包括改善的供气装置的涡轮机燃烧室 技术领域 本发明涉及用于涡轮机的环形燃烧室， 例如， 用于飞机涡轮喷气发动机或涡轮螺 旋桨发动机的环形燃烧室。
背景技术 涡轮机通常包括安装在压缩机下游的环形燃烧室。
燃烧室被界定在装配有喷射系统的环形端壁的下游侧， 喷射系统围绕涡轮机轴线 均匀地分布并且用于将空气和燃料混合物喷射到燃烧室中。
压缩机出口畅通至容纳燃烧室的壳件中。 压缩机可以是轴向压缩机且包括与燃烧 室喷射系统基本上一致的出口， 或者可以是离心式压缩机且包括畅通至燃烧室壳件径向外 侧区域中的环形导流叶片组件出口。
燃烧室喷射系统包括可以使空气从压缩机进入的周部钻孔以及对燃料喷射头进 行对中和引导的装置。
设计喷射系统来优化燃烧室的性能， 从而减少燃料消耗量和所述燃烧室的出口处 的污染物排放量。
通常， 如果这些喷射系统内的压力损失大并且供应至这些系统的空气围绕其相应 轴线是均匀的， 则喷射系统的性能较好。 因此， 期望使这些喷射系统的上游侧的压力损失最 小从而限制对供应至燃烧室的气流有影响的整体压力损失， 并同时允许喷射系统内的压力 损失较大。
因为压缩机出口在轴向上距喷射系统一定距离， 因此来自压缩机的气流通常在到 达喷射系统时已经经受了高压损失且不均匀地分布在各个喷射系统周围。
由于离心式压缩机的出口不与燃烧室喷射系统一致且布置在这些喷射系统的径 向外侧， 这些问题是尤其敏感的。
发明内容 本发明的主要目的是提供一种简单、 经济和有效的解决方案， 来克服上述缺陷。
具体地说， 本发明的目的是在涡轮机中减少来自压缩机中的、 在该压缩机的出口 与涡轮机燃烧室的喷射系统的入口之间的气流的压力损失， 尤其是能够在不会显著增加供 应至燃烧室的气流的整体压力损失的情况下提高这些喷射系统内的压力损失。
本发明的另一目的在于使供应至燃烧室喷射系统的空气更均匀。
本发明披露了通过提供一种环形燃烧室来实现上述目的的手段， 该环形燃烧室装 配在涡轮机上且包括 ： 室端壁， 所述室端壁布置在所述燃烧室的上游端 ； 以及多个空气和 燃料喷射系统， 所述喷射系统围绕所述燃烧室的轴线沿周向分布且安装在所述室端壁上。 所述燃烧室还包括空气歧管， 上述空气歧管与各个喷射系统相结合， 所述空气歧管包括至 少一个壁和进气开口， 所述至少一个壁安装在所述室端壁上且向上游方向突出以阻碍围绕 所述燃烧室的轴线的周向气流形成， 所述进气开口形成于所述空气歧管的上游端。根据本
发明， 各个空气歧管的所述进气开口从相应喷射系统的轴线沿径向向外敞开。
根据本发明的空气歧管可以在每个喷射系统周围直接优化来自喷射系统的各个 轴线的径向外侧区域且供应至这些喷射系统的气流。
空气歧管由此可以减少施加至这些喷射系统上游侧的气流上的压力损失， 且使得 这些系统的空气供应更均匀。
其结果是改善了燃烧室的整体性能， 更具体地说提高了效率且减少了燃烧室排放 的污染物。
尤其在具有离心式压缩机的涡轮机中产生来自燃烧室喷射系统的各个轴线的径 向外侧区域的气流。从而， 将本发明应用于这种类型的涡轮机时特别有利。
优选地， 当在横向平面的投影上观察各个空气歧管的所述进气开口时， 所述开口 的在径向上位于上述切向平面外侧的部分的开口面积大于所述开口的在径向上位于切向 平面内侧的部分的开口面积， 所述横向平面与经过相应喷射系统的轴线的切向平面垂直。
该构造可以进一步优化从燃烧室喷射系统的各个轴线的径向外侧区域进入的空 气。
各个空气歧管优选地包括安装在所述室端壁上的两个壁， 所述壁向上游方向突出 且布置在相应喷射系统的两侧， 所述壁对所述燃烧室的轴线周围的周向气流形成阻碍。 在本发明的第一实施例中， 各空气歧管的两个壁面向所述空气歧管凹陷且借助各 个所述壁的两个相对端彼此连接， 从而各个空气歧管整体呈管状且包括形成所述进气开口 的上游端。
这使得围绕各个喷射系统的空气分布更均匀。
有利地， 各个空气歧管的上游端形成为使得该上游端的径向内侧部分相对于所述 空气歧管的上游端的径向外侧部分向上游方向偏移。
各个空气歧管的上游端的该径向内侧部分从而可以形成气流引导勺形部， 该勺形 部用于来自喷射系统的径向外侧区域的空气。
在本发明的第二实施例中， 燃烧室包括环形室端壁防护罩， 所述环形室端壁防护 罩布置在所述室端壁的上游侧， 且各个空气歧管的壁在形成于所述环形防护罩中的相应孔 的两侧以大致气密的方式与所述环形室端壁防护罩连接， 所述孔形成所述空气歧管的进气 开口。
上述壁可以界定如下隔间， 该隔间形成围绕各个喷射系统的室端壁和防护罩之间 的空气歧管。
优选地， 各个空气歧管的所述壁沿径向延伸， 且各个所述壁围绕所述燃烧室的轴 线形成两个连续的空气歧管的一部分。
具体地说， 该构造具有使空气歧管壁的总数最小的优点。
各个空气歧管的所述进气开口是渐缩的且沿径向向外敞开。
作为变型例， 或者作为补充特征， 所述环形防护罩可以包括径向内侧环形部分和 径向外侧环形部分， 所述进气开口形成在所述径向内侧环形部分和所述径向外侧环形部分 之间， 所述径向内侧环形部分从所述径向外侧环形部分向上游方向偏移。
在该情况下， 防护罩的形状取向为使进气开口沿径向向外。
通常， 各个喷射系统包括用于喷射器喷头的对中引导轴衬， 且各个空气歧管的至
少一部分优选地沿上游方向延伸至相应喷射系统的所述轴衬的上游端之外。
从而优化空气歧管对供应至装配在燃烧室上的喷射系统的空气进行引导的能力。
本发明还涉及包括上述类型的燃烧室的涡轮机。 附图说明 阅读下文参考附图作为非限制性实例给出的说明之后， 将更好地理解本发明的其 它细节、 优点和特征， 其中 ：
图 1 是根据本发明第一实施例的涡轮机的局部透视示意图 ；
图 1a 是图 1 的涡轮机投影到图 1 中的平面 P1 上的局部示意图 ；
图 2 是以较大的比例示出的图 1 中的涡轮机的轴向截面的局部示意图 ；
图 3 与图 1 相似， 是根据本发明第二实施例的涡轮机的视图 ；
图 3a 是图 3 的涡轮机投影到图 3 中的平面 P1 上的局部示意图 ；
图 4 是与图 3a 相似的视图， 示出了图 3 涡轮机的变型实施例。
具体实施方式
图 1 和图 2 示出了根据本发明第一实施例的涡轮机的燃烧室 10 和该燃烧室附近 的情况。
燃烧室 10 以已知方式容纳在形成于涡轮机的离心式压缩机下游侧的壳件 12 中， 压缩机的出口连接至径向散气片 14， 散气片本身在出口处连接至导流叶片组件 16， 导流叶 片组件 16 敞开至壳件 12 的径向外侧区域中。
燃烧室 10 由分别为内壁和外壁的两个大致圆筒形同轴壁 18 和 20 以及环形室端 壁 22 界定， 该环形室端壁 22 在燃烧室 10 的上游端大致沿径向延伸且其径向端连接至两个 壁 18 和 20。
燃烧室 10 的内壁 18 和外壁 20 借助内壳 24 和外壳 26 在下游侧固定至大致圆筒 形内壁 28， 内壁 28 连接至散气片 14 和外壳体 30 以界定壳件 12。
在室端壁 22 内安装有围绕燃烧室轴线 34 均匀分布的喷射系统 32。 各个喷射系统 32 具体地包括对中引导轴衬 36 和进气孔 42， 对中引导轴衬 36 用于对燃料喷射器 40 的喷 头 38 进行对中和引导， 进气孔 42 绕喷射系统的中心线 44 设置。
各个喷射系统 32 的轴衬 36 用于将相应的喷射器喷头 38 对准在喷射系统的轴线 44 上。此外， 喷射系统 32 构造得使喷射器喷头 38 的预定径向和轴向间隙能够考虑到可使 喷射器 40 与燃烧室 10 之间发生相对移位的任何膨胀差异。
在操作期间， 来自离心式压缩机的气流 46 经由导流叶片组件 16 喷射到壳件 12 中。
到达壳件 12 的径向外侧区域处的气流 46 在该壳件 12 中整体分成三个部分。
第一部分气流 48 沿着燃烧室 10 的外壁 20 向下游方向流动并且部分地穿过形成 于外壁 20 中的孔 50 进入燃烧室 10。
第二部分气流 52 沿着燃烧室 10 的内壁 18 向下游方向流动并且部分地穿过形成 于内壁 18 中的孔 54 进入燃烧室 10。
最后， 第三部分气流 56 供应至燃烧室 10 的喷射系统 32。根据本发明的第一实施例的燃烧室 10 配有多个空气歧管 58( 在图 1 和图 2 中可 以看到其中的一个空气歧管 )。
各个空气歧管 58 包括两个相似的壁 60 和 62( 图 1)， 壁 60 和 62 绕相应的喷射系 统 32 弯曲并且面向该喷射系统 32 凹陷， 并且各空气歧管 58 的相应下游端安装在室端壁 22 上。
在所示的实施例中， 各个空气歧管 58 的两个壁 60 和 62 分别包括两个相对端部 60a、 60b 和 62a、 62b， 这两个壁 60 和 62 借助这些端部彼此连接， 从而各个空气歧管 58 整体 呈管形。
空气歧管 58 均具有界定进气开口 64 的上游端， 来自导流叶片组件 16 的空气 56 可以穿过该进气开口 64 到达喷射系统 32 的进气孔 42。
各个空气歧管 58 的两个壁 60、 62 相对于相应喷射系统的轴线 44 在上游侧被斜截 成倾斜面， 从而使各个空气歧管 58 的进气开口 64 面向导流叶片组件 16 的出口敞开， 换句 话说进气开口 64 从上述喷射系统的轴线 44 沿径向向外敞开， 以促进空气从该导流叶片组 件 16 进入空气歧管 58 中。
因此， 各个空气歧管 58 的上游边缘的径向内部 66 相对于该上游边缘的外部 68 向 上游方向偏移。 如图 1a 所示， 当在图 1 中的横向平面 P1 内的投影观察各个进气开口 64 时， 开口 64 的在径向上位于切向平面 P2 外侧的部分的开口面积 S 1 大于所述开口 64 的在径向上位 于切向平面 P2 内侧的部分的开口面积 S2， 其中， 横向平面 P1 与穿过喷射系统 32 的轴线 44 的切向平面 P2 垂直。
如图 2 所示， 各个空气歧管 58 的上游边缘的径向内部 66 沿上游方向延伸至相应 喷射器喷头 38 的对中引导轴衬 36 的上游端之外。从而， 该径向内部 66 形成了特别有效的 凹部来引导来自导流叶片组件 16 的气流。
各个空气歧管 58 的进气开口 64 相对于相应喷射系统的轴线 44 的倾角具体限定 为不妨碍相应喷射器喷头 38 在操作期间以及组装和拆卸喷射器 40 期间的轴向和径向位 移。
因此， 形成于进气开口 64 与轴线 44 之间的角度 α( 图 2) 通常在大约 40 度与 80 度之间。
在图 1 和图 2 所示的实施例中， 各个空气歧管 58 的两个壁 60 和 62 在下游端固定 在环形部分 70 上， 环形部分 70 有时被称为停止盘且固定至室端壁 22 而且包括环形端板 72 和环形缘部 74， 环形端板 72 绕相应喷射系统 32 的轴线 44 沿径向延伸， 环形缘部 74 从停止 盘 70 的环形端板 72 的内周沿着轴线 44 延伸。
壁 60 和 62 附接至停止盘 70 例如可以通过焊接来实现， 使得壁 60 和 62 是停止盘 70 的环形缘部 74 的延伸部。
以原本已知的方式， 停止盘 70 能够通过停止盘的环形端板 72 与环形端板 76 的协 作而沿径向遮挡喷射系统 32， 环形端板 76 固定至喷射系统 32 并且安装成在形成于室端壁 32 与停止盘 70 的环形端板 72 之间的环形凹槽沿径向滑动。
通常空气歧管 58 能围绕各个喷射系统 32 引导来自导流叶片组件 16 的空气， 这减 少了这些喷射系统上游侧的压力损失并且改善了供应至这些喷射系统的空气的均匀性。 为
了实现上述效果， 空气歧管 58 的显著特性在于 ： 各个空气歧管阻碍了两个相邻喷射系统之 间沿着室端壁 22 的周向气流。
作为变型例， 各个歧管还可以被穿过相应喷射器喷头 38 的切向平面斜截。当这种 空气歧管所保持的空气引导水平足够高时， 该构造可以提供节省质量的优点。
此外， 在不脱离本发明范围的情况下， 可以将各个空气歧管 58 制成单个构件。
图 3 示出本发明的第二实施例， 其中燃烧室 10 的端壁 22 配有布置在该室端壁 22 上游的环形防护罩 78。
防护罩 78 包括连续的径向内侧环形部分 80， 该环形部分 80 的边缘 82 连接地固定 至燃烧室 10 的室端壁 22 的内缘部 84 以及燃烧室 10 的内壁 18 的上游边缘 86。
防护罩 78 还包括面对各个喷射系统 32 形成的进气开口 88， 进气开口 88 向外延伸 远至防护罩 78 的径向外端， 从而该防护罩的径向外边缘 90 在各个进气开口 88 处分叉。该 防护罩的该外边缘 90 连接地固定至燃烧室 10 的室端壁 22 的外缘部 92 以及燃烧室 10 的 外壁 20 的上游边缘 94。
如图 3a 所示， 当在横向平面 P1 的投影中观察各个进气开口 88 时， 开口 88 的在径 向上位于切向平面 P2 外侧的部分的开口面积 S1 大于开口 88 的在径向上位于切向平面 P2 内侧的部分的开口面积 S2， 其中横向平面 P1 与穿过喷射系统 32 的轴线 44 的切向平面 P2 垂直。 因此， 进气开 88 相对于各个喷射系统 32 的轴线 44 沿径向向外敞开， 这有助于将 来自导流叶片组件 16 的气流 56 供应至喷射系统 32。
在图 3 所示的实例中， 防护罩 78 的进气开口 88 是渐缩的。
作为变型例， 各个进气开口 88 可以以轴线 95 为中心， 轴线 95 包含于经过相应喷 射系统的轴线 44 和燃烧室的轴线 34 的平面内， 所述轴线 95 相对于喷射系统的所述轴线 44 沿径向向外偏移或相对于所述轴线 44 倾斜。图 4 示出了在上述横向平面 P1 的投影中看到 的这种类型的开口 88。
在所有情况下， 进气开口 88 满足相对于在切向平面 P2 的两侧限定的开口面积 S1 和 S2 的上述特性。
还应注意到， 各进气开口 88 在防护罩 78 的径向外侧部分 102 与该防护罩的上述 径向内侧环形部分 80 之间延伸， 该径向内侧部分 80 从上述径向外侧部分 102 向上游方向 偏移。
此外， 在本发明的第二实施例中， 燃烧室 10 的端壁 22 与设置在各个喷射系统 32 和相应开口 88 的两侧的一对歧管壁 96 和 98 配合， 如图 3 所示。这些歧管壁 96 和 98 是平 的， 从室端壁 22 向上游方向突出， 并沿着经过燃烧室的轴线 34 的各个平面延伸。
各个歧管壁 96 和 98 例如通过焊接或螺栓固定连接至、 实际上封闭至室端壁 22 和 防护罩 78。
以这种方式， 各对壁 96 和 98 界定了室端壁 22 与防护罩 78 之间的隔间。该隔间 形成了功能与本发明的第一实施例的空气歧管 58 相似的空气歧管 100。具体地说， 该空气 歧管 100 可以通过防止在两个相邻喷射系统之间沿室端壁 22 产生任何轴向气流来引导各 个喷射系统 32 周围的空气。
作为变型例， 各个壁 96 和 98 可以绕相应喷射系统 32 弯曲， 即面向喷射系统 32 凹
陷。
作为另一变型例， 可以在两个相邻喷射系统 32 之间仅具有单个空气歧管壁， 从而 每个歧管壁均参与形成两个相邻的空气歧管。