用于涡轮机的环形燃烧室的制作方法
【专利摘要】用于涡轮发动机的环形燃烧室（10），包括环形排的燃料喷射器（28），其头部（30）接合在燃烧室端壁的开口（24）中所安装的燃料喷射系统（126）中，每个喷射器头部包括至少一个螺旋通道（42、48），用于带有燃料以使该燃料绕着头部的纵向轴线（XX）旋转，并且每个喷射系统包括至少一个旋流器（154），其空气通过的通道（100）的截面轴线相对于旋流器的纵向轴线倾斜成一个角度（β’），该角度基本上等于上述螺旋通道的螺旋角度（β），10°左右，并且其与该通道绕着旋流器的纵向轴线定向在相同的方向上。
【专利说明】用于涡轮机的环形燃烧室
[0001]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。
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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°。
[0014]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。
[0015]旋流器的每个通道可以具有方形、矩形或菱形形状的截面。
[0016]优选地，旋流器与用于喷射系统的支撑装置整体地制造。
[0017]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。
[0018]旋流器的通道通过叶片互相分离。这些叶片中每个叶片可以包括至少一个空气通过的通孔，后者与位于叶片任一侧上通道截面的轴线相对于旋流器的纵向轴线倾斜基本上相同的角度和在相同的方向上。这些孔与文丘里管中所形成的通孔连通，用于通过气流，该气流沿着文丘里管的外部表面和碗状件的内部表面流动。
[0019]这些孔能够产生一薄层空气，用于吹洗碗状件的发散部分，以防止烟灰和焦炭沉积在其上。用直接地来自于扩压器的空气给旋流器的轴向孔供料，这是有利的。在现有技术中，薄层空气来自于文丘里管的圆柱形壁中所形成的径向孔，并且空气需要流过上游旋流器和静态地给这些孔供料，因此降低了碗状件被吹洗的有效性和促进空气再循环。
[0020]在本发明的实施方式中，其中每个喷射系统具有两个旋流器，分别是上游旋流器和下游旋流器，并且混合器碗状件具有至少一个环形排的空气通过孔，用于通过将要与燃料混合的空气，上游旋流器通道截面的轴线与喷射器头部的螺旋通道在相同的角度和在相同的方向上倾斜，并且下游旋流器通道截面的轴线与喷射器头部的螺旋通道定向在相同的方向上。
[0021]当混合器碗状件具有上述类型的孔时，旋流器所输送的气流在与燃料片中小滴的速度向量相同的方向上流动，这是有利的。而且，下游旋流器通道截面的轴线和旋流器的纵向轴线之间的角度可以与上游旋流器通道截面的轴线和纵向轴线之间的角度相同或不同。
[0022]在本发明的变化形式中，其中每个喷射系统包括两个旋流器，分别是上游旋流器和下游旋流器以及混合器碗状件，该混合器碗状件没有用于通过将要与燃料混合的空气的空气通过孔，上游旋流器通道截面的轴线与喷射器头部的螺旋通道在相同的角度和在相同的方向上倾斜，并且下游旋流器通道截面的轴线绕着旋流器的纵向轴线定向在与喷射器头部的螺旋通道在相反的方向上。[0023]当混合器碗状件没有上述类型的孔时，上游旋流器所输送的气流在与燃料小滴的速度向量在相同的方向上流动，并且下游旋流器所输送的气流相反于速度向量流动，这样下游旋流器所输送的气流稳定燃烧室的燃烧区域中的火焰，这是有利的。而且，下游旋流器通道截面的轴线和旋流器的纵向轴线之间的角度可以与上游旋流器通道截面的轴线和所述轴线之间的角度相同。
[0024]旋流器通道通过叶片互相分开，并且它们可以包含在径向平面中。叶片的后缘或径向地内部端有利地在截头圆锥形的表面上延伸，该截头圆锥形的表面在绕着喷射系统的纵向轴线向下游张开。
[0025]喷射系统的旋流器所输送的旋涡气流是用于清除和通风喷射器的头部和文丘里管，并且也用于与喷射到燃烧室中的燃料混合。除了其主要功能外，因此，旋流器也执行与现有技术的吹洗孔相似的功能，并且由此可以被当作“吹洗”旋流器。因此，有利地，喷射系统不具有上述类型的吹洗孔，因此可以排除现有技术中与离开吹洗孔的气流和离开旋流器的气流之间相互作用有关的涡流，也可以排除由于这种涡流所引起的焦炭沉积在文丘里管上的任何风险。
[0026]旋流器的每个叶片的后缘可以具有弯曲(向内凹面)的和向外地从上游到下游倾斜的表面。后缘在其上延伸的截头圆锥形的表面具有大约45°到65°的圆锥角度，例如，其基本上对应于喷射器喷射到系统中的燃料片的圆锥角度。因此，叶片的后缘平行于燃料片的外周表面延伸，因此有利于空气和文丘里管中燃料的混合。
[0027]而且，与现有技术喷射系统比较，排除吹洗孔可以减少喷射系统中孔的数量，以及对于系统的给定透气性(其中透气性等于孔的有效截面和系统的空气通过的通道的总数)，可以增加保留的孔的直径，由此使得它们更容易机械加工和减少制造它们的成本，并且也可以制造用于小尺寸涡轮机的小直径的喷射系统。
[0028]每个喷射系统可以包括文丘里管和位于旋流器下游的混合器碗状件，旋流器通过沿着文丘里管的内部表面引导离开旋流器的气流，用于通风文丘里管。
[0029]优选地，旋流器在其下游端具有圆柱形周缘，用于连接文丘里管。
[0030]每个喷射系统可以包括用于喷射器头部的支撑和中心装置，这些支撑装置包括内部圆柱形表面，后者环绕喷射器的头部和在它的下游端连接上述截头圆锥形的表面的较小直径的上游端。
[0031]本发明也涉及涡轮发动机，诸如飞机的涡轮螺旋桨或涡轮喷气发动机，其特征在于:它包括如上所述的燃烧室。
[0032]通过阅读非限制性实施例和参考附图所进行的下面描述，可以更好地理解本发明，并且它的其它特征、细节和优点看起来更清楚，其中:
[0033]图1是现有技术中涡轮发动机的扩压器和环形燃烧室的轴向截面的一半示意图。
[0034]图2是涡轮发动机燃烧室的燃料喷射器的轴线截面的局部示意图。
[0035]图3是图1喷射系统的放大比例的视图。
[0036]图4是沿着图3的线IV-1V的截面图。
[0037]图5是本发明燃烧室的喷射器头部和喷射系统的局部立体图。
[0038]图6和图7是详细示意图，示意了在本发明燃烧室的变化实施方式中，用于在本发明喷射系统的旋流器中通过空气的通道截面的定向。[0039]图8是本发明喷射系统的示意性轴向截面图。
[0040]图9是从上游和从侧面看的图8喷射系统的示意图立体图。
[0041]图10是从上游和从侧面看的图8的喷射系统的旋流器的示意立体图。
[0042]图11是从本发明喷射系统的变化实施方式中旋流器的下游面看的视图。
[0043]图12是对应于图8的视图，并且示意了图11的喷射系统的变化实施方式。
[0044]图1表示涡轮发动机的环形燃烧室10，诸如飞机的涡轮螺旋桨发动机或涡轮喷气发动机，燃烧室设置在扩压器12的出口处，而扩压器本身位于压气机(未示出的)出口处。
[0045]燃烧室10具有内部壁14和外部壁16，两者形成旋转本体，它们在上游通过形成燃烧室端壁的环形壁18连接在一起。
[0046]环形整流罩20固定于燃烧室壁14和16的上游端，并且它包括用于通过空气的开口 22，后者对齐燃料喷射系统26安装在其中的燃烧室端壁18的开口 24，，绕着燃烧室的轴线有规律地分布的喷射器28输送燃料。
[0047]由压气机所输送和离开扩压器12的一部分气流32穿入到整流罩20所限定的环形罩中，流入到喷射系统26，然后与喷射器28所输送的燃料混合和喷射到燃烧室10中。
[0048]每个喷射器28具有燃料喷射头部30，后者接合在喷射系统26中和对齐燃烧室端壁18的开口 24的轴线。
[0049]图2是放大比例的，并且示意了具有两个燃料回路类型的燃料喷射器28的头部30，如在 申请人:的申请FR-A1-2817016中所详细地描述的。
[0050]喷射器28的第一燃料回路包括进料管34，其一端接合和固定在圆柱形部件38中圆柱形的钻孔36中，该圆柱形部件38本身安装在套筒40内侧。燃料由进料管输送到部件38的钻孔36中，然后燃料在螺旋通道42中流动，该螺旋通道42在部件38的自由端下游中开口，以使燃料绕着喷射器头部的纵向轴线XX旋转。套筒40的下游自由端位于圆柱形部件38的下游和具有燃料喷射孔43，该喷射孔43具有截头圆锥形截面的下游端部，以形成具有预定圆锥角度A的燃料的圆锥形片。
[0051]喷射器28的第二燃料回路具有比进料管34更大直径的并且绕着其同轴设置的进料管44，其一端接合和固定在圆柱形部件38的圆柱形钻孔46中，该钻孔46与上述套筒40中螺旋通道48流体地流动连通。通道48由套筒40的外部圆柱形表面中所形成的外部螺旋形沟槽所形成，并且由环绕圆柱形部件38、套筒40和进料管34和44的下游端部的圆柱形端件50所封闭。
[0052]当燃料沿着通道48通过时，使燃料绕着纵向轴线XX旋转，该通道48在套筒40的下游端开口打开。端件50的下游自由端位于套筒40的下游和包括绕着孔42同轴的燃料喷射孔52，后者具有截头圆锥形截面的下游端部，以形成具有预定圆锥角度B的燃料的圆锥形片(其中B大于A)。
[0053]由喷射器28所产生的每片燃料由大量小滴组成，该小滴具有相对于喷射器头部的纵向轴线XX，基本上都定向在相同方向上的速度向量。这些小滴的速度向量相对于轴线XX成角度P (贝塔)，该角度P基本上等于输送燃料片的上述螺旋通道42或48的螺旋角度。燃料小滴具有范围在约10微米(iim)到IOOiim的尺寸。
[0054]如图3中可以更清楚地看到的，现有技术的喷射系统26具有在相同轴线上的两个旋流器，上游或内部旋流器54和下游或外部旋流器56，这两个旋流器由文丘里管58互相间隔和在上游连接支持装置60，用于支撑喷射器28的头部，以及在下游连接混合器碗状件62，后者轴向地安装在燃烧室端壁18的开口 24中。
[0055]每个旋流器54、56具有多个叶片，该叶片绕着旋流器的轴线XX基本上径向地延伸和绕着该轴线有规律地分布，以输送喷射器头部30下游的旋涡气流。在它们之间，叶片限定空气通过的通道，该通道绕着旋流器的轴线XX是倾斜的或弯曲的。
[0056]用于喷射头部30的支撑装置60包括环体64，后者具有轴向地通过其的和滑动地安装在内部旋流器54上所固定的衬套66中的喷射器头部30。环体64具有径向地向外延伸和安装在衬套66的环形沟槽中的环形边缘68，衬套66中沟槽的内侧直径大于环体64的边缘68的外侧直径。
[0057]环体64的边缘68具有基本上轴向的吹洗孔70，用于通过清洗喷射器头部30的气流，以防止工作中火焰返回朝向喷射器。
[0058]混合器碗状件62具有基本上截头圆锥形的壁，该壁向下游张开以及在其下游端连接向上游延伸的圆柱形边缘72，后者轴向地安装燃烧室端壁18的开口 24中。碗状件62的截头圆锥形壁的上游端连接在外部旋流器56上所固定的中间环形部件74。
[0059]碗状件62的截头圆锥形壁具有绕着轴向XX延伸的环形排的空气通过孔76。在其边缘72附近，碗状件62也具有第二环形排的空气通过孔78，该空气用于撞击环形凸缘，该环形凸缘从碗状件的截头圆锥形壁的下游端径向地向外延伸。
[0060]文丘里管58具有基本上L形的截面，并且在其上游端，它具有外部环形边缘80，后者径向地延伸和轴向地插入在两个旋流器54和56之间。文丘里管58在外部旋流器56内侧下游轴向地延伸，并且分开来自于内部和外部旋流器54和56的气流。
[0061]在内侧上，文丘里管58限定预混合器室，其中一部分喷射的燃料与内部旋流器54所输送的气流混合，该空气/燃料预混合物然后在文丘里管下游与来自于外部旋流器56的气流混合，以在室内形成圆锥形喷射燃料。
[0062]如图4中所示，内部旋流器54中叶片的数量不同于吹洗孔70的数量，并且随机地限定绕着轴线XX的孔的和叶片的角度位置。
[0063]在现有技术中，旋流器54和56的每个通道具有方形或矩形形状的截面，带有上游面86和下游面88，这些面通过侧面90连接在一起，该侧面90平行于喷射系统的轴线XX延伸。
[0064]旋流器所输送的气流82和离开吹洗孔70的气流交叉，因此在输送给文丘里管58的空气的流动中产生再循环84和产生不均匀性的方位角，这样通过气流68没有优化燃料片的剪切。
[0065]如图5中所示，本发明通过喷射系统126能够使得这些问题得到改进，其中旋流器154 (在具有两个旋流器的系统中的上游旋流器)的通道100具有长形截面，该长形截面具有平行于通道的侧面190和相对于旋流器的轴线XX倾斜成角度β ’的纵向轴线，其中角度β ’基本上等于(在±10°内)喷射头部30的上述螺旋通道48的螺旋角度β和等于这些通道所产生的片中燃料小滴的速度向量。
[0066]旋流器154所输送的气流与燃料片中燃料小滴的速度向量平行和在相同的方向上流动，因此能够使得气流剪切燃料片，同时限制空气/燃料混合物的任何再循环的风险和焦炭沉积在位于旋流器下游的文丘里管上的任何风险。[0067]在所示的实施例中，用于喷射器头部30的支撑装置160与旋流器154整体地制造，该旋流器154在其下游端具有用于连接文丘里管的外部周缘102。
[0068]旋流器154中每个通道100的侧壁190在它们的上游端通过垂直于轴线XX的上游壁连接在一起。通道100在下游通过限定通道100的下游壁的文丘里管的上游径向面封闭，通道的这些下游壁垂直于轴线XX。
[0069]旋流器154的通道100通过基本上径向的叶片相互分开，该径向的叶片穿孔有通过旋流器都沿着其轴向长度的吹洗孔104。这些吹洗孔104在它们的上游端在旋流器154的上游径向面中开口，并且它们的下游端与文丘里管的相应的孔连通，用于使吹洗气流通过文丘里管的外部表面上和位于文丘里管下游的混合器碗状件的内部截头圆锥形表面，本发明喷射系统的文丘里管和混合器碗状件与图3中所示相似。吹洗孔104绕着轴线XX倾斜成相同的角度β ’。
[0070]当本发明的喷射系统具有在相同轴线上的两个旋流器以及混合器碗状件时(如图3中所示)，旋流器中通道截面的轴线可以被定向以在相同方向或在相反方向上与轴线XX交叉，如图6和图7中示意地所示。
[0071]在图6和图7中通过矩形示意性地表示上游旋流器通道和下游旋流器通道的截面。
[0072]在图6中，上游和下游旋流器通道254和256截面的轴线定向在相同的方向上，并且它们输送与燃料片中小滴的速度向量在相同方向上流动的气流。上游旋流器254截面的轴线和轴线XX之间的角度β I基本上等于±10°以内，等于小滴的速度向量和轴线XX之间的上述角度，并且下游旋流器通道256截面的轴线和轴线XX之间的角度0 2等于01或者不同于β I。本发明的这个实施方式特别地适于喷射系统，其中混合器碗状件具有空气通过的孔，用于将要与运行时的燃料混合的空气，即，该孔是与图3中附图标记76相同类型的孔。
[0073]在图7中，上游和下游旋流器通道354和356截面的轴线定向在相反的方向上，并且它们一起输送各自的气流流动和相反于燃料片中小滴的速度向量。上游旋流器通道354截面的轴线和轴线XX之间的角度β I’基本上等于±10°以内，等于小滴的速度向量和轴线XX之间的上述角度，并且下游旋流器通道356的侧面390和轴线XX之间的角度β 2’基本上等于β I’。本发明的这种实施方式特别适用于其中混合器碗状件不具有的空气通过的孔的喷射系统，该孔用于通过将要与运转时的燃料混合的空气，即，该孔是图3中附图标记76类型的孔。下游旋流器所输送的气流然后用于稳定燃烧室中的火焰。
[0074]上述的喷射系统可以包括用于清除喷射器的头部和文丘里管的内部表面(并且由此形成吹洗功能)以及用于混合喷射器所带进来的燃料的吹洗旋流器。
[0075]本发明的吹洗旋流器包括带有径向地内部后缘的基本上径向叶片，该后缘从上游到下游向外倾斜和在绕着喷射系统的轴线Α，在向下游张开的截头圆锥形表面上延伸。
[0076]吹洗旋流器包括在径向表面中。旋流器的通道具有上游和下游径向表面，该径向表面基本上互相平行和平行于垂直于喷射系统轴线A的横向平面。
[0077]在图8到图10中所示的实施例中，支撑喷射器头部130的支撑装置144和上游或内部旋流器134制成为单件。
[0078]支撑装置140包括具有下游端的内部圆柱形表面174，该下游端连接由旋流器134的叶片180的后缘178所限定的截头圆锥形表面176的上游端。如图10中可以更清楚地看到的，每个叶片180的后缘178具有弯曲(向内凹面)和从上游到下游向外倾斜的表面。
[0079]支撑装置140具有内部地限定上述圆柱形表面174的圆柱形壁184，其在它的上游端连接向下游张开的截头圆锥形壁182，并且在它的下游端连接向外延伸的径向壁186。
[0080]旋流器134的叶片180在它们的上游端连接支持装置140的径向壁186。旋流器的叶片180所限定的通道188由轴向地向下游引导的狭槽形成，并且由文丘里管138的上游径向面所封闭，该文丘里管分开旋流器134和碗状件142。
[0081]而且，在它们的下游端，叶片180具有圆柱形的外部周缘189，用于在文丘里管138上居中和连接旋流器。旋流器134的每个叶片180具有形成圆柱体一部分的外部周缘(图9和图10)。
[0082]如图8中所示，旋流器134的叶片的后缘178平行于通过喷射器以圆锥形式输送的燃料片191的外部周缘表面延伸。
[0083]当喷射器装配有两个燃料回路时，它可以输送两个同轴的燃料片，具有圆锥角度a I的圆锥形式的第一燃料片192和具有圆锥角度a 2 (大于a I)的圆锥形式的同轴的第二燃料片191。可以优化用于启动发动机和用于以全节流运转的第一燃料片192，可以优化用于从启动到全节流延续的速度范围的第二燃料片191。
[0084]有利地，旋流器134的叶片180的后缘178平行于第二燃料片191的外部周缘表面，并且由此与轴线A形成角度a 2，其中在实施例装置中a2是45°到65°的范围。
[0085]叶片180的后缘178位于距离燃料片191的外部周缘表面相同的距离。旋流器134所输送的气流动量在旋流器的整个轴向维度上是恒定的。该气流以在旋流器的整个轴向范围上相同的方式剪切燃料片191。而且，通过叶片180的后缘178的上游端部离开的气流的部分194用于吹洗喷射器头部130的端部和用于剪切燃料片191，而不会有干扰。
[0086]在所示的实施例中，旋流器134的通道188具有方形截面，并且在旋流器的整个径向维度上是恒定的。
[0087]如在图8到图10中可以看到的，用于通过空气的轴向孔196在每个叶片180中形成和与用于在文丘里管138中通过空气的轴向孔197连通。在它们的上游端，孔196在中心装置的径向壁186的上游径向面中开口，并且在它们的下游端，孔197径向地向文丘里管138的外侧开口。离开孔197的空气198用于流过文丘里管的外部表面和用于形成薄层空气，用于吹洗碗状件142的径向内部表面，以防止焦炭沉积在表面上。
[0088]喷射系统的混合器碗状件142安装在旋流器136的下游，并且如同现有技术中，它包括向下游张开的基本上截头圆锥形壁，后者在其上游端连接向上游延伸的圆柱形边缘152。截头圆锥形壁具有绕着轴线A延伸的环形排的空气通过的孔156。边缘152包括环形排的空气通过的孔158，该空气用于撞击环形凸缘159，后者从碗状件的截头圆锥形壁的下游端径向地向外延伸。
[0089]孔156、158的排位于周缘上，其直径基本上等于或大于支撑装置140和旋流器134的最大外侧直径。因此，输送给这些孔的气流161不会绕着喷射系统行走，因此限制对该流的干扰和优化对该孔156、158的空气输送。
[0090]通过排除吹洗孔，并且对于喷射系统的给定的透气性，本发明可以精确地优化混合器碗状件中孔156、158的直径和旋流器134、136中通道的维度。在本发明的特定的实施方式中，混合器碗状件中孔158和外部旋流器136中通道的联合截面代表系统总透气性的20%到30%，同时，混合器碗状件中孔156和内部旋流器134中通道188的联合截面代表该透气性的70%到80%。因此，输送给喷射系统的70%到80%空气流用于与喷射器所输送的燃料混合。
[0091]在图11和12的变化实施方式中，喷射系统不同于上述喷射系统，区别在于:它的内部旋流器234的通道288截面从外侧朝向内侧径向地减少。
[0092]在通道任一侧上延伸的叶片280的后缘276的下游端，每个通道288的宽度LI或周缘维度大于在上述后缘的上游端的相同通道的宽度(图11)。
[0093]因此，在叶片280的后缘276的空气出口截面在后缘的下游端大于在它们的上游端。因为正在校准该截面，在旋流器下游端的空气动量大于在其上游端的(箭头294)，并且因为这些端之间通道的出口宽度的增加，它以规律的方式在其上游端和其下游端之间增加。
[0094]在未示出的另一个变化形式中，喷射系统的内部旋流器的通道可以具有矩形或梯形形状的截面，而不是如上述实施例中所述的方形截面。在该截面是梯形的情况下，旋流器的每个叶片可以具有从下游到上游会聚的其侧面。
【权利要求】
1.一种用于涡轮发动机的环形燃烧室(10)，该燃烧室具有内部和外部同轴的环形壁(14、16)，后者在它们的上游端通过形成燃烧室端壁的环形壁(18)连接在一起，以及具有接合在燃料喷射系统(126)中的头部(30)的环形排的燃料喷射器(28)，该燃料喷射系统(126)安装在燃烧室端壁的开口(24)中，每个喷射器头部包括至少一个燃料通过的螺旋通道(42、48)，用于引起燃料绕着头部的纵向轴线(XX)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(100)的至少一个旋流器(154)，该截面具有各自的纵向轴线，燃烧室的特征在于:通道(100)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(P ’)，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(P )，等于±10°以内，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。
2.根据权利要求1的燃烧室，其特征在于:旋流器(154)通道(100)截面的轴线相对于旋流器的纵向轴线(XX)倾斜成一个角度(P ’)，该角度范围在约20°到40°。
3.根据权利要求1或权利要求2的燃烧室，其特征在于:每个燃料喷射器(28)具有给第一螺旋通道(42)供料的燃料回路以及独立的和给直径大于第一通道直径的第二螺旋通道(48)供料的另一个燃料回路，旋流器通道截面的轴线与第二螺旋通道在相同的角度和在相同的方向上倾斜。
4.根据任一前述权利要求的燃烧室，其特征在于:旋流器(154)的每个通道(100)具有方形、矩形或菱形形状的截面。
5.根据任一前述权利要求的燃烧室，其特征在于:旋流器(154)在其下游端具有圆柱形周缘(102)，用于连接文丘里管。
6.根据任一前述权利要求的燃烧室，其特征在于:旋流器(154)的通道(100)通过叶片互相分离，这些叶片中每个叶片具有至少一个空气通过的通孔(104)，后者与位于叶片任一侧上通道截面的轴线相对于旋流器的纵向轴线(XX)倾斜相同的角度(P ’)和在相同的方向上。
7.根据任一前述权利要求的燃烧室，其特征在于:每个喷射系统具有两个旋流器，分别是上游旋流器(254)和下游旋流器(256)，和混合器碗状件，其具有至少一个环形排的空气通过孔，用于通过将要与燃料混合的空气，上游旋流器通道截面的轴线与喷射器头部的螺旋通道在相同的角度(P I)和在相同的方向上倾斜，并且下游旋流器通道截面的轴线与喷射器头部的螺旋通道绕着旋流器的纵向轴线定向在相同的方向上。
8.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的燃烧室，其特征在于:每个喷射系统包括两个旋流器，分别是上游旋流器(354)和下游旋流器(356)以及混合器碗状件，该混合器碗状件没有用于通过将要与燃料混合的空气的空气通过孔，上游旋流器通道截面的轴线与喷射器头部的螺旋通道在相同的角度(P I’)和在相同的方向上倾斜，并且下游旋流器通道截面的轴线绕着旋流器的纵向轴线定向在与喷射器头部的螺旋通道相反的方向上。
9.根据任一前述权利要求的燃烧室，其特征在于:通道通过叶片互相分开，并且它们包含在径向平面中，叶片的后缘(178)或径向地内部端在截头圆锥形的表面上延伸，该截头圆锥形的表面在绕着喷射系统的纵向轴线向下游张开。
10.根据任一前述权利要求的燃烧室，其特征在于:每个喷射系统可以包括文丘里管(138)和位于旋流器下游的混合器碗状件(142)，旋流器通过沿着文丘里管的内部表面引导离开旋流器的气流，用于通风文丘里管。
11.根据任一前述权利要求的燃烧室，其特征在于:旋流器(134)在其下游端具有圆柱形周缘(189)，用于连接文丘里管(138)。
12.根据任一前述权利要求的燃烧室，其特征在于:每个喷射系统包括用于喷射器头部(28)的支撑和中心装置(140)，所述支撑和中心装置包括内部圆柱形表面(174)，后者环绕喷射器的头部(130)和在它的下游端连接上述截头圆锥形的表面的较小直径的上游端。
13.—种涡轮发动机，诸如飞机的涡流螺旋桨或涡轮喷气发动机，其特征在于:它包括根据任一前述权利要求的环 形燃烧室(10)。
【文档编号】F23R3/28GK103562641SQ201280023894
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年5月11日 优先权日:2011年5月17日
【发明者】丹尼斯·吉恩·莫里斯·桑德里斯, 迪迪尔·希波吕特·赫尔南德斯 申请人:斯奈克玛