[发明专利]一种高温排气中心喷水冷却装置

说明书

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种高温排气中心喷水冷却装置，包括：筒体，以及安装在筒体不同轴向位置处的多级喷水装置；其中，多级喷水装置包括流路喷水以及多级喷水环喷水；多级喷水环喷水设置分体结构，通过对喷水环结构进行了分体设计，使喷水环结构实现可拆卸，更便于维护保养。单元体喷水扇之间通过一种允许末端自由膨胀的安装结构，可以有效解决喷水环的热胀开裂问题，该装置具有较强的可靠性，具有较大的实用价值。

技术领域

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种高温排气中心喷水冷却装置。

背景技术

航空发动机部件燃烧室试验中产生大量高温燃气(最高1900℃)，为了减小高温燃气对排气管道的损害，需要降低排气温度，而通常的方法是直接喷水降温。对于大口径(φ1200mm～φ1600mm)的排气管道，高温燃气的温度范围较广(200℃～1900℃)，流量范围大(10kg/s～150kg/s)现有技术如下：

1)单级喷水方式，这种技术结构简单，流阻损失较小，但是可调节范围比较窄，在排气温度较低、流量较小时，用水量过多，不利于节能减排；

2)多级壁面离心喷水方式，这种技术结构相对复杂，流阻损失小，但是不利于高温燃气核心区域的冷却降温；

3)多级喷水环喷水方式，这种技术可以解决高温燃气核心区域的冷却问题，但是现有的喷水环结构，整圈固定在排气段中无法拆卸，由于长期工作在大温度梯度的环境中，产生热膨胀不同步导致喷水环开裂，维护保养困难。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种高温排气中心喷水冷却装置，包括：

筒体，以及安装在筒体不同轴向位置处的多级喷水装置；

其中，多级喷水装置包括流路喷水以及多级喷水环喷水；

流路喷水包括：在筒体外表面设置的一级水套以及多个周向分布在筒体内表面的喷水杆；一级水套在筒体表面形成环状的一级喷水流路，一级水套具有用于注水的一级进水口，喷水杆一端穿过筒体与一级水套的一级喷水流路联通，另一端向筒体内喷水；

多级喷水装置包括安装在筒体不同轴向位置的喷水环，喷水环包括多个喷水扇单元体，喷水扇单元体安装有多个喷嘴组件，每个喷水扇单元体包括一个径向布置的进水杆，分别安装在进水杆不同轴向位置处的外喷水杆、中喷水杆以及内喷水杆，外喷水杆、中喷水杆以及内喷水杆的两端分别安装有堵盖以及用于相互连接的搭接座；多个喷水扇单元体之间通过所述搭接座连接成喷水环；进水杆径向向内的一端通过堵盖封堵，另一端穿过筒体与筒体外侧的由水套形成的环形的喷水流路联通，喷水流路均具有进水孔。

优选的是，筒体包括内套与外套；外套具有间隙套在内套外侧，外套与内套之间形成环腔，在筒体一端具有向环腔注水的水套进水口以及在筒体另一端对环腔排水的水套出水口。

优选的是，筒体的两端具有用于安装筒体的前法兰与后法兰。

优选的是，喷水杆包括：接头、接嘴、喷嘴、垫片、压帽、螺栓、螺母；接头一端穿过筒体与一级喷水流路联通，接头具有卡在筒体上的止口，接头另一端连接接嘴，喷嘴通过垫片与压帽安装在接嘴上。

优选的是，喷嘴直射式喷嘴。

优选的是，喷嘴组件511为离心式喷嘴。

优选的是，搭接座具有板状的连接段，连接段具有通孔，两个连接的搭接座搭接在一起使通孔同轴，螺栓穿过两个搭接座与螺母连接固定。

优选的是，喷嘴组件通过喷嘴安装座安装在喷水环上，喷嘴组件与喷嘴安装座之间放置垫片。

优选的是，堵盖上均具有多个小孔。