具有通風火花塞的燃燒室的製作方法

2023-05-21 09:52:51

專利名稱：具有通風火花塞的燃燒室的製作方法
技術領域：
本發明涉及燃氣渦輪發動機和渦輪噴氣發動機的領域，更具體地涉及這種類型發動機的燃燒室中火花塞的設置。
背景技術：
在燃氣渦輪發動機中，燃燒室接收來自於壓縮機的空氣，所述空氣的一部分與燃料混合，並且在初級燃燒區中燃燒。通過設置在氣化系統下遊的ー個或兩個火花塞提供點火，並且另一部分空氣在初級燃燒區周圍循環，並且與初級燃燒燃氣混合。所有的熱燃氣導向渦輪機。設計燃燒室以滿足大量要求的規格，諸如飛行再點火，溫度變化圖，汙染燃氣排放以及其各種元件的熱和機械性能。 特別地，點火系統必須確保燃燒室中偶然熄火情況下飛行再點火，同時經受住施加於其上的熱應力。特別地，它必須經受住這些熱應力。這種情況涉及並沒有很好地放置在一起的設置。實際上，噴射系統產生一層噴霧燃料，該噴霧燃料與燃燒室軸線形成一定的角度。如果燃燒室緊緊閉合，火花塞在燃料所形成的椎體外面。從熱性能的角度來看，這是有利的，但是降低了燃燒室的點火能力。相反地，其中燃料層形成非常開放椎體的噴射系統由於燃料對壁及火花塞的撞擊，引起圍繞著火花塞的燃燒室區的顯著加熱。因此，這些元件的熱性能受到了不利的影響。火花塞的安裝通常地要考慮這些熱條件。

發明內容
本發明涉及ー種點火系統，其中火花塞例如，通過形成接頭的構件安裝在燃燒室殼體上，該接頭本身固定於燃燒室殼體。燃料噴射系統下遊的火花塞從殼體徑向地向燃燒室內部延伸，並且通過所述壁中所形成的孔ロ，其端部與燃燒室壁的內面平齊。在工作期間，在火花塞周圍提供側間隙以允許燃燒室和殼體之間的相對移動，所述相對移動是不同飛行階段期間溫度、壓カ和應カ變化的結果，火花塞固定於殼體，緊靠或支承在燃燒室壁中所形成的孔ロ邊緣上。開ロ處的壁設有合理高度的圓柱形構件和形成井，火花塞的遠端在該井中滑動，浮動襯套形成火花塞導向裝置。火花塞導向裝置圍繞著火花塞以封閉井和確保燃燒室和燃燒室外面的區域之間，燃燒室和殼體之間的密封，並且在申請人專利申請FR2 926 329中示意了安裝在燃氣渦輪發動機燃燒室中這種類型的火花塞的例子。除了涉及燃燒室和殼體之間的相對移動外，井包括用於冷卻火花塞的通風開ロ。由於壓カ差異，空氣從燃燒室外面進入，並且維持火花塞端部的溫度，在由於組成火花塞端部的材料所引起的可接受的水平，該火花塞端部暴露於燃燒燃氣和其輻射下。只要通風開口徑向地形成在井壁中，細空氣射流形成在火花塞表面的方向上。由於射流所產生的冷卻取決於各種參數，包括開ロ的直徑和開ロ距離射流撞擊表面的距離。然而，當火花塞在井中心時，同時所有射流經過相同的距離，冷卻最佳，當由於燃燒室和殼體之間負載的變化，火花塞不再位於中心時，所述冷卻具有降低的效率。一方面，當射流距離更短吋，隨著加速而被校準的空氣射流和撞擊壁之間的熱轉移增加，另ー方面，當射流距離比預確定的最佳距離長時，隨著加速而被校準的空氣射流和撞擊壁之間的熱轉移減少。本發明的主題是ー種裝置，其可以維持最佳冷卻，而與航空器飛行階段以及燃燒室和該燃燒室所涉及的殼體之間的熱變化無關。根據本發明，通過燃氣渦輪發動機的燃燒室來達到該目的，該燃燒室包括壁、與壁固定的井，井形成用於通向燃燒室的火花塞的凹部，安裝在井上以相對於井的軸線橫向地移動的火花塞導向裝置，火花塞導向裝置包括用於軸向地引導火花塞的圓柱形壁部分和所安裝的以滑動地承靠在井上所設置的支承面上的密封環，其特徵在幹火花塞導向裝置設有冷卻室，該冷卻室具有用於供應冷卻空氣的開ロ，設置所述冷卻室以通過撞擊火花塞導向裝置中所安裝的火花塞的壁而提供冷卻。通過移動冷卻空氣射流所掃射的冷卻室到火花塞導向裝置的水平，進行不依賴於燃燒室和其環境之間膨脹變化的撞擊表面的冷卻。實際上，火花塞導向裝置跟著井中火花 塞的移動而移動，並且冷卻室的尺寸不變化。根據優選的實施方式，冷卻室是環形的，並且與火花塞導向裝置的所述圓柱形壁部分同軸。這保證了火花塞周圍區域的冷卻。更具體地，冷卻室設置在火花塞導向裝置的所述圓柱形壁部分和燃燒室之間。它特別地設置在火花塞導向裝置的圓柱形壁部分和密封環之間。為了確保足夠的冷卻空氣供應，冷卻空氣供應的開ロ優選地徑向地定向和垂直於火花塞導向裝置的圓柱形壁部分的軸線。然而，考慮火花塞導向裝置的特定幾何學和同樣地限制流動中障礙體積的有限環境的約束條件，冷卻空氣供應開ロ被定向以相對於圓柱形壁部分的軸線傾斜。在下面參考附圖，通過純示例性和非限制性實施例所給出的本發明幾個實施方式的詳細地解釋性說明的過程中，可以更好地理解本發明，並且本發明的進ー步目的，細節、特徵和優點將顯而易見。


在這些圖中圖I表示根據現有技術的一部分燃氣渦輪發動機燃燒室的縱向剖面圖。圖2表示根據現有技術的區的詳細情況，其中火花塞與圖I中所示的井和火花塞導向裝置平齊。圖3表示具有改進的火花塞導向裝置的本發明的實施方式。
具體實施例方式如圖I所示，燃燒室I包含在外殼體3所形成的繞著發動機軸線的環形空間中。它包括通過凸緣或適合的支架固定在一起的一個或多個外箍7或和一個或多個內箍8，並且燃燒室上遊被燃燒室端壁9結合上遊整流罩6所封閉。燃料噴射管5繞著發動機軸線分布，並且在燃燒室內，通過燃燒室端壁9中所形成的孔ロ向外張開。導流片11形成圍繞著每個燃料噴射管的碗狀物，偏轉已經漩渦進入到整流區的一部分空氣，徑嚮導向噴霧燃料，因此確保燃料/空氣混合物的形成，同時緊鄰著燃燒室端壁的下遊形成初級燃燒區，在初級燃燒區，電火花塞13或通常周邊2分布的大量火花塞點燃該混合物。圖2表示剖面圖中，包括用於火花塞通過的孔ロ的燃燒室區的細節。外箍7，例如穿孔有圓洞71，該圓洞71周圍安裝有相對於外壁7徑向地定向的圓柱形管子72。這個管子形成火花塞13通過的井。該井在與井軸線垂直的表面上包括上支承表面73，其周邊是升高的表面73』。火花塞導向裝置75靠在該表面73上。火花塞導向裝置包括繞著圓柱形引導部分的環76和插入椎體77。火花塞導向裝置75通過環76設置在支承表面73上。該環76能夠在升高的表面73』之間的該表面上滑動。盤狀物79焊接於升高的表面73』，徑向地固定環76防止其超過升高的表面73』的任何徑向位移。圓柱形表面部分78的直徑剛剛大於火花塞的直徑。因此，火花塞可以相對於火花塞導向裝置75滑動。設計錐面77以方便安裝燃燒室時火花塞插入火花塞導向裝置中。火花塞導向裝置因此封閉了火花塞和井之間的環形空間。而且，該環形空間通過定向朝向於火花塞表面的開ロ 72B供應有空氣。組合體，諸如可以匹配由於燃燒室和殼體之間熱變化等等所引起的相對位移的組合體。因此，火花塞導向裝置75能夠沿著升高的表面73』內的支承表面73移動。會注意到火花塞13和井之間的環形空間不是恆定的。當火花塞靠著井移動時，繞著火花塞的環形空間在零值和是靜止時兩倍環形空間的值之間變化，並且它遵循著通過開ロ 72B的空氣射流的冷卻效率是不均勻的，這是不期望的。本發明的方案通過撞擊火花塞的周圍可以維持有效的冷卻。該方案的實施例如圖3所示。圖3的組合體複製了圖2中相同的附圖標記，在相似部件的情況下，附圖標記加上了 100。通過火花塞導向裝置175在井172中引導火花塞13。而且，有井的支承表面173，其帶有升高的表面173』和盤狀物，允許火花塞導向裝置在有限的空間內移動。
本發明的火花塞導向裝置175包括用於承靠井的支承表面上的環176。圓柱形引導表面部分178的內徑適合火花塞的內徑以允許火花塞在該圓柱形部分中密封滑動。並且也有截頭圓椎體表面部分177，其保持方便火花塞插入到火花塞導向裝置和井中的功能。本發明的這種火花塞導向裝置175包括在圓柱形引導表面178和環176之間的圓柱形冷卻表面部分174。該圓柱形冷卻表面部分174的直徑大於圓柱形引導表面部分178的直徑。因此，在火花塞表面內提供有冷卻室174a，該火花塞表面在表面174和連接兩個表面174和178的徑向表面部分174b的相反面。冷卻室開ロ朝向燃燒室，只給出了其外壁的附圖標記。開ロ 174c在冷卻表面部分174中穿孔。這些開ロ被定向，這樣它們的鑽孔是通暢的，並且允許空氣循環而沒有明顯的障礙。在所示的實施方式中，開ロ相對於火花塞撞擊表面傾斜。空氣射流具有定向朝向燃燒室的速度分量。根據進ー步的實施方式，其中圓柱形冷卻表面部分要高些，開ロ將垂直地定向於火花塞撞擊表面。當燃燒室工作時，火花塞與燃燒室壁的內表面平齊，S卩，其遠端面基本上在燃燒室壁的平面內。洞的直徑校準噴射空氣，並且已經測定了將壁部分174與火花塞表面分離開的距離，因此通過空氣射流撞擊火花塞的冷卻是最佳的。在各種工作階段中，與殼體固定的火花塞不得不相對於燃燒室壁移動。然而，只要火花塞導向裝置175跟著火花塞位移，其冷卻的條件就不會被改變，效率就不會受到影響。
權利要求
1.一種燃氣渦輪發動機的燃燒室，其包括壁，與壁固定的井(172)，所述井形成了用於引向燃燒室的火花塞(13)的凹部，安裝在井上以相對於井的軸線橫向地移動的火花塞導向裝置(175)，火花塞導向裝置(175)包括用於引導火花塞的圓柱形引導壁部分(178)和所安裝的以滑動地支承在井(172)的支承表面(173)上的密封環(176)，其特徵在於火花塞導向裝置(175)設有冷卻室(174a)，所述冷卻室(174a)具有向該冷卻室(174a)供應冷卻空氣的開口(174c)，設置所述冷卻室(174a)以通過撞擊火花塞導向裝置中所安裝的火花塞(13)的壁來提供冷卻。
2.根據前述權利要求所述的燃燒室，所述冷卻室(174a)是環形的，所述冷卻室和所述圓柱形引導壁部分(178)同軸。
3.根據前述權利要求中任一權利要求所述的燃燒室，所述冷卻室(174a)設置在所述圓柱形引導壁部分(178)和燃燒室之間。
4.根據前述權利要求所述的燃燒室，所述冷卻室(174a)包括設置在圓柱形引導壁部分(178)和密封環(176)之間的圓柱形冷卻壁部分(174)。
5.根據前述權利要求中任一權利要求所述的燃燒室，所述冷卻室(174a)的冷卻空氣供應開口(174c)在所述冷卻壁部分中穿孔，並且垂直地定向於圓柱形冷卻壁部分(174)的軸線。
6.根據權利要求I至4中任一權利要求所述的燃燒室，所述冷卻空氣供應開口(174c)被定向以相對於圓柱形冷卻壁部分(174)的軸線傾斜。
全文摘要
本發明涉及一種燃氣渦輪發動機的燃燒室，其包括壁，與壁固定的井(172)，所述井形成了用於引向燃燒室的火花塞(13)的凹部，安裝在井上以相對於井的軸線橫向地移動的火花塞導向裝置(175)，火花塞導向裝置(175)包括用於引導和支撐火花塞的圓柱形壁部分(178)和所安裝的以滑動地結合井(172)的支承表面(173)的密封環(176)。根據本發明，所述燃燒室特徵在於火花塞導向裝置(175)設有冷卻室(174a)，所述冷卻室(174a)具有向該冷卻室(174a)供應冷卻空氣的開口(174c)。
文檔編號F23R3/60GK102667346SQ201080052249
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月15日 優先權日2009年11月17日
發明者傑克斯·馬賽爾·亞瑟·布諾爾, 紀堯姆·謝維, 馬裡奧·愷撒·德索薩 申請人:斯奈克瑪