[发明专利]一种连接大弯管与火焰筒的结构

说明书

本发明提供了一种连接大弯管与火焰筒的结构，包括火焰筒外环和大弯管内壁和大弯管外壁，所述大弯管内壁一端设置有凸台结构，所述火焰筒外环一端设置有鸟嘴结构，所述凸台结构插设在鸟嘴结构中，所述大弯管外壁两端与大弯管内壁两端连接，且大弯管外壁与大弯管内壁之间构成间隙。本发明通过在大弯管外壁与火焰筒外环搭接的鸟嘴结构处设计有凸台结构，防止火焰筒外环径向方向热膨胀时气膜槽卡死；本发明提供了一种冲击孔、发散孔和扰流柱组合的的双层壁大弯管，扰流柱的强化换热作用及支承作用，使得冷却效率得以增强，冷却结构稳定性得以保证。

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机技术领域，特别涉及一种连接大弯管与火焰筒的结构。

背景技术

大弯管是回流燃烧室中所特有的结构，与小弯管构成燃烧室出口燃气通道，与火焰筒外环、外机匣构成燃烧室二股通道，其作用是使火焰筒内的高温燃气折转180°后进入燃气涡轮导向器，因此大弯管工作过程中承受较大的气动力及热应力。目前燃气涡轮发动机燃烧室出口平均温度高达1700K，而普遍采用的高温合金最高工作温度在1300K左右。随着燃烧室向着高油气比高温升方向发展，用于燃烧空气增加而用于冷却气量进一步降低。因此，要求采用更高效的冷却设计对大弯管进行热防护，同时保证大弯管的结构强度。

目前的技术方案中，大弯管和火焰筒外环一体化设计而成，结构示意图如图1所示。外环1a由外环前段2a、外环中段3a、外环后段4a和大弯管组件7a焊接而成，出口处通过安装环8a与扩压器本体进行连接；外环1a上焊接有销钉安装座，通过安装在机匣5a上的销钉6a进行轴向定位。大弯管组件7a上端与外环中段3a采用滚焊连接，下端通过安装环8a与外环后段4a鸟嘴对接构成双层壁结构。在大弯管组件7a外壁上周向均布设计了多个凹包结构9a，防止双层壁大弯管在使用过程中发生贴合。

1、该双层壁大弯管采用冲击加气膜冷却，虽然通过凹包结构防止双层壁贴合，但是无法保证使用过程中双层壁间距不变，从而影响冷却效率；

2、从火焰筒外环的装配关系可以看出，与扩压器本体连接的出口安装环8和对火焰筒外环进行轴向定位的支承销钉6轴向距离C必须满足设计尺寸要求。但大弯管组件7与火焰筒外环中段3为曲面滚焊，且焊接过程会产生变形，轴向尺寸C难以保证，焊接工艺性能差；

3、在火焰筒使用过程中，一方面大弯管组件7与火焰筒外环中段3、后段4存在温度差，热膨胀不一致，另一方面大弯管弯曲段直接受到高温燃气的压力，导致受热状态下大弯管双层壁之间载荷差异较大。因此，火焰筒外环在装配状态承受较大的机械应力及热应力，同时加剧变形，影响双层壁间距及轴向尺寸。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种连接大弯管与火焰筒的结构，一方面可以提高壁面冷却效率，另一方面可以补偿大弯管加工及使用过程中产生的变形，提高大弯管结构的机械性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种连接大弯管与火焰筒的结构，包括火焰筒外环和大弯管内壁和大弯管外壁；

所述大弯管内壁一端设置有凸台结构；

所述火焰筒外环一端设置有鸟嘴结构；

所述凸台结构插设在鸟嘴结构中；

所述大弯管外壁两端与大弯管内壁两端连接，且大弯管外壁与大弯管内壁之间构成间隙。

优选地，所述大弯管内壁远离凸台结构的一端设置有U形槽，所述U形槽开口朝向大弯管外壁；

所述U形槽的槽底开设有第三气膜孔；

所述第三气膜孔的孔径范围为0.5mm～2mm。

优选地，所述大弯管外壁靠近凸台结构的一端与大弯管内壁搭接，所述大弯管外壁远离凸台结构插设在U形槽中。

优选地，所述凸台结构包括凸起部和凸块；