火焰稳定器装置的制作方法

背景技术：

本发明涉及旁通涡轮喷气机的领域，并且更具体地涉及此种喷气机的补燃器装置。

在具有补燃器的旁通涡轮喷气机中，空气流首先由低压力压缩机吸入，且该旁通涡轮喷气机具有图1中所示类型的后艉。空气流的第一部分在低压力压缩机的出口处馈给高压力压缩机，而第二部分通入到第一通道1中，该第一通道限定在外部环形壳体2和第一内部环形壳体3之间。由高压力压缩机压缩的空气流馈给燃烧腔室，该燃烧腔室进而将燃烧气体馈送至高压涡轮机，接着是低压力涡轮机，该低压力涡轮机具有出口，该出口经过第二通道4，该第二通道限定在第一内部环形壳体3(或汇流板)和第二内部环形壳体5(或尾椎管)之间。馈给第二通道4的燃烧气体处于高温下并且称为“初级”流(或热流)。馈给第一通道1的空气所表现的温度基本上低于初级流的温度，并且称为“次级”流(或冷流)。

在涡轮机的出口下游，可通过将附加量的燃料注入到初级和次级流中来增大推力，且燃料在补燃器通道内燃烧。此种系统主要包括称为“火焰稳定器”的一组装置8和燃烧器环部6。燃烧器环部6由火焰稳定器8承载并且在汇流板3附近位于次级流中。

一部分注入经由燃烧器环部6发生，该燃烧器环部用于以均匀的方式注入燃料的一部分并且使得火焰稳定。

火焰稳定器装置8的结构在图2和3中示出。在文献us2011/0138773中描述的火焰稳定器8包括臂80、通风管81、管状燃料喷射器82以及隔热罩83，该臂呈通道截面槽(该截面可以是v形或u形)的形式，该槽的腹板相对于气体流动方向面向上游，而该隔热罩呈弧形金属板的形式，该弧形金属板使得其凹入侧部面向下游。

火焰稳定器装置8还具有适配器部件84(图3)，该适配器部件包括基部或板840、第一紧固支承件843以及引导构件844，两个紧固腿部841和842从该基部或板延伸，该第一紧固支承件843用于紧固燃烧器环部6的外部部分，并且与两个腿部841和842的中心分支齐平地在这两个腿部之间延伸，而引导构件具有两个孔洞8440和8441，燃料喷射器82和通风管81分别通过这两个孔洞，且该燃烧喷射器和通风管安装在腿部841和842上，且该引导构件844还具有第二紧固支承件845，该第二紧固支承件用于紧固燃烧器环部的内部部分并且包括孔洞8442，紧固装置(在图2中未示出)通过该孔洞，用以紧固燃烧器环部6的内部部分。

适配器部件84用于将臂定位并紧固在流动通道中，基部840紧固于外部壳体2的内部壁(图1)，而臂80经由存在于紧固突部中的紧固孔洞8410和8420以及存在于臂80中的孔洞801由铆钉或螺栓类型的紧固装置紧固于腿部841和842。

除了定位和保持臂80以外，适配器部件84执行若干其它功能，即：

经由两个腿部841和842来消除次级空气流的静态压力，每个臂均使得其内部由中空空腔841a和842a构成，该中空空腔引导到形成在基部840中的顶部空腔840a中，在腿部841和842的每个的底部部分中设有消压孔口孔(takeofforifice)8410、8420，以将空气馈给空腔840a；

经由第一和第二紧固支承件843和845来紧固燃烧器环部；以及

借助引导构件844来引导通风管。

然而，所有这些功能需要形状复杂且制造昂贵的适配器部件。

此外，借助适配器部件来定位和紧固臂并不是产业化的，这要求生产每一个用于匹配和接合的零件。

最后，另一缺点在于，至少用于燃烧器环部的板、紧固突部以及第一紧固支承件例如一体地形成在通过铸造获得的同一金属材料件中。由于适配器部件延伸为靠近高温下的热源(热流)，因而该适配器部件还需要由耐受高温的金属材料制成，因此这是昂贵的。

发明目的和内容

本发明的目的是通过提供一种用于涡轮喷气机的再加热通道的火焰稳定器装置来解决现有技术的缺点，该装置包括呈槽形式的臂和隔热罩，该臂限定空腔，而隔热罩紧固在臂的空腔中，该装置的特征在于，该装置进一步包括紧固板，该紧固板包括第一腿部和第二腿部，该第一腿部与紧固板一体地形成，而该第二腿部可拆除地安装在所述板上，且臂经由紧固构件紧固于第一和第二腿部。

在本发明的火焰稳定器中，臂由如下部件定位和紧固，该部件具有与现有技术适配器部件相比显著地简化的形状。本发明的装置的紧固板具有仅仅一个与该紧固板一体地形成的腿部，该第一腿部用于吸收由于流动施加在臂上的大部分力。

此外，由于第二腿部可拆除地安装在紧固板上，可调节该第二腿部在板上的位置，以适应臂形状的可能变化。因此，甚至在臂的形状和/或尺寸适度变化的情形下，无需对紧固板进行适应性加工。因此，降低制造本发明紧固板的成本。

在本发明的火焰稳定器装置的第一方面中，第一和第二腿部是实心的，该装置进一步包括中空部件，该中空部件用于消除静态压力并且紧固于紧固板。将消除静态压力的功能移至板外部的构件用于进一步简化制造板，因为不再存在任何对板的臂中形成内部空腔的需要。由于中空部件仅仅用于从次级流中消除静态压力，因而该中空部件在设计上可能是极其简单的，由此使得制造成本不高。

在本发明的火焰稳定器装置的第二方面中，该火焰稳定器装置进一步包括燃烧器环部支承件，该燃烧器环部支承件紧固于第一和第二腿部的内部部分。再一次，用于由现有技术火焰稳定器装置中的适配器板执行的支承燃烧器环部的功能现在本发明装置中由如下步骤执行：该部件位于板的外部，以简化并降低制造本发明火焰稳定器装置的成本。燃烧器环部支承件具有两个紧固突部。

在本发明的火焰稳定器装置的第三方面中，燃烧器环部支承件由一块金属片构成，由此可由成本不高并且易于加工的材料来制造环部支承件。确切地说，燃烧器环部支承件可由进行有限次折叠的金属片支承，由此进一步降低该燃烧器环部支承件的制造成本。

在本发明的火焰稳定器装置的第四方面中，该板具有壳体，该壳体在所述板的表面下方形成凹部，该第二腿部的紧固基部保持在所述壳体中。因此，可在并不干扰流动的情形下将第二臂装配于板，该第二腿部的紧固基部遮掩在形成于板的表面中的壳体内。

在本发明的火焰稳定器装置的第五方面中，紧固板由钛制成，该钛适合于耐受紧固板所遭受的温度。钛是与能够耐受高温的其它金属材料相比较不昂贵的材料。钛的使用是可能的，因为用于本发明火焰稳定器装置的紧固板仅仅存在于次级流中，并且相距初级流(热流)有相当远的距离。钛无法用于制造现有技术适配器部件，因为该部件的一部分极其靠近初级流。

在本发明的火焰稳定器装置的第六方面中，该火焰稳定器装置进一步包括加强件，该加强件在紧固板的表面和第一腿部之间延伸，以强化腿部耐受由流动所产生的力的能力。

本发明还提供涡轮喷气机再加热通道，该涡轮喷气机再加热通道包括本发明的至少一个火焰稳定器装置。

本发明还提供涡轮喷气机，该涡轮喷气机包括本发明的再加热通道。

附图说明

参照附图给出的以下描述，本发明的其它特征和优点会显而易见，这些附图示出不具有限制特征的实施例。在附图中：

图1是具有补燃器的旁通涡轮喷气机的后艉的剖视图；

图2是现有技术火焰稳定器装置的半剖立体图；

图3是图2所示火焰稳定器装置的适配器部件的立体图；

图4是根据本发明的一实施例的火焰稳定器装置的分解立体图；

图5是示出图4所示火焰稳定器装置的适配器部件的外表面的立体图；

图6是图4所示火焰稳定器装置的适配器部件外表面的立体图，第二腿部定位于其上；

图7是示出安装中空部件用以吸取图4所示火焰稳定器装置中静态压力的部分立体图。

具体实施方式

图4至7示出根据本发明一实施例的火焰稳定器装置100的构件。如图4所示，火焰稳定器装置100包括紧固板110、臂120、隔热罩130、燃烧器环部紧固支承件140、通风管150、管状燃料喷射器160以及中空压力消除部件170，该臂呈槽的形式并且限定空腔121，而该隔热罩用于紧固在臂120的空腔121中。

紧固板110用于借助四个螺母和螺栓组件(在图4中未示出)紧固于补燃器旁通涡轮喷气机的外部环形后艉壳体的内部壁，例如紧固于图1所示涡轮喷气机的外部壳体2，这些螺母和螺栓组件通过形成在板110中的孔111。板110还具有孔洞112和两个凹部113，该孔用于供燃料喷射器160通过，而两个凹部形成在该板的内表面110a中用以接纳平头螺栓(在图4中未示出)的头部，从而用于紧固燃料喷射管的头部。

由诸如钛之类金属材料制成的紧固板110具有第一腿部114，该第一腿部与该紧固板一体地形成并且从该板的外表面110b延伸(图5和6)。板110还具有第二腿部115，该第二腿部以可释放和可调节的方式装配于该板。

在本文描述的实施例中，背设在板110的外表面110b中的壳体116接纳第二腿部115的紧固基部1150。因此，可拆除第二腿部115能在不干扰流动的情形下安装在板110上。基部1150包括孔1151，该孔用于供其中一个螺栓通过，该螺栓用于将该板紧固于外部壳体，且该螺栓还用于将第二腿部115紧固于板110。孔1151将尺寸设定为相对于通过该孔的螺栓有间隙。该间隙使得能够调节第二腿部115紧固在板110上的位置，以适应臂120形状上的可能变化。于是，甚至在臂120的形状和/或尺寸适度变化的情形下，亦无需对紧固板110进行适应性加工。在本文描述的实施例中，可拆除腿部115还包括加强件1152。第一腿部114在该示例中还包括加强件1140，该加强件从板110的外表面110b延伸。

臂120较佳地由陶瓷基质复合(cmc)材料、即热结构复合材料制成，该热结构复合材料包括由诸如碳纤维或碳化硅(sic)纤维之类耐火纤维制成的强化材料，并利用诸如sic基质之类至少部分地是陶瓷的基质致密化。cmc材料的示例是c/sic复合材料(碳纤维强化材料和碳化硅基质)、c/c-sic复合材料(碳纤维强化材料和既包括通常更接近纤维的碳相又包括碳化硅相的基质)、sic/sic复合材料(两者均由碳化硅制成的强化纤维和基质)以及氧化物/氧化物复合材料(两者均由氧化物制成的强化纤维和基质)。

臂120由螺母－螺栓或铆钉类型的紧固构件(图4中未示出)在两个位点处紧固于第一腿部114的外部部分，这些紧固构件通过分别存在于臂120的壁1210和第一腿部114中的孔1211和1140。臂120也由螺母－螺栓或铆钉类型的紧固构件(图4中未示出)在一个位点处紧固于第二可拆除臂115的外部部分，这些紧固构件通过形成在臂120的壁1220中的孔1221和形成在第二腿部115中的孔1153。

隔热罩130也较佳地由cmc复合材料制成。该隔热罩由螺母－螺栓或铆钉类型的四个紧固构件(在图4中未示出)紧固在臂120的空腔121中，这些紧固构件通过分别形成在臂120的壁1210和1220中的孔1212和1222并且通过分别形成在隔热罩130的壁1310和1320中的孔1311和1321(图4)。

用于燃烧器环部的紧固支承件140由金属材料制成。在本文描述的实施例中，支承件140由经折叠和焊接的金属板制成。支承件140包括两个紧固突部141和142，这两个紧固突部用于分别紧固于燃烧器环部的内部部分和外部部分，且每个紧固突部141和142均包括用于供螺栓型紧固构件通过的相应孔1410、1420。支承件140还包括孔洞1400，该孔洞用于供通风管150通过并且保持该通风管。用于燃烧器环部的紧固支承件140由紧固构件(图4中未示出)在两个位点处紧固于第一腿部114的内部部分，这些紧固构件通过分别存在于支承件140的分支143和第一腿部114中的孔1430和1440。支承件140也由紧固构件(图4中未示出)在一个位点处紧固于可拆除第二臂115的内部部分，这些紧固构件通过形成在支承件140的分支144中的孔1440和形成在第二腿部115中的孔1153。

中空压力消除部件170由金属材料制成。在本文描述的实施例中，部件170包括封壳171，该封壳具有椭圆形形状的截面并且限定内部空腔172(图4和7)。内部空腔172与部件170的底部端部170a齐平地由所紧固的端壁173闭合，且空腔172与部件170的顶部端部170b齐平地打开。部件170还在该部件的底部端部附近包括孔口1710。部件170用于使得次级空气流中的静态压力能被消除，而这之前经由腿部中的空腔来进行，例如上文针对图3中示出的现有技术火焰稳定器装置的适配器部件84的腿部841和842所描述的。部件170的打开顶部端部170b例如通过焊接在椭圆形孔口116处紧固于紧固板110的外表面110b，该椭圆形孔口116与部件170的截面的形状相对应(图6)。端部170b用于与孔口116协配，以将空气馈给板的内表面110a，该空气经由孔口1710从次级流中获取。