[发明专利]向燃烧室，尤其是涡轮机燃烧室供给烃燃料和空气的喷射装置

说明书

本发明涉及向燃烧室，尤其是涡轮机燃烧室供给烃燃料和空气的喷射装置。

对于现有的涡轮机，人们正在探讨提高其操作性能的同时如何来减少所造成的污染的途径。具体地说，当涡轮机高速运转时，对例如烟雾的排放以及器壁的耐热性加以制约;当涡轮机减速运转时，对所需的性能，和火焰的稳定性及保持合适的燃烧效率加以制约，那么，在这两者之间就可以发现一种不怎么理想的折衷的解决方案。

此外，人们在这种探讨中，还应考虑极为严格的污染排放标准、减少燃烧室体积以及使用多种烃燃料的必要性等，因此，在上述各种运转状态之间寻找折衷的解决方案是很难实现的。

自从采用具有两种标准模数的燃烧室以后，人们通过实现能够改变其几何体的喷射装置，找到一种比较好的解决方案。所述的具有两种标准模数的燃烧室，一个适于减速运转状态，另一个适于高速运转状态。该燃烧室体太笨重。所述的喷射装置，其隔板是可动的，可以或多或少地调节燃烧室中的空气输入量，使燃烧体积大大减小，从而大大减小燃烧室体积，而这时的操作却可以连续地保持最佳状态。

这种类型的燃烧室，一般使用具有中间碗体的流线型喷射装置。在实施例中，喷射装置安装在燃烧室底部。喷射装置中间装有称作碗体的中间部件，该部件包括沿气流方向张开的下游薄壳，在薄壳上有许多小口径的圆孔。空气以高速通过这些圆孔进入由喷射而形成的雾化烃燃料中。借助涡旋，这种碗体使喷射装置的作用更加完善，因为这种涡旋改善了烃燃料的雾化状态，使其能更好地与空气混合。

为了改进这些具有中间碗体的流线型喷射装置，可在其外涡旋螺旋体以及碗体圆孔的空气入口处配置能改变它的出口流量的隔板，使碗体出口的空气与烃燃料的混合比能适应燃烧室的各种操作条件，也适应减速运转和高速运转的中间运转状态。

法国专利FR    2491139描述了这种螺旋体，其中，径向空气入口处的外螺旋体包括一个隔板，该隔板由圆柱形壳体构成，该圆柱形壳体环绕开有空气入口孔的圆形套环。无论是隔板还是空气入口处的套环，都不具有使雾化空气导向和偏向的叶片，空气的导向是以不完善的方式实现的，即通过其外表面延伸到隔板上的曲线唇口来实现的。

法国专利FR    2491140描述了一种用于燃烧室的不带有中间碗体的轴向的螺旋体，其中的隔板具有与螺旋体倾角不同的叶片倾角。由此，可以根据运转状态改变室中空气的进入角度。尽管如此，这种喷射装置还是存在许多缺点，即其外涡旋的螺旋体紧靠燃烧室的底部，因此，在供给的烃燃料锥形体中就形成了由螺旋体的叶片所造成的较大的尾涡，这种尾涡对空气与烃燃料的均匀混合不利，将上述外涡旋的螺旋体紧靠燃烧室的底部的安装方法丝毫不能减缓所述的尾涡现象。

本发明提出一种喷射装置，其中，外涡旋螺旋体的安装角与它的隔板的安装角不同，这样，就可根据不同的运转状态形成不同的空气喷射偏斜角或“旋涡角”。而且，本发明喷射装置可以克服前面述及的缺点，即在装有中间碗体的喷射装置中，于隔板的径向入口处，设置一个外螺旋体，就可以较好地对空气导向，该外螺旋体具有轴向的空气出口，螺旋体和隔板置于通道入口的径向部分，使离开螺旋体的空气在碗体的颈口处被引入燃烧室之前加速，从而减缓由于外螺旋体的叶片所造成的尾涡现象。

本发明的目的是利用一种改进的空气-燃料喷射装置在涡轮喷气机的燃烧室内实现更均匀的燃烧并且避免燃烧室过热。此涡轮喷气机具有一个燃烧室、一个燃料喷嘴和一个中间碗体部件，该碗体部件构成一个将空气喷入燃烧室的空气入口，以便使来自燃料喷嘴的燃料雾化。

本发明的喷射装置至少包括一个烃燃料喷嘴;一个外涡旋螺旋体，用于雾化烃燃料和空气，该外涡旋螺旋体配置用于运转时调节入口空气流量的隔板;一个形状如碗体的部件，该部件包括下游薄壳，该下游薄壳沿气流方向张开，并在其上开有用于向雾化烃燃料所形成的锥体形内喷入空气的圆孔;一个由下游薄壳构成的冲击冷却室;一个中间套环以及一个具有空气入口孔的外裙板。

根据本发明，外涡旋螺旋体安装在具有径向入口和轴向出口的环状通道里，而构成螺旋体的倾斜叶片则安装在通道的径向入口，叶片的下游端边缘位于中间套环的延伸部分，形成通道轴向出口的圆柱形外壁。另外，螺旋体中调节入口空气流量的隔板装在该螺旋体上游的通道的径向入口处，隔板由第二个倾斜叶片组成，以使螺旋体的安装角的大小，相对于喷射装置的半径来说，大约是隔板安装角大小的3-4倍。