技术领域
[0001] 本
发明涉及航空
发动机或
燃气轮机的薄壁
燃烧室领域，特别是涉及一种可释放热
应力的火焰筒，更加具体的是涉及一种可通过自调整结构释放
热应力的火焰筒。
背景技术
[0002] 燃烧室是一种用高温
合金制作的燃烧设备。它的主要功能为：使
燃料和
压气机送来的压缩空气有效燃烧，并控制NOx的生成。一般来说燃烧室中所形成的燃烧产物
温度高达1800℃～2000℃，燃烧所能释放的热量为常压
锅炉的10～300倍。
[0003] 一个设计良好的燃烧室应该冷却良好，严防烧坏或发生
翘曲变形，同时有足够的使用寿命，保证在设计周期内稳定运行。燃烧室多为薄壁件，为了保证其在高温下有足够的安全裕度，常采用“自由膨胀”的原则对燃烧室各部件进行组装与装配，以降低热应力。
[0004] 燃烧室工作时，燃料就在火焰筒内燃烧。作为燃烧室的核心部件，火焰筒的重要性不言而喻。为保证强度可靠性，火焰筒常通过头部
定位止
块插槽方式及尾部呼啦(Hula)
密封圈实现自由膨胀及与连接结构的热对中。
[0005] 火焰筒作为薄壁筒，由于薄壁和
工作温度高而使刚性和热应力问题很突出。
现有技术是通过加强冷却、减少安装约束及沿轴线焊以加强环来改善热应力及
刚度问题。但加强冷却会带使冷却空气量增加，影响冷却效率；减少安装约束的操作手段有限，改进空间不大，目前成熟燃气轮机燃烧室均采用定位止块的安装方式；而沿轴线
焊接加强环虽然能提高刚度，但会带来焊接应力问题，对工艺及冷却要求较高。
发明内容
[0006] (一)要解决的技术问题
[0007] 本发明的目的是提供一种可提高其结构刚度，同时可通过自身结构特点实现自由
热膨胀，来释放热应力，同时可有效地抵抗屈曲变形，减少发生鼓包、大变形等故障的可能性，且结构简单的火焰筒。
[0008] (二)技术方案
[0009] 为到上述目的，本发明提供了一种可释放热应力的火焰筒，包括与燃气轮机燃烧室
喷嘴连接的火焰筒头部、与燃烧室过渡段连接的火焰筒尾部以及连接在所述火焰筒头部与火焰筒尾部之间的火焰筒本体，所述火焰筒本体为整体呈圆筒状结构；所述火焰筒本体的筒壁具有波浪结构，所述波浪结构的波浪沿周向延伸。
[0010] 优选的，所述波浪结构的波浪呈周期性变化。
[0011] 所述波浪结构的波浪的每个变化周期均具有多种幅值的波峰与波谷。
[0012] 优选的，所述波浪结构的波峰与波谷的幅值相等，呈正弦式变化。
[0013] 优选的，所述波浪结构的波峰与波谷的数量相同。
[0014] 优选的，所述波浪结构的波峰和波谷均为弧面过渡。
[0015] 优选的，所述火焰筒本体的内壁上设有
隔热涂层。
[0016] 优选的，所述波浪结构周向充斥于所述火焰筒本体。
[0017] 优选的，所述波浪结构为多段，多段所述波浪结构在所述火焰筒本体的周向上间隔分布，多段所述波浪结构之间的所述火焰筒本体均为圆弧段。
[0018] 优选的，所述圆弧段所在
基圆位于所述波浪结构的波峰所在基圆与波谷所在基圆之间。
[0019] (三)有益效果
[0020] 本发明提供的一种可释放热应力的火焰筒，通过设置筒壁具有波浪结构火焰筒本体，提高了结构刚度，可有效提高薄壁圆筒件抵抗屈曲变形的能力，减小了发生翘曲、鼓包等故障的可能性。同时波浪结构相关圆形结构，可更容易径向对中，在受热时，可通过
曲率自适应变化，自由膨胀，释放热应力，改善强度，提高设计寿命。
附图说明
[0021] 图1是本发明
实施例一的一种可释放热应力的火焰筒的火焰筒本体的侧视图；
[0022] 图2是本发明实施例一的一种可释放热应力的火焰筒的火焰筒本体的轴向视图；
[0023] 图3是本发明实施例二的一种可释放热应力的火焰筒的火焰筒本体的轴向视图。
[0024] 附图标记：
[0025] 10、火焰筒头部；20、火焰筒本体；30、火焰筒尾部；21、主燃孔；22、掺混孔；23、波浪结构；24、圆弧段。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0027] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0028] 实施例一
[0029] 本发明实施例一提供了一种用于燃气轮机的可释放热应力的火焰筒，该火焰筒包括与燃气轮机燃烧室喷嘴连接的火焰筒头部10、与燃烧室过渡段连接的火焰筒尾部30以及连接在所述火焰筒头部10与火焰筒尾部30之间的火焰筒本体20，火焰筒本体20为整体呈圆筒状结构，火焰筒本体20的内壁设有隔热涂层，火焰筒本体20的筒壁具有波浪结构23；所述波浪结构23的波浪沿周向延伸，即该波浪结构的波浪沿周向排列与布置，形成的横截面轴向线性或以一定曲率或沿一定曲线延伸充斥于火焰筒本体；本实施例的波浪结构
23周向充斥于火焰筒本体20，即波浪结构23延及火焰筒本体20的整个周向，该波浪结构
20相对于筒体的基圆上下交替弯曲，形成若干个连续的波峰与波谷，波浪结构23延伸的两端相衔接，形成整数个波峰和波谷。
[0030] 由此当火焰筒本体20受热膨胀或受压变形时，火焰筒本体20整体直径可通过该波浪结构23适应性的扩大或缩小，从而减小了筒壁的内应力；另外，该波浪结构23还可以提高同步的抗弯曲能力，有效地解决了火焰筒可能出现“鼓包”及大变形问题，进一步避免了由鼓包带来的耐热涂层剥落问题。这和一张A4薄纸不能承受一只
钢笔之重，但将其折成扇形其承载能力便会成倍提高的原理是一样的。
[0031] 火焰筒本体20可以是从头部到尾部截面形状相同，且不同轴向
位置处，截面不发生相对偏转，即火焰筒本体20的各个侧向沿轴向均为直线，该直线既可以是平行于火焰筒本体20的中
心轴线，也可以与中心轴线成一定的
角度，具体根据内部的流场而适应性的设置。另外，火焰筒本体20不同横截面型线对应各点沿轴向的连线也可以为曲线，火焰筒本体20各截面可根据流场需要沿轴向以变化的斜率适当放大或缩小，但整个筒壁沿周向和轴向均为光滑曲面。
[0032] 其中，所述波浪结构23的波峰与波谷的数量优选为相同，从而无论火焰筒向哪个方向弯折，处于受压和受拉状态的波峰与波谷的数量均相同，使其各个方向的抗弯折性能保持一致。
[0033] 波浪结构23的波浪呈周期性变化，波峰与波谷的幅值可以相等，即形成正弦式的周期性变化。还可以是不同幅值的波峰与波谷以固定的变化形式组成一个周期，以固定周期为单位形成于整个周向，这样各个方向的抗弯折性能仍保持一致，另外还可利用多种幅值的波峰与波谷的搭配实现更佳的组合效果。
[0034] 波浪结构23的波峰和波谷均为弧面过渡，以此使弯曲应力均匀分布，不会出现应力集中的现象。
[0035] 另外，所述筒体20的筒壁上设有多个主燃孔21和尺寸相对主燃孔21较小的气膜孔或
发散冷却孔，主燃孔21用于通入调节
空燃比的空气，气膜孔或发散冷却孔用于在火焰筒本体20的内壁处形成空气隔层。优选的，多个所述主燃孔21沿所述火焰筒本体的轴向和周向均匀分布，且多个所述主燃孔21的孔径沿气流方向逐渐递减，这样既能够达到很好的混合效果，使燃料气在流动过程中逐渐与空气混合，可以提高燃料气的燃烧效率，同时可保证燃料气的浓度流动方向上保持均衡，能够避免混入过量的空气。另外，所述发散冷却孔向所述火焰筒本体的气流方向倾斜，以此尽量减小与筒内燃气发生
对流，从而更容易在筒壁内侧形成完整的层状空气。
[0036] 此外，所述火焰筒本体20的
侧壁上还可以根据燃烧燃料不同设置掺混孔22，所述掺混孔22用于通入空气以与燃烧气体混合，在适当的情况下开启，用于通入冷却空气以与火焰筒本体后段的高温燃气充分混合，以得到符合要求的燃烧室出口温度剖面。
[0037] 实施例二
[0038] 本实施例二提供的一种可释放热应力的火焰筒，与实施例一的结构基本相同，相同之处不再赘述，不同之处在于：
[0039] 所述波浪结构23为周向均匀分布的多段，即多段所述波浪结构23在所述火焰筒本体20的周向上间隔分布，多个所述波浪结构23之间的所述火焰筒本体20均为圆弧段24，优选的，所述圆弧段24所在基圆位于波峰所在基圆与波谷所在基圆之间。
[0040] 这样的火焰筒本体20同样可以实现根据筒内气压的变化而做自适应性的扩大或缩小，但在总体上减少了波浪的数量，从而降低了加工难度。
[0041] 本发明通过其波浪结构，提高了结构刚度，可有效提高薄壁圆筒件抵抗屈曲变形的能力，减小了发生翘曲、鼓包等故障的可能性，进一步避免了火焰筒鼓包带来的涂层剥落问题。同时波浪结构相关圆形结构，可更容易径向对中，在受热时，可通过曲率自适应变化，自由膨胀，释放热应力，改善强度，提高设计寿命。
[0042] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
