火焰穩定器裝置的制作方法

背景技術：

本發明涉及旁通渦輪噴氣機的領域，并且更具體地涉及此種噴氣機的補燃器裝置。

在具有補燃器的旁通渦輪噴氣機中，空氣流首先由低壓力壓縮機吸入，且該旁通渦輪噴氣機具有圖1中所示類型的后艉。空氣流的第一部分在低壓力壓縮機的出口處饋給高壓力壓縮機，而第二部分通入到第一通道1中，該第一通道限定在外部環形殼體2和第一內部環形殼體3之間。由高壓力壓縮機壓縮的空氣流饋給燃燒腔室，該燃燒腔室進而將燃燒氣體饋送至高壓渦輪機，接著是低壓力渦輪機，該低壓力渦輪機具有出口，該出口經過第二通道4，該第二通道限定在第一內部環形殼體3(或匯流板)和第二內部環形殼體5(或尾椎管)之間。饋給第二通道4的燃燒氣體處于高溫下并且稱為“初級”流(或熱流)。饋給第一通道1的空氣所表現的溫度基本上低于初級流的溫度，并且稱為“次級”流(或冷流)。

在渦輪機的出口下游，可通過將附加量的燃料注入到初級和次級流中來增大推力，且燃料在補燃器通道內燃燒。此種系統主要包括稱為“火焰穩定器”的一組裝置8和燃燒器環部6。燃燒器環部6由火焰穩定器8承載并且在匯流板3附近位于次級流中。

一部分注入經由燃燒器環部6發生，該燃燒器環部用于以均勻的方式注入燃料的一部分并且使得火焰穩定。

火焰穩定器裝置8的結構在圖2和3中示出。在文獻us2011/0138773中描述的火焰穩定器8包括臂80、通風管81、管狀燃料噴射器82以及隔熱罩83，該臂呈通道截面槽(該截面可以是v形或u形)的形式，該槽的腹板相對于氣體流動方向面向上游，而該隔熱罩呈弧形金屬板的形式，該弧形金屬板使得其凹入側部面向下游。

火焰穩定器裝置8還具有適配器部件84(圖3)，該適配器部件包括基部或板840、第一緊固支承件843以及引導構件844，兩個緊固腿部841和842從該基部或板延伸，該第一緊固支承件843用于緊固燃燒器環部6的外部部分，并且與兩個腿部841和842的中心分支齊平地在這兩個腿部之間延伸，而引導構件具有兩個孔洞8440和8441，燃料噴射器82和通風管81分別通過這兩個孔洞，且該燃燒噴射器和通風管安裝在腿部841和842上，且該引導構件844還具有第二緊固支承件845，該第二緊固支承件用于緊固燃燒器環部的內部部分并且包括孔洞8442，緊固裝置(在圖2中未示出)通過該孔洞，用以緊固燃燒器環部6的內部部分。

適配器部件84用于將臂定位并緊固在流動通道中，基部840緊固于外部殼體2的內部壁(圖1)，而臂80經由存在于緊固突部中的緊固孔洞8410和8420以及存在于臂80中的孔洞801由鉚釘或螺栓類型的緊固裝置緊固于腿部841和842。

除了定位和保持臂80以外，適配器部件84執行若干其它功能，即：

經由兩個腿部841和842來消除次級空氣流的靜態壓力，每個臂均使得其內部由中空空腔841a和842a構成，該中空空腔引導到形成在基部840中的頂部空腔840a中，在腿部841和842的每個的底部部分中設有消壓孔口孔(takeofforifice)8410、8420，以將空氣饋給空腔840a；

經由第一和第二緊固支承件843和845來緊固燃燒器環部；以及

借助引導構件844來引導通風管。

然而，所有這些功能需要形狀復雜且制造昂貴的適配器部件。

此外，借助適配器部件來定位和緊固臂并不是產業化的，這要求生產每一個用于匹配和接合的零件。

最后，另一缺點在于，至少用于燃燒器環部的板、緊固突部以及第一緊固支承件例如一體地形成在通過鑄造獲得的同一金屬材料件中。由于適配器部件延伸為靠近高溫下的熱源(熱流)，因而該適配器部件還需要由耐受高溫的金屬材料制成，因此這是昂貴的。

發明目的和內容

本發明的目的是通過提供一種用于渦輪噴氣機的再加熱通道的火焰穩定器裝置來解決現有技術的缺點，該裝置包括呈槽形式的臂和隔熱罩，該臂限定空腔，而隔熱罩緊固在臂的空腔中，該裝置的特征在于，該裝置進一步包括緊固板，該緊固板包括第一腿部和第二腿部，該第一腿部與緊固板一體地形成，而該第二腿部可拆除地安裝在所述板上，且臂經由緊固構件緊固于第一和第二腿部。

在本發明的火焰穩定器中，臂由如下部件定位和緊固，該部件具有與現有技術適配器部件相比顯著地簡化的形狀。本發明的裝置的緊固板具有僅僅一個與該緊固板一體地形成的腿部，該第一腿部用于吸收由于流動施加在臂上的大部分力。

此外，由于第二腿部可拆除地安裝在緊固板上，可調節該第二腿部在板上的位置，以適應臂形狀的可能變化。因此，甚至在臂的形狀和/或尺寸適度變化的情形下，無需對緊固板進行適應性加工。因此，降低制造本發明緊固板的成本。

在本發明的火焰穩定器裝置的第一方面中，第一和第二腿部是實心的，該裝置進一步包括中空部件，該中空部件用于消除靜態壓力并且緊固于緊固板。將消除靜態壓力的功能移至板外部的構件用于進一步簡化制造板，因為不再存在任何對板的臂中形成內部空腔的需要。由于中空部件僅僅用于從次級流中消除靜態壓力，因而該中空部件在設計上可能是極其簡單的，由此使得制造成本不高。

在本發明的火焰穩定器裝置的第二方面中，該火焰穩定器裝置進一步包括燃燒器環部支承件，該燃燒器環部支承件緊固于第一和第二腿部的內部部分。再一次，用于由現有技術火焰穩定器裝置中的適配器板執行的支承燃燒器環部的功能現在本發明裝置中由如下步驟執行：該部件位于板的外部，以簡化并降低制造本發明火焰穩定器裝置的成本。燃燒器環部支承件具有兩個緊固突部。

在本發明的火焰穩定器裝置的第三方面中，燃燒器環部支承件由一塊金屬片構成，由此可由成本不高并且易于加工的材料來制造環部支承件。確切地說，燃燒器環部支承件可由進行有限次折疊的金屬片支承，由此進一步降低該燃燒器環部支承件的制造成本。

在本發明的火焰穩定器裝置的第四方面中，該板具有殼體，該殼體在所述板的表面下方形成凹部，該第二腿部的緊固基部保持在所述殼體中。因此，可在并不干擾流動的情形下將第二臂裝配于板，該第二腿部的緊固基部遮掩在形成于板的表面中的殼體內。

在本發明的火焰穩定器裝置的第五方面中，緊固板由鈦制成，該鈦適合于耐受緊固板所遭受的溫度。鈦是與能夠耐受高溫的其它金屬材料相比較不昂貴的材料。鈦的使用是可能的，因為用于本發明火焰穩定器裝置的緊固板僅僅存在于次級流中，并且相距初級流(熱流)有相當遠的距離。鈦無法用于制造現有技術適配器部件，因為該部件的一部分極其靠近初級流。

在本發明的火焰穩定器裝置的第六方面中，該火焰穩定器裝置進一步包括加強件，該加強件在緊固板的表面和第一腿部之間延伸，以強化腿部耐受由流動所產生的力的能力。

本發明還提供渦輪噴氣機再加熱通道，該渦輪噴氣機再加熱通道包括本發明的至少一個火焰穩定器裝置。

本發明還提供渦輪噴氣機，該渦輪噴氣機包括本發明的再加熱通道。

附圖說明

參照附圖給出的以下描述，本發明的其它特征和優點會顯而易見，這些附圖示出不具有限制特征的實施例。在附圖中：

圖1是具有補燃器的旁通渦輪噴氣機的后艉的剖視圖；

圖2是現有技術火焰穩定器裝置的半剖立體圖；

圖3是圖2所示火焰穩定器裝置的適配器部件的立體圖；

圖4是根據本發明的一實施例的火焰穩定器裝置的分解立體圖；

圖5是示出圖4所示火焰穩定器裝置的適配器部件的外表面的立體圖；

圖6是圖4所示火焰穩定器裝置的適配器部件外表面的立體圖，第二腿部定位于其上；

圖7是示出安裝中空部件用以吸取圖4所示火焰穩定器裝置中靜態壓力的部分立體圖。

具體實施方式

圖4至7示出根據本發明一實施例的火焰穩定器裝置100的構件。如圖4所示，火焰穩定器裝置100包括緊固板110、臂120、隔熱罩130、燃燒器環部緊固支承件140、通風管150、管狀燃料噴射器160以及中空壓力消除部件170，該臂呈槽的形式并且限定空腔121，而該隔熱罩用于緊固在臂120的空腔121中。

緊固板110用于借助四個螺母和螺栓組件(在圖4中未示出)緊固于補燃器旁通渦輪噴氣機的外部環形后艉殼體的內部壁，例如緊固于圖1所示渦輪噴氣機的外部殼體2，這些螺母和螺栓組件通過形成在板110中的孔111。板110還具有孔洞112和兩個凹部113，該孔用于供燃料噴射器160通過，而兩個凹部形成在該板的內表面110a中用以接納平頭螺栓(在圖4中未示出)的頭部，從而用于緊固燃料噴射管的頭部。

由諸如鈦之類金屬材料制成的緊固板110具有第一腿部114，該第一腿部與該緊固板一體地形成并且從該板的外表面110b延伸(圖5和6)。板110還具有第二腿部115，該第二腿部以可釋放和可調節的方式裝配于該板。

在本文描述的實施例中，背設在板110的外表面110b中的殼體116接納第二腿部115的緊固基部1150。因此，可拆除第二腿部115能在不干擾流動的情形下安裝在板110上。基部1150包括孔1151，該孔用于供其中一個螺栓通過，該螺栓用于將該板緊固于外部殼體，且該螺栓還用于將第二腿部115緊固于板110。孔1151將尺寸設定為相對于通過該孔的螺栓有間隙。該間隙使得能夠調節第二腿部115緊固在板110上的位置，以適應臂120形狀上的可能變化。于是，甚至在臂120的形狀和/或尺寸適度變化的情形下，亦無需對緊固板110進行適應性加工。在本文描述的實施例中，可拆除腿部115還包括加強件1152。第一腿部114在該示例中還包括加強件1140，該加強件從板110的外表面110b延伸。

臂120較佳地由陶瓷基質復合(cmc)材料、即熱結構復合材料制成，該熱結構復合材料包括由諸如碳纖維或碳化硅(sic)纖維之類耐火纖維制成的強化材料，并利用諸如sic基質之類至少部分地是陶瓷的基質致密化。cmc材料的示例是c/sic復合材料(碳纖維強化材料和碳化硅基質)、c/c-sic復合材料(碳纖維強化材料和既包括通常更接近纖維的碳相又包括碳化硅相的基質)、sic/sic復合材料(兩者均由碳化硅制成的強化纖維和基質)以及氧化物/氧化物復合材料(兩者均由氧化物制成的強化纖維和基質)。

臂120由螺母－螺栓或鉚釘類型的緊固構件(圖4中未示出)在兩個位點處緊固于第一腿部114的外部部分，這些緊固構件通過分別存在于臂120的壁1210和第一腿部114中的孔1211和1140。臂120也由螺母－螺栓或鉚釘類型的緊固構件(圖4中未示出)在一個位點處緊固于第二可拆除臂115的外部部分，這些緊固構件通過形成在臂120的壁1220中的孔1221和形成在第二腿部115中的孔1153。

隔熱罩130也較佳地由cmc復合材料制成。該隔熱罩由螺母－螺栓或鉚釘類型的四個緊固構件(在圖4中未示出)緊固在臂120的空腔121中，這些緊固構件通過分別形成在臂120的壁1210和1220中的孔1212和1222并且通過分別形成在隔熱罩130的壁1310和1320中的孔1311和1321(圖4)。

用于燃燒器環部的緊固支承件140由金屬材料制成。在本文描述的實施例中，支承件140由經折疊和焊接的金屬板制成。支承件140包括兩個緊固突部141和142，這兩個緊固突部用于分別緊固于燃燒器環部的內部部分和外部部分，且每個緊固突部141和142均包括用于供螺栓型緊固構件通過的相應孔1410、1420。支承件140還包括孔洞1400，該孔洞用于供通風管150通過并且保持該通風管。用于燃燒器環部的緊固支承件140由緊固構件(圖4中未示出)在兩個位點處緊固于第一腿部114的內部部分，這些緊固構件通過分別存在于支承件140的分支143和第一腿部114中的孔1430和1440。支承件140也由緊固構件(圖4中未示出)在一個位點處緊固于可拆除第二臂115的內部部分，這些緊固構件通過形成在支承件140的分支144中的孔1440和形成在第二腿部115中的孔1153。

中空壓力消除部件170由金屬材料制成。在本文描述的實施例中，部件170包括封殼171，該封殼具有橢圓形形狀的截面并且限定內部空腔172(圖4和7)。內部空腔172與部件170的底部端部170a齊平地由所緊固的端壁173閉合，且空腔172與部件170的頂部端部170b齊平地打開。部件170還在該部件的底部端部附近包括孔口1710。部件170用于使得次級空氣流中的靜態壓力能被消除，而這之前經由腿部中的空腔來進行，例如上文針對圖3中示出的現有技術火焰穩定器裝置的適配器部件84的腿部841和842所描述的。部件170的打開頂部端部170b例如通過焊接在橢圓形孔口116處緊固于緊固板110的外表面110b，該橢圓形孔口116與部件170的截面的形狀相對應(圖6)。端部170b用于與孔口116協配，以將空氣饋給板的內表面110a，該空氣經由孔口1710從次級流中獲取。