[发明专利]用于涡轮机的环形燃烧室

说明书

本发明涉及用于涡轮发动机的环形燃烧室，诸如飞机的涡轮螺旋桨或涡轮喷气发动机。

环形燃烧室包括内部和外部同轴的环形壁，后者在它们的上游端通过具有开口的环形室端壁连接在一起，每个开口接收燃烧喷射系统。

申请FR-A1-2918716、FR-A1-2925146和FR-A1-2941288描述了用于这种环形室的燃料喷射系统。

常规的喷射系统具有用于燃料喷射器的支撑和中心装置，以及安装在支撑装置下游和与支撑装置在相同轴线上的主旋流器和次旋流器，并且每个旋流器输送来自于喷射器下游的径向气流，以使得空气和燃料混合物喷射，然后在燃烧室中燃烧。离开主旋流器的空气在插入两个旋流器之间的文丘里管中被加速。截头圆锥形状的混合器碗状件安装在旋流器的下游，用于产生进入到燃烧室中的空气/燃料混合物的喷射。

喷射系统的旋流器具有输送旋涡气流的各自基本上径向的通道。在现有技术中，这些通道具有带纵向轴线的方形或矩形形状的截面，它们的上游和下游面垂直于纵向轴线，并且通过平行于所述轴线的侧面，这些面连接在一起。

燃烧室具有绕着燃烧室纵向轴线延伸的环形排的燃料喷射器。每个喷射器具有一个或两个燃料回路，每个给位于喷射器头部中的螺旋通道输料，螺旋通道用于使燃料绕着喷射器头部的纵向轴线旋转以及用于产生一片燃料，其中所喷射的燃料小滴的速度向量相对于喷射器头部的纵向轴线都定向于相同的方向上（顺时针或逆时针），并且其中它们所有都相对于所述纵向轴线形成相同的角度。该角度基本上等于上述螺旋通道的螺旋角度，即，等于螺旋通道的点上的切线和喷射器头部的纵向轴线之间的角度。

每个喷射器的头部轴向地接合在上述喷射系统的支撑装置中，这些支撑装置具有轴向的空气吹洗孔，其在主旋流器内侧径向地打开，用于文丘里管通风目的。

在现有技术中，离开这些吹洗孔的气流干扰主旋流器所输送的旋涡气流，因此引起文丘里管中空气/燃料混合物的涡流和再循环，并且引起烟灰和焦炭变得沉积在文丘里管的内侧表面上。

这种沉积也可以妨碍喷射空气/燃料混合物到燃烧室中，并且在燃烧室内侧可以引起局部热点，因此特别地有利于有害气体，诸如氧化氮（NOx）的排放。

本发明的特别目的是提供对该问题的简单、有效和廉价的解决方案。

为此，本发明提供了用于涡轮发动机的环形燃烧室，该燃烧室具有内部和外部同轴的环形壁，后者在它们的上游端通过形成燃烧室端壁的环形壁连接在一起，以及具有接合在燃料喷射系统中的头部的环形排的燃料喷射器，该燃料喷射系统安装在燃烧室端壁的开口中，每个喷射器头部包括至少一个燃料通过的螺旋通道，用于引起燃料绕着头部的纵向轴线旋转，并且每个喷射系统具有与喷射器头部在相同轴线上和具有长形截面的基本上径向的空气通过的通道的至少一个旋流器，该截面具有各自的纵向轴线，燃烧室的特征在于：通道截面的纵向轴线相对于旋流器的纵向轴线倾斜成一个角度并且绕着旋流器的纵向轴线与所述通道定向在相同的方向上，该角度基本上等于喷射器头部的上述螺旋通道的螺旋角度，等于±10°以内。

因此，旋流器通道截面的轴线基本上是平行于±10°以内，平行于喷射到喷射系统中的燃料小滴的速度向量，因此使得旋流器所输送的气流能够剪切燃料片，同时限制旋流器下游的空气/燃料混合物的再循环，以及限制焦炭沉积在文丘里管的内侧表面上的风险。在本发明的特定的实施方式中，旋流器通道截面的轴线倾斜成一个角度，该角度基本上等于喷射器头部的螺旋通道的螺旋角度。

举例说明，旋流器通道截面的轴线相对于旋流器的纵向轴线倾斜成一个角度，该角度范围在约20°到40°。

每个燃料喷射器可以包括给螺旋通道供料的第一燃料回路以及独立的和给在外侧上的另一个螺旋通道供料的第二燃料回路，即，另一个螺旋通道的直径大于在内侧上的第一螺旋通道的直径。这些燃料回路输送在同轴上的两片燃料，这两片具有圆锥形状以及两片具有不同的圆锥角度。可以优化具有更小圆锥角度的燃料片，用于启动发动机和用于在全节流下运转，并且可以优化具有更大圆锥角度的第二片，以使得速度范围从启动到全节流进行延续。旋流器通道截面的轴线优选地与外部螺旋通道在相同的角度和在相同的方向上倾斜，以产生具有更大圆锥角度的燃料片。

旋流器的每个通道可以具有方形、矩形或菱形形状的截面。

优选地，旋流器与用于喷射系统的支撑装置整体地制造。

旋流器在其下游端可以具有圆柱形周缘，用于连接位于旋流器下游的文丘里管。