一种燃气轮机燃烧室的头部级间套和燃气轮机燃烧室制造技术

本实用新型专利技术公开一种燃气轮机燃烧室的头部级间套和燃气轮机燃烧室，此头部级间套包括：外套壁、内套壁和冷却板；冷却板设置在头部级间套的一端，并将外套壁的一端和内套壁的一端封闭；在冷却板上设置多个冷却气孔。并且，头部级间套的冷却板可以为两层结构，外层的为第一冷却板，内层的为第二冷却板；在第一冷却板上设置多个冲击孔，在第二冷却板上设置多个斜孔。本实用新型专利技术的头部级间套和燃气轮机燃烧室，在冷却板上设置冷却气孔进行冷却，达到保护转接套的作用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及燃气轮机
，尤其涉及一种燃气轮机燃烧室的头部级间套和燃气轮机燃烧室。
技术介绍
未来航空发动机的发展趋势是高推重比、低污染，因此燃烧室势必向着高热容、高温升方向发展。这就直接导致了发动机的油气比增大，燃烧室的燃烧温度升高，对燃烧室结构的耐温性能提出了更高的要求，燃烧室头部级间段结构，也称头部级间套，是一个高温部件，在设计中需要保证头部级间段结构的最高使用温度不超过其材料的使用温度。头部级间段一般用在具有多级旋流器的头部结构中，其作用有连接和固定两级旋流器，减小燃烧区高温燃气对旋流器和喷嘴的辐射换热的作用，调整头部区域的流场。由于燃烧室头部级间段位于燃烧室头部中心区域，受到燃烧区强烈的辐射换热影响，壁面温度非常高，工作条件十分恶劣，对材料的耐温性能要求很高，必要时还必须对级间段结构进行冷却。目前，头部级间段结构不采用冷却或采用单层壁冷却。例如，US7878000B2公开了一种不带冷却气孔的头部级间段结构，该级间段是由两级旋流器之间的分隔板向喷嘴下游延伸形成的，其作用是形成一个文氏管结构，来调整头部区域的流场。该头部级间段的设计完全没有考虑级间段的冷却问题，因此需要级间段材料有极高的耐温能力。US2010050644A1公开了一种带单层冷却气孔的头部级间段结构，该级间段中间为空心结构，空腔内为冷却气。同时，在级间段的端部局部区域或整个端部开一系列小孔，通过这些小孔可以对级间段端部进行一定的冷却，但该冷却结构采用的是单层壁冷却，冷却气无法对端部进行冲击冷却，且冷却在热侧无法形成连续的气膜，冷却效率较低。目前发动机燃烧室的头部级间段结构可在燃气温度为1800K时满足温度要求，但随着发动机性能的提高，预计到2020年，燃烧室的燃气温度可达2400K，单独依靠提高材料的耐温极限很难满足要求，同时现有的级间段结构由于无法在壁面形成冷却气膜，冷却效率低，将无法在这一温度下可靠运行，需要使用更加高效的冷却结构。
技术实现思路
有鉴于此，本技术要解决的一个技术问题是提供一种燃气轮机燃烧室的头部级间套，在冷却板上设置冷却气孔进行冷却。一种燃气轮机燃烧室的头部级间套，包括外套壁、内套壁和冷却板；所述冷却板设置在所述头部级间套的一端，并将所述外套壁的一端和内套壁的一端封闭，使所述外套壁、内套壁和冷却板之间形成空腔；在所述冷却板上设置多个冷却气孔。根据本技术的头部级间套的一个实施例，进一步的，所述多个冷却气孔为多个斜孔；其中，所述多个斜孔都为孔径为0. I — 2mm的圆形通孔。根据本技术的头部级间套的一个实施例，进一步的，所述多个斜孔的掺混角都为80° -90° ;所述多个斜孔的入射角都为15° -45°。根据本技术的头部级间套的一个实施例，进一步的，所述多个斜孔沿所述头部级间套的圆周方向均匀分布，其中，所述多个斜孔沿所述头部级间套的圆周方向的孔间距为4 - 15mm ;所述多个斜孔沿所述头部级间套的轴线方向均匀分布，其中，所述多个斜孔沿所述头部级间套的轴线方向的孔间距为5 - 20mm。根据本技术的头部级间套的一个实施例，进一步的，所述多个冷却气孔为多个冲击孔；其中，所述多个冲击孔都为孔径为0. 5 - IOmm的圆形通孔。根据本技术的头部级间套的一个实施例，进一步的，所述多个冲击孔的掺混角都为0 — 10°，所述多个冲击孔的入射角都为80° — 90°。根据本技术的头部级间套的一个实施例，进一步的，所述多个冲击孔沿所述头部级间套的圆周方向均匀分布，其中，所述多个冲击孔沿所述头部级间套的圆周方向的孔间距为4 - 20mm ;所述多个冲击孔沿所述头部级间套的轴线方向均匀分布，其中，所述多个冲击孔沿所述头部级间套的轴线方向的孔间距为5 - 30mm。根据本技术的头部级间套的一个实施例，进一步的，所述头部级间套的冷却板为两层结构，其中，外层的为第一冷却板，内层的为第二冷却板；所述第一冷却板和所述第二冷却板之间的间距为I 一 IOmm ;其中，所述第一冷却板上设置多个冲击孔，所述第二冷却板上设置多个斜孔。根据本技术的头部级间套的一个实施例，进一步的，所述第二冷却板上设置的多个斜孔都为孔径为0.1 — 2mm的圆形通孔；所述多个斜孔的掺混角都为80° — 90°，入射角都为15° — 45° ;所述多个斜孔沿所述头部级间套的圆周方向均匀分布，其中，所述多个斜孔沿所述头部级间套的圆周方向的孔间距为4 - 15mm ;所述多个斜孔沿所述头部级间套的轴线方向也为均匀分布，其中，所述多个斜孔沿所述头部级间套的轴线方向的孔间距为5 — 20mm ;所述第一冷却板上设置的所述多个冲击孔都为孔径为0. 5 — IOmm的圆形通孔；所述多个冲击孔的掺混角都为0 — 10°，入射角都为80° — 90° ;所述多个冲击孔沿所述头部级间套的圆周方向均匀分布，其中，所述多个冲击孔沿所述头部级间套的圆周方向的孔间距为4 - 20mm ;所述多个冲击孔沿所述头部级间套的轴线方向也为均匀分布，其中，所述多个冲击孔沿所述头部级间套的轴线方向的孔间距为5 - 30mm。根据本技术的头部级间套的一个实施例，进一步的，所述多个冲击孔的孔径都为3_ ;所述多个冲击孔的掺混角都为3°，入射角都为90° ;所述多个冲击孔沿所述头部级间套的圆周方向的孔间距为5. 5mm ;所述多个冲击孔沿所述头部级间套的轴线方向的孔间距为6mm ;所述多个斜孔的孔径都为Imm ;所述多个斜孔的掺混角都为90°，入射角都为20° ;所述多个斜孔沿所述头部级间套的圆周方向的孔间距为5. 5mm ;所述多个冲击孔沿所述头部级间套的轴线方向的孔间距为6mm。本技术要解决的一个技术问题是提供一种燃气轮机燃烧室，在所述燃气轮机燃烧室的头部设置两级旋流器，在所述两级旋流器之间设置上述的燃气轮机燃烧室的头部级间套。本技术的燃气轮机燃烧室的头部级间套，在冷却板上设置冷却气孔进行冷却，达到保护转接套的作用。 附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为根据本技术的燃气轮机燃烧室的头部级间套的使用示意图；图2为冷却板上的冷却气孔的入射角和掺混角的示意图；图3为根据本技术的燃气轮机燃烧室的头部级间套的一个实施例的示意图；图4A-4E为根据本技术的燃气轮机燃烧室的头部级间套的另一个实施例的示意图；图5为本技术的燃气轮机燃烧室的头部级间套的一个实施例的工作原理示意图。具体实施方式下面参照附图对本技术进行更全面的描述，其中说明本技术的示例性实施例。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面结合图和实施例对本技术的技术方案进行多方面的描述。图I为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃气轮机燃烧室的头部级间套，其特征在于，包括：外套壁、内套壁和冷却板；所述冷却板设置在所述头部级间套的一端，并将所述外套壁的一端和所述内套壁的一端封闭；在所述冷却板上设置多个冷却气孔。

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机燃烧室的头部级间套，其特征在于，包括 外套壁、内套壁和冷却板；所述冷却板设置在所述头部级间套的一端，并将所述外套壁的一端和所述内套壁的一端封闭； 在所述冷却板上设置多个冷却气孔。2.如权利要求I所述的头部级间套，其特征在于 所述多个冷却气孔为多个斜孔； 其中，所述多个斜孔都为孔径为O. I — 2mm的圆形通孔。3.如权利要求2所述的头部级间套，其特征在于 所述多个斜孔的掺混角都为80° -90° ;所述多个斜孔的入射角都为15° -45°。4.如权利要求3所述的头部级间套，其特征在于 所述多个斜孔沿所述头部级间套的圆周方向均匀分布，其中，所述多个斜孔沿所述头部级间套的圆周方向的孔间距为4 — 15mm ； 所述多个斜孔沿所述头部级间套的轴线方向均匀分布，其中，所述多个斜孔沿所述头部级间套的轴线方向的孔间距为5 - 20mm。5.如权利要求I所述的头部级间套，其特征在于 所述多个冷却气孔为多个冲击孔； 其中，所述多个冲击孔都为孔径为O. 5 - IOmm的圆形通孔。6.如权利要求5所述的头部级间套，其特征在于 所述多个冲击孔的掺混角都为O — 10°，所述多个冲击孔的入射角都为80° — 90°。7.如权利要求6所述的头部级间套，其特征在于 所述多个冲击孔沿所述头部级间套的圆周方向均匀分布，其中，所述多个冲击孔沿所述头部级间套的圆周方向的孔间距为4 — 20mm ； 所述多个冲击孔沿所述头部级间套的轴线方向均匀分布，其中，所述多个冲击孔沿所述头部级间套的轴线方向的孔间距为5 - 30mm。8.如权利要求I所述的头部级间套，其特征在于 所述冷却板为两层结构，其中，外层的为第一冷却板，内层的为第二冷却板；所述第一冷却板和所述第二冷却板之间的间距为I 一 IOmm ; 其中，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：何跃龙，陈毓卿，
申请(专利权)人：中航商用航空发动机有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：