[发明专利]可调微型单管燃烧室

说明书

技术领域

本发明为涉及在热力叶轮机械领域的一些应用场合作为独立的燃气发生器，具体的可用于涡轮增压器试验台燃气发生器、微型燃气轮机的燃烧室等场合。

背景技术

微型单管燃烧室是一种结构比较简单的常用的燃烧器，用于生成高温的燃气，广泛的应用于各种工业生产领域。随着燃烧技术的提高和燃气轮机技术的发展，近年来微型燃气轮机的研究取得了很大的进展，微型燃气轮机可用于车用动力、小型分布式电站的动力来源，如车用辅助动力，甚至可以走进家庭作为便携式的动力源。微型燃气轮机的发展，对结构尺寸和流量较小、布置方便的微型单管燃烧室提出了研究要求。此外，在某些特殊的使用场合也需要结构简单的微型单管燃烧室作为燃气发生器，比如涡轮增压器性能测试试验台中采用微型单管燃烧室产生接近发动机实际排气状态的高温燃气，以及利用涡轮增压器改装的微型燃气轮机也采用微型单管燃烧室作为燃气发生器。

当前设计使用的微型单管燃烧室的各个结构属于固定件和固定结构，旋流器的流通面积、旋流角度，主燃孔的大小、个数，燃烧室内外筒空隙间距等参数都是固定的。对于一个具有固定结构的单管燃烧室而言，能够实现稳定燃烧的空气流量范围也是固定的，当空气流量超过可以接受的最大边界时，旋流器后部原来产生的稳定火焰会被吹到燃烧室的后部导致火焰熄灭；当空气流量低于最小流量边界时，旋流器的旋流作用减弱，产生的回流区强度很弱，同时燃油的雾化效果变差，单管燃烧室的燃烧区域变长，改变了单管燃烧室理想的温度分布情况，甚至使得高温区延伸到燃烧室的出口处。由于在许多实际应用需求中，要求微型单管燃烧室具有较宽广的稳定燃烧范围，因此，拓宽微型单管燃烧室的稳定燃烧边界一直是微型单管燃烧室研究的一项重要内容。

经国内外文献检索，尚未发现带调节装置的可调微型单管燃烧室和在使用过程中通过调节可调装置来拓宽稳定燃烧边界的微型单管燃烧室。

发明内容

本发明所解决的技术问题为在结构固定的单管燃烧室上增加一个可调装置，该可调装置能够在一定流量范围内通过改变单管燃烧室一次空气和二次空气的分配比例来改善燃烧室内部流场的形态，拓宽单管燃烧室的稳定燃烧边界。

已有的研究中微型单管燃烧室内的火焰形态受到回流区流场形态的影响非常大，对回流区影响最大的是旋流器的作用。对微型单管燃烧室而言，其主要结构都属于固定件和固定结构，在使用过程中，旋流器的流通面积、旋流角度，主燃孔的大小、个数，燃烧室内外筒空隙间距等参数都无法进行调节。基于以上考虑，对微型单管燃烧室流量边界的调节方式采用改变旋流器流通气量与内外筒间隙流通气量之间的比例，即通过改变一次空气与二次空气的分配比例，在各种不同流量条件下改变燃烧室内部流场的形态，来实现拓宽微型单管燃烧室稳定燃烧边界的目的。

本发明的技术方案如下：

该一种可调微型单管燃烧室，其特征在于在单管燃烧室前增加了一个调节装置，该调节装置包括调节套筒、橡胶密封圈和调节套筒驱动杆；调节套筒安装在单管燃烧室进气管内部，在套筒与进气管之间两端采用两个橡胶密封圈进行密封，防止进气管与调节套筒之间的间隙漏气；在调节套筒上加工有一个螺纹孔，在进气管相应位置上加工一个直槽，调节套筒上的螺纹孔对准进气管上的直槽，将底部带螺纹的调节套筒驱动杆穿过进气管的直槽旋入调节套筒的螺纹孔内，通过沿进气管的直槽拖动调节套筒驱动杆使调节套筒在进气管内沿轴向移动；当调节套筒在进气管内沿轴向移动时，调节套筒与旋流器之间的距离变化，改变二次空气的流通截面，从而改变一次空气与二次空气的流量分配比例，使得燃烧室内部流场形态发生改变。

工作原理：调节装置外筒2一端通过调节装置连接法兰1与燃烧室的进气管相连接，另一端通过调节装置连接法兰5与单管燃烧室连接法兰7相连接；调节套筒3安装在调节装置外筒2内部，调节套筒驱动杆4固定在调节套筒3上(螺纹连接)，用来驱动调节套筒3在调节装置外筒2内部沿可调微型单管燃烧室10轴向方向移动；调节装置外筒2与调节套筒3之间采用调节套筒密封圈8密封，以防止进入燃烧室的空气泄漏；调节套筒导流器6用来引导一次空气的流动以减少微型单管燃烧室进气的压力损失。

本发明的有益效果：

本发明采用一种结构简单，易操作的调节装置对微型单管燃烧室一次空气和二次空气的分配比例进行调节，设计实例的数值模拟和试验验证表明该调节装置有效的拓宽了微型单管燃烧室稳定燃烧的流量边界。该发明的应用可有效的提高以微型单管燃烧室作为燃烧器的动力机械的稳定工作范围，进一步满足实际使用中对微型单管燃烧室的需求。

附图说明

图1为背景技术中固定结构的微型单管燃烧室结构原理图