[发明专利]用于燃气涡轮发动机的冷却的燃烧器

说明书

背景技术

涡轮发动机，且具体地，燃气或燃烧涡轮发动机，是从经过发动机而到达大量的旋转涡轮叶片上的燃气流提取能量的旋转式发动机。燃气涡轮发动机已用于登陆及航海运动和发电，但最普遍地用于诸如针对飞行器(包括直升机)的航空应用。在飞行器中，燃气涡轮发动机用于飞行器的推进。在陆地应用中，涡轮发动机往往用于发电。

用于飞行器的燃气涡轮发动机设计成在高温下运行，以使发动机效率最大化，所以，诸如高压涡轮和低压涡轮的某些发动机构件的冷却能够是有益的。典型地，通过用导管将更冷的空气从高压压缩机和/或低压压缩机输送至要求冷却的发动机构件，从而实现冷却。高压涡轮中的温度为大约1000 °C至 2000 °C，并且，来自压缩机的冷却空气为大约500 °C至700 °C。虽然压缩机空气是高温，但相对于涡轮空气而更冷，并且，能够用于使涡轮冷却。

当代的燃烧器具有衬套，以限定用于使涡轮上游的燃料焚烧的燃烧室。能够通过诸如膜冷却和块孔(nugget hole)冷却而利用冷却空气流来使衬套冷却。然而，这些方法受制于燃烧器所造成的紊流空气流。因而，可能使典型的衬套冷却中断，从而造成沿着衬套变化的温度梯度。

发明内容

一种用于燃气涡轮发动机的燃烧器包括：燃烧衬套，其限定燃烧室；燃料喷嘴，其将旋涡流中的燃料/空气混合物喷出到燃烧室中；以及多个冷却通路，其延伸穿过衬套，并且具有与旋涡流的局部流线对准的通路中心线。穿过冷却通路而进入燃烧室的冷却空气与旋涡流局部地对准。

一种使燃气涡轮发动机的燃烧器冷却的方法包括：将燃料/空气混合物的旋涡流从燃料喷嘴喷出到燃烧器衬套中；和将冷却空气流喷出到燃烧器衬套中，使得冷却空气流与旋涡流基本对准。

一种使燃气涡轮的燃烧器冷却的方法包括：将燃料/空气混合物的旋涡流从燃料喷嘴喷出到燃烧器衬套中；和将冷却空气流喷出到燃烧器衬套中，而不使旋涡流中断。

附图说明

在附图中：

图1是用于飞行器的燃气涡轮发动机的示意横截面图。

图2是图1的发动机的燃烧器区段过渡至涡轮区段中的示意横截面图。

图3是燃烧器区段的剖视透视图，并且图示多个旋流器和燃烧器衬套。

图4是图3的燃烧器衬套的区段的透视图。

图5是图示轴向地成角度的块孔的图3的燃烧器衬套的侧视透视图。

图6是图示径向地成角度的块孔的图3的燃烧器衬套的顶视透视图。

图7是图示穿过块孔的流路和自旋流器的流路的图3的燃烧器衬套的区段的顶视示意图。

图8是图示起源于没有角度的块孔的近衬套壁流路线路的图7的顶视示意图。

图9是图示起源于以30°成角度的块孔的近衬套壁流路线路的图7的顶视示意图。

图10是图示起源于以45°成角度的块孔的近衬套壁流路线路的图7的顶视示意图。

图11是沿着衬套轴向地安置的不同的近衬套壁流路线路的顶视示意图。

零件列表

10 燃气涡轮发动机

12 纵向轴线(中心线)

14 前部

16 后部

18 风扇区段

20 风扇

22 压缩机区段

24 低压(LP)压缩机

26 高压(HP)压缩机

28 燃烧区段

30 燃烧器

32 涡轮区段

34 HP涡轮

36 LP涡轮

38 排气区段

40 风扇外壳

42 风扇叶片

44 核心

46 核心外壳

48 HP轴/ HP转轴

50 LP轴/ LP转轴

52 压缩机级

54 压缩机级

56 压缩机叶片

58 压缩机叶片

60 压缩机导叶(喷嘴)

62 压缩机导叶(喷嘴)

64 涡轮级

66 涡轮级

68 涡轮叶片

70 涡轮叶片

72 涡轮导叶

74 涡轮导叶

76 偏转器组件

78 燃烧衬套

80 燃烧室

82 纵向轴线

84 块孔

84a 轴向块孔

84b 径向块孔

86 旁通通道

88 流体流