[发明专利]驻涡燃烧腔

权利要求书

1.一种用于燃烧燃料和空气混合物的燃烧室，包括：

漩流式喷嘴，用于接收空气流和燃料流，所述燃料和空气在所述漩流式喷嘴的影响下混合在一起，所述漩流式喷嘴使所述燃料/空气的混合物产生漩流；

预燃烧腔，与所述漩流式喷嘴流体相通，用于接收所述漩流式的燃料/空气混合物，所述预燃烧腔为朝向一条中轴线方向的圆柱形元件，所述预燃烧腔使所述漩流式的燃料/空气混合物产生沿所述中轴线向下游方向的轴向流，从而使燃料/空气混合物形成涡流，所述涡流具有沿所述中轴线的低压区；

燃烧腔，与所述预燃烧腔流体相通并位于所述预燃烧腔下游，所述燃烧腔的流道面积大于所述预燃烧腔的流道面积，从而允许所述涡流沿径向扩张并形成回流区，其中在此回流区，所述燃烧腔内的燃料/空气的燃烧产物沿所述中轴线被向上游拉回至所述预燃烧腔；以及

驻涡腔，从所述预燃烧腔径向向外设置，所述驻涡腔具有无穿孔的壁以形成一个腔体，所述驻涡腔将所述涡流外周界的燃料/空气接收于所述腔体内并将燃烧产物排放至所述涡流中。

2.如据权利要求1所述的燃烧室，进一步包括位于驻涡腔内的旋转的、漩流式燃料和空气驻涡流。

3.如权利要求2所述的燃烧室，其中所述涡流的密度大于所述驻涡流的密度。

4.如权利要求2所述的燃烧室，其中所述驻涡流的温度高于所述涡流的温度。

5.如权利要求2所述的燃烧室，其中所述涡流在其内周界与所述回流流体交界，并在其外周界与所述驻涡流交界。

6.如权利要求2所述的燃烧室，其中所述驻涡流是自动点火的驻涡流。

7.如权利要求1所述的燃烧室，其中所述驻涡腔具有呈半圆形的内轮廓。

8.如权利要求1所述的燃烧室，其中所述驻涡腔具有呈矩形的内轮廓。

9.如权利要求1所述的燃烧室，进一步包括用于对驻涡腔散热的散热机构。

10.如权利要求9所述的燃烧室，其中所述驻涡腔包括形成所述腔体的内衬、与所述内衬隔开的外衬以及位于所述内衬与外衬之间的流道。

11.如权利要求10所述的燃烧室，其中所述流道与回热空气源或压缩器排气源流体相通。

12.如权利要求10所述的燃烧室，其中所述流道在所述预燃烧腔的下游向所述燃烧腔排放流体。

13.一种在燃气涡轮引擎中燃烧燃料和空气的方法，所述方法包括：

预混燃料和空气以形成相对均匀的混合物；

将所述燃料/空气混合物以绕预燃烧腔的中轴线的旋流运动的方式注入所述预燃烧腔缸体，从而产生一个涡流，所述涡流具有位于所述中轴线上的低压区；

将所述涡流沿轴向向下游的方向传送至燃烧腔缸体，所述燃烧腔缸体的流道面积大于所述预燃烧腔的流道面积；

扩张所述涡流使之进入所述燃烧腔，其中所述燃料和空气发生化学反应以形成热的燃烧产物；

所述扩张的结果是在所述中轴线上形成回流区，其中在这个回流区所述热的产物被向上游拉回至所述预燃烧腔；

将所述涡流外周界的燃料/空气捕获于驻涡腔内，所述驻涡腔从所述燃烧腔上游的预燃烧腔径向向外设置，所述驻涡腔内的燃料/空气比值与所述燃烧腔内的燃料/空气比值大致相同；

在所述驻涡腔内形成漩流，所述漩流式驻涡流绕所述预燃烧腔的中轴线旋转，其中所述驻涡腔内的燃料和空气发生化学反应以形成热的燃烧产物；以及

沿所述回流区中的涡流的内周界和沿所述驻涡流中的涡流的外周界形成热燃烧产物的剪切流。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括使所述涡流中的燃料和空气的密度高于所述驻涡流中的物质的密度的步骤。

15.如权利要求13所述的方法，进一步包括所述涡流中的较高密度燃料和空气与所述驻涡流的较低密度燃烧产物进行交换的步骤。

16.如权利要求13所述的方法，进一步包括所述驻涡流自动点火的步骤。

17.如权利要求16所述的方法，进一步包括利用所述驻涡流为所述涡流点火。

18.如权利要求13所述的方法，进一步包括对所述驻涡腔进行散热。