阅读说明：本技术 一种冷却结构以及包括该冷却结构的燃烧室测量段 (Cooling structure and combustion chamber measuring section comprising same ) 是由 罗昌金 冯晓星 刘晓之 王嘉平 于 2018-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种冷却结构以及包括该冷却结构的燃烧室后测量段,其中上述冷却结构包括筒体,所述筒体包括在其外壁的轴向设置的至少两个凸筋；受感部安装座,所述受感部安装座设置于所述筒体的外壁；以及供冷却介质流动的流场；所述流场位于相邻两个凸筋之间的轴向空间,在至少一个流场中,第一流场包括第一导流结构,所述第一导流结构包括沿筒体的周向分布的多个第一导流单元,每个所述第一导流单元包括从所述凸筋轴向延伸且与所述受感部安装座的平行的第一流动隔板；所述受感部安装座位于相邻的所述第一流动隔板之间的周向间隙。上述冷却结构具有冷却效果好,工作稳定等优点,而包括其的后测量段具有性能可靠、使用寿命长等优点。(The invention relates to a cooling structure and a rear measuring section of a combustion chamber comprising the cooling structure, wherein the cooling structure comprises a cylinder body, and the cylinder body comprises at least two convex ribs axially arranged on the outer wall of the cylinder body; the sensitive part mounting seat is arranged on the outer wall of the barrel; and a flow field for flowing a cooling medium; the flow field is positioned in an axial space between two adjacent convex ribs, in at least one flow field, the first flow field comprises a first flow guide structure, the first flow guide structure comprises a plurality of first flow guide units distributed along the circumferential direction of the cylinder, and each first flow guide unit comprises a first flow partition plate which axially extends from the convex rib and is parallel to the sensitive part mounting seat; the sensed portion mounts to a circumferential gap between adjacent ones of the first flow baffles. The cooling structure has the advantages of good cooling effect, stable work and the like, and the rear measuring section comprising the cooling structure has the advantages of reliable performance, long service life and the like.)

一种冷却结构以及包括该冷却结构的燃烧室测量段

技术领域

本发明属于冷却技术，涉及一种冷却结构以及包括该冷却结构的燃烧室测量段。

背景技术

目前航空发动机的燃烧室部件研制主要遵行单头部试验、多头部扇形试验和全环试验的方式，对燃烧室部件方案进行验证和优化。在这三种试验方式中,均需开展燃烧性能试验,包括出口温度分布试验、污染排放试验、燃烧效率试验等等。燃烧室的性能试验与一般的流动换热试验不同，无法采用相似准则进行低温低压或者中温中压的试验来替代，因此，燃烧室的性能均为高温高压试验，且进口试验参数需尽量与部件设计参数相同或者接近。

随着发动机推重比不断提高，燃烧室的温升也不断提高，因此燃烧室试验中燃烧室试验件本体(试验段)以及与试验段相连的后测量段均需承受高温高压燃气的冲刷，面临了较严峻的冷却问题。

往往在单头部试验、多头部扇形试验和全环试验中，多头部扇形和全环试验台的参数较难达到全温全压且有一定差距，而在单头部试验中，试验台参数基本能够达到全温全压的要求，因此单头部燃烧室后测量段的冷却要求更高，冷却结构设计也更具有难度，保证其既可以稳定工作，又不影响燃烧室工作状态的出口测量。

因此，本领域需要一种冷却效果好、工作稳定的测量段冷却结构，以满足单头部燃烧室后测量段的冷却要求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种冷却结构。

本发明的一个目的是提供一种燃烧室后测量段。

根据本发明一个方面的一种冷却结构，包括筒体，所述筒体包括在其外壁的轴向设置的至少两个凸筋；受感部安装座，所述受感部安装座设置于所述筒体的外壁；以及供冷却介质流动的流场；所述流场位于相邻两个凸筋之间的轴向空间，在至少一个流场中，第一流场包括第一导流结构，所述第一导流结构包括沿筒体的周向分布的多个第一导流单元，每个所述第一导流单元包括从所述凸筋轴向延伸且与所述受感部安装座的平行的第一流动隔板；所述受感部安装座位于相邻的所述第一流动隔板之间的周向间隙。

在所述冷却结构的实施例中，所述第一导流单元还包括半封闭导流板，所述半封闭导流板的开口朝向所述第一流动隔板，且所述半封闭导流板的两端分别位于所述第一流动隔板的周向两侧。

在所述冷却结构的实施例中，所述半封闭导流板的形状为以所述第一流动隔板所在直线为轴的轴对称，且所述半封闭导流板的两端的连线与所述第一流动隔板相交。

在所述冷却结构的实施例中，所述半封闭导流板的形状为圆弧形。

在所述冷却结构的实施例中，所述冷却结构还包括第二流场，第二流场设有第二导流结构，所述第二流场与所述第一流场在轴向由凸筋隔开，从而彼此独立。

在所述冷却结构的实施例中，所述第二导流结构包括沿轴向延伸的螺旋线形的第二流动隔板。

在所述冷却结构的实施例中，所述筒体的轴向两端均包括法兰盘连接结构，所述法兰盘连接结构的法兰盘的内圆周与所述筒体的一端的外圆周之间的周向间隙提供第一冷却通道。

在所述冷却结构的实施例中，冷却结构还包括冷却入口、冷却出口，用于冷却介质进入或排出所述冷却结构，所述法兰盘还包括从所述法兰盘的外圆周径向延伸至所述法兰盘的内圆周的第二冷却通道，所述冷却入口、冷却出口位于所述第二冷却通道的一端的法兰盘外圆周，与所述第二冷却通道相连。

在所述冷却结构的实施例中，所述筒体为圆柱状，所述冷却介质为水。

根据本发明另一方面的一种燃烧室后测量段，包括以上任一所述的冷却结构，以及外壳，所述外壳位于所述筒体的径向外侧，与筒体形成封闭的径向空间供冷却介质流动。

从上述介绍可知，本发明的进步效果至少包括：

1.第一流动隔板与受感部安装座平行，且受感部安装座位于相邻的第一流动隔板之间的周向间隙，使得受感部安装座本身也起到导流隔板的作用，减少了流动死区，促进冷却介质在流场中的流动，提高冷却效果；

2.采用分段式的彼此独立的第一导流结构与第二导流结构，保证了在冷却段长度上的均匀冷却；

3.在第二导流结构中设置结构简单的螺旋线形第二流动隔板，其整体长度可以根据试验台长度调整，达到方便与试验台匹配的效果；

4.强化第一冷却通道与第二冷却通道的设置，法兰盘内圈的冷却，降低法兰温度，提高了使用寿命，同时使其不易变形，密封性能稳定可靠，避免试验发生漏气等危险情况。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是根据燃烧室后测量段一种实施例的立体结构图。

图2是根据图1的燃烧室后测量段的俯视图。

图3是根据图1的燃烧室后测量段的仰视图。

图4是根据图2的燃烧室后测量段的A-A向剖视图。

图5是根据图2的燃烧室后测量段的B-B向剖视图。

图6是根据燃烧室后测量段的冷却结构的一种实施例的立体结构图。

图7是根据图6的燃烧室后测量段的冷却结构的俯视图。

图8是根据图6的燃烧室后测量段的冷却结构的仰视图。

图9是根据燃烧室后测量段的冷却结构的一种实施例的冷却介质流动的流线分布图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

另外，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此也不能理解为对本发明保护范围的限制。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

参考图1至图5，燃烧室后测量段包括冷却结构以及外壳3，燃气100从火焰筒出口105进入后测量段，其温度、压力等参数被受感部安装座5安装的传感器探测。火焰筒出口105的形状可以是如图5所示的扇环形，但不以此为限，也可以是圆形、矩形、扇形等形状，但都应该筒体4以内，火焰筒出口105 的可以尽量与筒体4的共轴线设置。外壳3位于冷却结构的筒体4的径向外侧，与筒体4形成封闭的径向空间，以供冷却介质流动，冷却介质可以是水，其比热容大，冷却效果好，且成本低，但不以此为限，也可以是其它的冷却介质，外壳3和筒体4均可以是圆柱状，以促进冷却介质的流动以及增大冷却介质与筒体4的接触面积，提高冷却效果。

参考图4以及图6至图8，冷却结构包括筒体4，受感部安装座5以及供冷却介质流动的流场。筒体4包括在其外壁的轴向设置的至少两个凸筋30，例如图4至图8所示的实施例中，凸筋30的数量为三个。受感部安装座5设置于筒体4的外壁。流场位于相邻两个凸筋30之间的轴向空间，即冷却结构至少包括一个流场，再例如图4至图8所示的实施例中，凸筋30的数量为三个，即设置有两个彼此独立的流场供冷却介质流动。第一流场41包括第一导流结构，所述第一导流结构包括沿筒体4的周向分布的多个第一导流单元，每个所述第一导流单元包括从凸筋30轴向延伸且与受感部安装座5的平行的第一流动隔板302，如图7、图8所示，受感部安装座5位于相邻的第一流动隔板302 之间的周向间隙。如此设计获得的有益效果在于，第一流动隔板302与受感部安装座5平行，且受感部安装座5位于相邻的第一流动隔板302之间的周向间隙，使得受感部安装座5本身也起到对冷却介质导流的作用，减少了流动死区，促进冷却介质在流场中的流动，提高冷却效果。如图9所示，可以看出，在受感部安装座5附件的流动回流区很小，第一流动隔板302以及受感部安装座5的安装位置的设计，使得受感部安装座5对冷却介质流动的影响很小，提升了冷却结构的冷却效率。具体地，相邻的第一流动隔板302之间的距离可以是30～60mm，根据受感部安装座5的具体尺寸而变化，受感部安装座5与第一流动隔板302的单边距离不小于2mm，凸筋30的前段凸筋301、中间凸筋304以及第一导流隔板302的厚度在5mm～20mm之间，在以水为冷却介质的实施例中，水流速优选地在1～10m/s之间。

继续参考图4以及图6至图8，所述第一导流单元的具体结构还可以是，所述第一导流单元还包括半封闭导流板303，半封闭导流板303的开口朝向第一流动隔板302，且半封闭导流板303的两端分别位于第一流动隔板302的周向两侧，如此可以将从冷却介质从第一流动隔板302远离凸筋30的一端的周向一侧顺利导流至周向的另一侧，使得冷却介质在流场中的流动更为均匀。进一步地，半封闭导流板303的形状可以是以第一流动隔板302所在直线为轴的轴对称，且半封闭导流板303的两端的连线与第一流动隔板302相交，即可以是如图6至图8所示的两端连线与第一流动隔板302的一端对齐，也可以是第一流动隔板的一端伸入半封闭导流板303的开口，如此可以进一步优化第一流动隔板302周向两侧的冷却介质的流动，提高冷却效率。具体地，半封闭导流板302的形状可以是圆弧形，使得冷却介质的流动路径更为平滑，进一步提高冷却效率。具体地，半封闭导流板303的厚度在3mm～20mm之间，小于或等于第一导流隔板302的厚度。

继续参考图4以及图6至图8，在一些实施例中，冷却结构还可以包括第二流场42，第二流场42设置于中间凸筋304与后段凸筋306之间，第二流场 42设有第二导流结构，第二流场42与第一流场41在轴向由中间凸筋304隔开，从而彼此独立。如图1至图4所示，第一流场41中流动的冷却介质由第一进口6进入，从第一出口7排出，第二流场42中流动的冷却介质有第二进口8 进入，从第二出口9排出，两者彼此独立。采用第一流场41与第二流场42的分段冷却的结构，获得的有益效果在于，使得筒体3能够充分被冷却，以避免冷却结构的一端冷却，而另一端发生冷却介质过热而冷却效果差的问题。进一步地，第二流场42的第二导流结构的例子可以是如图6至图8所示的第二导流结构包括沿筒体4的轴向延伸的螺旋线形的第二流动隔板305，但不以此为限，第二导流结构也可以采用第一导流结构相同的结构。采用螺旋线形的第二流动隔板305获得的有益效果在于，由于无需考虑受感部安装座5对于流动的影响，第二流场41可以采用流动效果更佳的螺旋线流动隔板，以加速冷却介质的流动，提高冷却效果。

参考图1至图5，在一些实施例中，冷却结构的筒体4的轴向两端均包括法兰盘连接结构，分别包括前端法兰盘1以及后端法兰盘2，以前端法兰盘1 为例，如图4所示，前端法兰盘1包括从前端法兰盘1的内圆周与筒体4一端的外圆周(即图6所示的前段凸筋301)之间的周向间隙提供第一冷却通道102，如此可以设置，可以将冷却介质导入前端法兰盘1，绕前端法兰盘1的圆周流动，以冷却前端法兰盘1，降低法兰温度，提高了使用寿命，同时使其不易变形，密封性能稳定可靠，避免试验发生漏气等危险情况。后端法兰盘2的与前端法兰盘类似，也具有第一冷却通道104，具体不再赘述。

参考图1至图5，在一些实施例中，仍以前端法兰盘1为例，前端法兰盘 1还可以包括第二冷却通道101，第二冷却通道101从前端法兰盘1的外圆周径向延伸至前端法兰盘1的内圆周，用于冷却介质进入冷却结构的第一入口6 位于前端法兰盘1的外圆周，与第二冷却通道101相连通。如此设计的有益效果在于，增大了法兰盘的冷却介质流量，尤其是对于受热最多的前端法兰盘1，其第二冷却通道101首先被刚从第一入口6进入冷却结构的冷却介质冷却，而入口的冷却介质温度是冷却结构内流动的冷却介质中温度最低的，冷却效果更佳。对于受热较少的后端法兰盘2，其第二冷却通道103可以与冷却介质的出口9相连，也增大了其冷却介质与法兰盘的换热量。

综上，采用上述实施例的冷却结构以及包括其的燃烧室后测量段获得的有益效果至少包括：

1.第一流动隔板与受感部安装座平行，且受感部安装座位于相邻的第一流动隔板之间的周向间隙，使得受感部安装座本身也起到导流隔板的作用，减少了流动死区，促进冷却介质在流场中的流动，提高冷却效果；

2.采用分段式的彼此独立的第一导流结构与第二导流结构，保证了在冷却段长度上的均匀冷却；

3.在第二导流结构中设置结构简单的螺旋线形第二流动隔板，其整体长度可以根据试验台长度调整，达到方便与试验台匹配的效果；

4.强化第一冷却通道与第二冷却通道的设置，法兰盘内圈的冷却，降低法兰温度，提高了使用寿命，同时使其不易变形，密封性能稳定可靠，避免试验发生漏气等危险情况。

本发明虽然以上述实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。