯管配合件中的U型槽和火焰筒配合件中的装配槽相互配合，
[0011]其中，所述转接段外侧环段与装配槽在径向上进行搭接配合，所述装配槽内侧环段与小弯管中的U型槽搭接配合。
[0012]所述火焰筒配合件还包括火焰筒内环，所述火焰筒内环外侧环段末端设置舌片；所述装配槽设置于火焰筒内环内侧环段末端。
[0013]所述U型槽包括U型槽顶部和设置在所述U型槽顶部两侧的U型槽长端和U型槽短端；
[0014]所述U型槽长端一侧设计有凹槽，所述凹槽与小弯管外壁安装后形成双层壁空腔；
[0015]所述U型槽顶部设有垂直于壁面的转接段气膜孔，所述U型槽靠近内侧的转角处设置有凸台。
[0016]进一步地，所述小弯管气膜槽将冷却气形成贴壁的气膜。
[0017]进一步地，所述配合组件还包括支承环上开设的燃气涡轮导向器安装槽与燃气涡轮导向器配合连接。
[0018]本专利技术还提出了一种回流燃烧室的分体式双层壁小弯管，所述分体式小弯管包括小弯管外壁、转接段、小弯管内壁和支承环；
[0019]所述小弯管外壁和所述小弯管内壁之间形成双层壁空腔，所述小弯管外壁与所述转接段搭接，所述支承环与所述小弯管内壁弯曲段下末端连接，所述支承环与小弯管外壁弯曲段靠近末端连接。
[0020]进一步地，所述小弯管外壁设置于小弯管的外侧，所述小弯管外壁包括外壁弯曲段和外壁直段，所述外壁直段与所述弯曲段上末端成一体；
[0021]所述外侧直段上设计有小弯管外壁气膜孔，所述小弯管外壁气膜孔设置于舌片的内侧，所述舌片与小弯管外壁气膜孔不接触构成小弯管气膜槽。
[0022]进一步地，所述小弯管内壁设置于小弯管的内侧，包括内壁弯曲段和内壁直段，所述内壁直段与内壁弯曲段上末端成一体；
[0023]所述内壁直段末端与转接段中的凹槽连接；
[0024]所述内壁弯曲段上开设有多排叉排分布的第一冲击孔。
[0025]进一步地，所述支承环包括支承环弯曲段和所述支承环弯曲段末端的支承环直段；
[0026]所述支承环弯曲段靠近内壁弯曲段一端的内侧环面上设有加强环，所述加强环末端与外壁弯曲段连接；所述支承环弯曲段靠近所述加强环的一端的内侧环面上设置第二冲击孔；
[0027]所述支承环直段内侧设有燃气涡轮导向器安装槽，所述燃气涡轮导向器安装槽与燃气涡轮导向器配合连接；所述支承环直段末端与涡轮机匣配合连接，所述涡轮机匣与火焰筒内环形成二股通道。
[0028]进一步地，所述第一冲击孔和第二冲击孔中通入冷却气；所述冷却气包括冷却气一、冷却气二、冷却气三和冷却气四；
[0029]所述冷却气一通过小弯管上的转接段气膜孔进入到U形槽中；
[0030]所述冷却气二通过小弯管内壁上的第一冲击孔进入到双层壁之间的空腔中，进入空腔后的所述冷却气二逆向流动至靠近转接段部位，再从小弯管外壁气膜孔流出至小弯管气膜槽中；
[0031]所述冷却气三从支承环上的第二冲击孔进入至小弯管内侧环形缝槽中；
[0032]所述冷却气一和所述冷却气二进入到小弯管气膜槽后形成贴壁的冷却气四。
[0033]本专利技术有益效果：
[0034]本专利技术设计的小弯管中的转接段与火焰筒内环末端均设计有U型的“鸟嘴”结构，
相互配合形成“双钩”的搭接结构，该搭接结构可增加零件的稳定性，同时使得火焰筒无需分体设计，降低零件的加工及装配难度，而且该搭接结构可使火焰筒内环约束小弯管外壁的径向膨胀，同时在小弯管受到较大轴向力时，可保证火焰筒内环不发生变形；
[0035]本专利技术设计的小弯管外壁直段位置设计有疏密分布的气膜孔，与火焰筒内环出口位置的“舌片”形成常规气膜槽结构，从小弯管内壁冲击孔中的冷却气经过双层壁之间的空腔逆向流动后，从该气膜孔流出，疏密分布设计的气膜孔将进一步强化小弯管的整体冷却效果，减小热变形，避免小弯管出现烧蚀；
[0036]本专利技术设计的双层壁小弯管采用一体化设计，出口处焊接为一体，可以改善出口处的热变形，防止热变形导致冲击冷却效率的恶化；同时采用冲击加逆向对流加气膜相结合的冷却方式，强化对流换热，加强了小弯管外壁的冷却效果；
[0037]本专利技术设计的小弯管外壁与转接段搭接处不焊接，使得可以起到释放热应力，减小热变形的作用。
[0038]本专利技术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，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术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。
附图说明
[0039]为了更清楚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回流燃烧室的分体式双层壁小弯管与火焰筒搭接结构，其特征在于，所述搭接结构包括小弯管配合件和火焰筒配合件；所述小弯管配合件包括U型槽，所述U型槽设置在小弯管上尾端的转接段；所述火焰筒配合件包括装配槽，所述装配槽设置在火焰筒内环内侧环段末端；所述小弯管配合件中的U型槽和火焰筒配合件中的装配槽相互配合，其中，所述转接段外侧环段与装配槽在径向上进行搭接配合，所述装配槽内侧环段与U型槽搭接配合。2.根据权利要求1所述的回流燃烧室的分体式双层壁小弯管与火焰筒搭接结构，其特征在于，所述火焰筒配合件还包括火焰筒内环，所述火焰筒内环外侧环段末端设置舌片；所述装配槽设置于火焰筒内环内侧环段末端。3.根据权利要求1所述的回流燃烧室的分体式双层壁小弯管与火焰筒搭接结构，其特征在于，所述U型槽包括U型槽顶部和设置在所述U型槽顶部两侧的U型槽长端和U型槽短端；所述U型槽长端一侧设计有凹槽，所述凹槽与小弯管外壁安装后形成双层壁空腔；所述U型槽顶部设有垂直于壁面的转接段气膜孔，所述U型槽靠近内侧的转角处设置有凸台。4.根据权利要求2所述的回流燃烧室的分体式双层壁小弯管与火焰筒搭接结构，其特征在于，所述小弯管气膜槽将冷却气形成贴壁的气膜。5.根据权利要求1所述的回流燃烧室的分体式双层壁小弯管与火焰筒搭接结构，其特征在于，所述配合组件还包括支承环上开设的燃气涡轮导向器安装槽与燃气涡轮导向器配合连接。6.一种回流燃烧室的分体式双层壁小弯管，其特征在于，所述分体式双层壁小弯管采用权利要求1
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5任一项所述的搭接结构与火焰筒连接；所述分体式小弯管包括小弯管外壁、转接段、小弯管内壁和支承环；所述小弯管外壁和所述小弯管内壁之间形成双层壁空腔，所述小弯管外壁与所述转接段搭接，所述支承环与所述小弯管内壁弯曲段下末端连接，所述支承环与小弯管外壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：段小瑶，张德宝，陈长国，唐文彬，张帆，李彩云，涂波，成丁南，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：