燃气轮机的制作方法

1.本发明属于航空发动机的技术领域，尤其涉及一种燃气轮机。


背景技术：

2.燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。其内部的主燃烧室是三大部件之一，用来将燃油中的化学能转变为热能，将压气机增压后的高压空气加热到涡轮前允许温度，以便进入排气装置内膨胀作功。主燃烧室一般可分为单管燃烧室、环管燃烧室和环形燃烧室等。
3.燃油总管是主燃烧室的重要组成部分，用于向燃烧室火焰筒提供充分雾化的燃油，保证燃烧室可靠点火和稳定工作。实践证明，起动状态燃油总管喷嘴流量和燃油的雾化质量是影响点火边界的主要因素；长时工作状态燃油总管流量分布均匀性是影响燃烧室出口温度分布的主要因素。因此在设计过程中需要保证发动机起动状态(低状态)燃油总管喷嘴的供油量、雾化质量和发动机长时工作状态(高状态)燃油总管的流量分布均匀性。
4.现有技术中的供油方式采用的是周向均匀油管的方式向主燃烧室供油，缺点是，在发动机高空再起动阶段，燃烧室空气流量和燃油流量较小时，燃烧室的头部达不到足够的油气比，点火难度较大，导致空中起动边界较窄，发动机的燃油控制规律调整的裕度较小，并且，为辅助拓宽燃烧室点火边界，对主燃烧室点火系统进行调整，采用高能量高频率点火装置和配套电嘴电缆，由于点火装置能量提高会影响点火系统寿命减半(需频繁维修或更换)，且，使用效果不高，降低了燃气轮机的使用效率。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供的燃气轮机，解决现有技术中的结构由于采用周向均匀油管供油的方式，致使燃气轮机使用效率较低的技术问题。
6.提供一种燃气轮机，燃气轮机包括主燃烧室，所述主燃烧室设置有输送燃油的周向分级供油的燃油总管结构，所述燃油总管结构用于以拓宽燃烧室点火边界，调整燃烧室头部局部油气比和燃油雾化质量，提高发动机的起动边界。
7.本发明的有益效果：
8.通过周向分级供油的燃油总管结构，拓宽燃烧室点火边界，调整燃烧室头部局部油气比和燃油雾化质量，从而提高主燃烧室的点火效率。
附图说明
9.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
10.图1为周向分级供油的燃油总管的结构示意图；
11.图2为调节组件的主视剖视图；
12.图3为底座的装配示意图；
13.图4为柱塞的主视剖视图。
具体实施方式
14.下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
15.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本发明，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
17.本发明提供的燃气轮机，燃气轮机包括主燃烧室，如图1所示，主燃烧室设置有输送燃油的周向分级供油的燃油总管结构，燃油总管结构用于以拓宽燃烧室点火边界，调整燃烧室头部局部油气比和燃油雾化质量，提高发动机的起动边界，具体的为：周向分级供油的燃油总管结构包括调节组件、延迟供油总管半环2和正常供油总管半环3，延迟供油总管半环2上设置有延迟供油半环分管5，正常供油总管半环3上设置有正常供油半环分管6和进油口4，延迟供油半环分管5和正常供油半环分管6与主燃烧室内对应的喷嘴连接，其中：
18.正常供油总管半环3通过调节组件以可调燃油流和压力的方式与延迟供油总管半环2连通，在发动机处于初始工作状态下，正常供油总管半环3向主燃烧室进行供油，在发动机工况发生变化且转为高速转动时，且调节组件作用下，延迟供油总管半环2和正常供油总管半环3连通，由延迟供油半环分管5和正常供油半环分管6共同向主燃烧室供油。
19.作为本案所提供的具体实施方式，调节组件、延迟供油总管半环2和正常供油总管半环3所形成供油油路为非连续的供油油路，在发动机工况发生变化且转为高速转动时，进油口4供油压力增大，驱动调节组件动作，使延迟供油总管半环2和正常供油总管半环3连通。非连续的供油油路在发动机工况发生变换时，较快的感知油压的变化，从而更快的将油压的变换传递至调节组件，以驱动调节组件动作。
20.作为本案所提供的具体实施方式，如图2所示，调节组件包括活门壳体7、柱塞9和弹簧组件，活门壳体7的两端分别设置有进口14和出口15，柱塞9设置在活门壳体7内，柱塞9预设位置处设置第一孔921，弹簧组件一端与活门壳体7的内壁连接，且在近邻出口15位置处，另一端与柱塞9连接，其中：
21.在发动机处于初始工作状态下，进入进油口4的油压较低，在弹簧组件的作用下，柱塞9密封进口14，延迟供油总管半环2和正常供油总管半环3不连通，由正常供油总管半环3进行供油；
22.在发动机工况发生变化且转为高速转动时，进入进油口4的油压增大，弹簧组件被压缩，柱塞9与进口14解除密封状态，燃油从第一孔921进入柱塞9内，并经出口15流入延迟供油总管半环2内。在燃油总管上设置开启活门，使总管在发动机低转速时局部供油，提高局部供油压差，保证局部燃油雾化质量；在发动机高转速时全环供油，既保证燃油雾化质量又保证周向供油均匀性，可同时满足点火性能和温度场需求吗，并且该结构与传统燃油总管的相比，增加了使周向供油分级的调节组件，发动机低转速时，调节组件不开启，仅电嘴附近喷嘴供油；高转速时，调节组件开启后全环供油，实现低状态周向局部供油、高状态全环供油的目标。该结构具有零件加工简单、成本低的特点，不仅不影响高状态对燃油总管供油均匀性的需求，还可以提高低状态燃油雾化质量，使油珠直径降低37％，雾锥角增大50％。
23.进一步的，如图4所示，柱塞9在进口14至出口15的方向上设置有锥形结构的密封部91、过油部92和安装部93，活门壳体7的内壁与过油部92对应位置设置有环槽，其中：
24.密封部91外表面设置有密封橡胶8，用以发动机在初始状态下密封进口14；
25.过油部92以中空结构设置且在周向设置有第一孔921，过油部92与环槽形成有集油的环腔，当供油压力大于预设值时，燃油进入环腔，并通过第一孔921进入过油部92内；
26.安装部93以中空且两端开口的结构设置，且，以间隙配的方式安装在活门壳体7的内，以确保环腔内的燃油仅能通过第一孔921进入柱塞9内，且通过过油部92供油；安装部93朝向进口14的开口端安装有调整垫片10；
27.弹簧组件的一端穿过过油部92、调整垫片10和安装部93与密封部91连接，调整垫片10中央区域设置有孔。
28.上述中的弹簧组件包括弹簧11、底座12和卡簧13，底座12中央区域设置第二孔121，其中：
29.在活门壳体7上且近邻出口15的位置处安装有卡簧13，卡簧13用以支撑底座12，且，底座12部分嵌入活门壳体7内，在卡簧13和活门壳体7的作用下，对底座12在活门壳体7轴向进行限位，弹簧11抵制在底座12顶面和调整垫片10的底面之间，在发动机处于不同工况时，随燃油压力的变化，且在弹簧11作用下，驱动柱塞9沿活门壳体7轴向往复运动。
30.进一步的，如图3所示，为了方便拆卸或更换零部件，活门壳体7的内壁上且在近邻卡簧13的位置处设置有第一豁口200，并且，在底座12上对应的设置有第二豁口100，两个豁口的配合对底座12在向上方的移动进行限位(以附图2的放置方向作为参考)，卡簧13用以支撑底座12，对底座12向下移动进行限位，在更换零部件时，将卡簧13缩紧即可完成零部件的更换。
31.整体技术效果：
32.1、对弹簧13不同信号的选取，可得到不同需求的开启压力，得到不同的局部供油质量，并且，可以根据点火电嘴的位置调整柱塞的位置，实现在分级供油的状态下点火电嘴附近燃油雾化质量提高；
33.2、仅需更改延迟供油喷嘴和正常供油喷嘴的喷口尺寸，就可以得到高状态燃油就
均匀分布的喷嘴，不会增加额外的加工成本；
34.3、在结构上，周向分级供油的燃油总管与传统燃油总管仅相差一个活门壳体，对发动机外部管路和附件系统的设计和装配无影响。
35.相对于现有技术中均匀分布的供油方式，现有技术结构的点火边界是固定的，不可调，致使发动机起动包线较窄。本发明将把燃油总管分成两个半环，第一为正常供油总管半环3，能够满足及时供油，及时供油的油压和流量较大，为主燃烧室的点火提供有利条件，随着发动机转速增大，通过调节组件，延迟了延迟供油总管半环2的打开，最终实现全环供油，全环供油提高燃油流量供应的均匀性，满足燃烧室出口温度场的要求，因此，本发明不但满足燃烧室点火的需求，而且保证燃烧室出口温度场的均匀性，从而提高发动机稳定工作的边界。
36.进一步的，安装部93在竖直方向上至少包括弹簧11三分之二的长度，保证弹簧13在竖直方向的力传递的稳定性。
37.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种燃气轮机，燃气轮机包括主燃烧室，其特征在于，所述主燃烧室设置有输送燃油的周向分级供油的燃油总管结构，所述燃油总管结构用于以拓宽燃烧室点火边界，调整燃烧室头部局部油气比和燃油雾化质量，提高发动机的起动边界。2.根据权利要求1所述的燃气轮机，其特征在于，所述周向分级供油的燃油总管结构包括调节组件、延迟供油总管半环(2)和正常供油总管半环(3)，所述延迟供油总管半环(2)上设置有延迟供油半环分管(5)，所述正常供油总管半环(3)上设置有正常供油半环分管(6)和进油口(4)，所述延迟供油半环分管(5)和正常供油半环分管(6)与主燃烧室内对应的喷嘴连接，其中：所述正常供油总管半环(3)通过所述调节组件以可调燃油流和压力的方式与延迟供油总管半环(2)连通，在发动机处于初始工作状态下，正常供油总管半环(3)向主燃烧室进行供油，在发动机工况发生变化且转为高速转动时，且所述调节组件作用下，延迟供油总管半环(2)和正常供油总管半环(3)连通，由延迟供油半环分管(5)和正常供油半环分管(6)共同向主燃烧室供油。3.根据权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，所述调节组件、延迟供油总管半环(2)和正常供油总管半环(3)所形成供油油路为非连续的供油油路，在发动机工况发生变化且转为高速转动时，所述进油口(4)供油压力增大，驱动调节组件动作，使延迟供油总管半环(2)和正常供油总管半环(3)连通。4.根据权利要求2所述的燃气轮机，其特征在于，所述调节组件包括活门壳体(7)、柱塞(9)和弹簧组件，所述活门壳体(7)的两端分别设置有进口(14)和出口(15)，所述柱塞(9)设置在所述活门壳体(7)内，所述柱塞(9)预设位置处设置第一孔(921)，所述弹簧组件一端与活门壳体(7)的内壁连接，且在近邻所述出口(15)位置处，另一端与所述柱塞(9)连接，其中：在发动机处于初始工作状态下，进入所述进油口(4)的油压较低，在所述弹簧组件的作用下，所述柱塞(9)密封所述进口(14)，延迟供油总管半环(2)和正常供油总管半环(3)不连通，由正常供油总管半环(3)进行供油；在发动机工况发生变化且转为高速转动时，进入所述进油口(4)的油压增大，所述弹簧组件被压缩，所述柱塞(9)与进口(14)解除密封状态，燃油从所述第一孔(921)进入柱塞(9)内，并经所述出口(15)流入延迟供油总管半环(2)内。5.根据权利要求4所述的燃气轮机，其特征在于，所述柱塞(9)在进口(14)至出口(15)的方向上设置有锥形结构的密封部(91)、过油部(92)和安装部(93)，所述活门壳体(7)的内壁与所述过油部(92)对应位置设置有环槽，其中：所述密封部(91)外表面设置有密封橡胶(8)，用以发动机在初始状态下密封所述进口(14)；所述过油部(92)以中空结构设置且在周向设置有所述第一孔(921)，所述过油部(92)与所述环槽形成有集油的环腔，当供油压力大于预设值时，燃油进入环腔，并通过所述第一孔(921)进入所述过油部(92)内；所述安装部(93)以中空且两端开口的结构设置，且，以间隙配的方式安装在所述活门壳体(7)的内，以确保环腔内的燃油仅能通过所述第一孔(921)进入柱塞(9)内，且通过所述过油部(92)供油；所述安装部(93)朝向所述进口(14)的开口端安装有调整垫片(10)；
所述弹簧组件的一端穿过所述过油部(92)、调整垫片(10)和安装部(93)与密封部(91)连接，调整垫片(10)中央区域设置有孔。6.根据权利要求5所述的燃气轮机，其特征在于，所述弹簧组件包括弹簧(11)、底座(12)和卡簧(13)，底座(12)中央区域设置第二孔(121)，其中：在所述活门壳体(7)上且近邻所述出口(15)的位置处安装有所述卡簧(13)，所述卡簧(13)用以支撑所述底座(12)，且，所述底座(12)部分嵌入所述活门壳体(7)内，在卡簧(13)和活门壳体(7)的作用下，对底座(12)在活门壳体(7)轴向进行限位，所述弹簧(11)抵制在所述底座(12)顶面和调整垫片(10)的底面之间，在发动机处于不同工况时，随燃油压力的变化，且在所述弹簧(11)作用下，驱动所述柱塞(9)沿活门壳体(7)轴向往复运动。7.根据权利要求6所述的燃气轮机，其特征在于，所述安装部(93)在竖直方向上至少包括所述弹簧(11)三分之二的长度。

技术总结
本发明的燃气轮机，属于航空发动机领域，主要涉及一种周向分级供油的燃油总管结构，在总管上设置开启活门，使一部分喷嘴在活门开启前供油，其他喷嘴在活门开启前不供油，可以根据需要实现油路周向分级供油；通过调整活门开启压力，可根据需求通过调整活门的开启压力和活门在总管上的位置，实现不同状态燃油周向分级需求，分级供油的喷嘴可以按照实际发动机的使用需求进行差异化设计，解决小燃油流量喷嘴压力不足大燃油流量总管均匀性差的矛盾；该结构零件数量少，结构简单，加工成本低。加工成本低。加工成本低。


技术研发人员：王培 伍小丽 张建国 周孙宇 李前翔 徐兵 陈溯敏 汤瑞彦 曾宇晖 张宽 程波
受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院
技术研发日：2023.02.22
技术公布日：2023/6/27