內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，特別是提供了一種利用燃燒室內(nèi)的高速噴射氣流隔離主燃燒室與進(jìn)氣口之間的壓力，有利于外部低壓空氣進(jìn)入主燃燒室燃燒燃料，形成主燃燒室內(nèi)高溫高壓氣體向外噴射的燃燒器。主燃燒室內(nèi)的高速噴射氣流由高壓氣源提供，高壓氣源來自于嵌入主燃燒室內(nèi)部的高壓燃燒室或外部的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，采用外部的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器提供高壓氣源時(shí)，形成本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器級聯(lián)工作方式，可大幅度減小高壓燃燒室內(nèi)高壓氧氣或空氣的消耗量。本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器適合在飛行器和其它燃燒加熱設(shè)備中使用。
【專利說明】內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，特別是提供了一種利用燃燒室內(nèi)的噴射氣流隔離主燃燒室與進(jìn)氣口之間的壓力，有利于外部低壓空氣進(jìn)入主燃燒室燃燒燃料，形成主燃燒室內(nèi)高溫高壓氣體向外噴射的燃燒器，適合在飛行器和其它燃燒加熱設(shè)備中使用。
【背景技術(shù)】
[0002]燃燒裝置需要消耗空氣中的氧氣和燃燒后形成高溫高壓噴射氣流，現(xiàn)有的這類設(shè)備廣泛使用鼓風(fēng)機(jī)提供高壓空氣，需消耗額外的能量并增加附屬設(shè)備，降低了系統(tǒng)的可靠性。例如航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)需要采用渦扇旋轉(zhuǎn)進(jìn)氣，還要有驅(qū)動(dòng)渦扇的耐高溫燃?xì)馊~片獲取燃?xì)鈩?dòng)力。
[0003]自從有了航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)以來，雖然在各個(gè)方面都取得了較大的進(jìn)步，但基本模式?jīng)]有本質(zhì)的改變，都需要使用壓氣機(jī)提供進(jìn)入燃燒室內(nèi)的空氣。如中國專利201120213212.X的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)等，雖然不需要使用壓氣機(jī)工作，但需要在高速飛行條件下才能持續(xù)運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，該燃燒器利用主燃燒室內(nèi)部的高速噴射氣流隔離主燃燒室進(jìn)氣口端部的氣體壓力，有利于外部低壓空氣進(jìn)入主燃燒室燃燒燃料，產(chǎn)生主燃燒室內(nèi)高溫高壓氣體并向外部噴射。
[0005]本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，是在主燃燒室內(nèi)的局部空間里提供壓力總是高于主燃燒室氣體壓力的高壓氣源，高壓氣源與主燃燒室內(nèi)氣體壓力的壓力差能產(chǎn)生這個(gè)局部空間內(nèi)至少一個(gè)收縮噴口向主燃燒室內(nèi)噴出高速氣體噴流，高速氣流噴口的噴出氣流朝向進(jìn)氣口的端部，兩者之間氣流方向的夾角以小于90度的銳角分布，高速噴流經(jīng)進(jìn)氣口的端部進(jìn)入主燃燒室，在進(jìn)氣口端部形成局部低壓區(qū)，隔離主燃燒室氣體在進(jìn)氣口端部的壓力，有利于外部低壓空氣進(jìn)入主燃燒室。主燃燒室內(nèi)的高壓氣源可由一個(gè)嵌入的高壓燃燒器提供，需要向其內(nèi)部提供高壓氧氣或空氣和燃料，也可由外部小型的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器提供，形成兩級或多級的本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器級聯(lián)工作方式，減少高壓氧氣或空氣的消耗量。高速噴射氣流與進(jìn)氣氣流之間的夾角比90度更小的情況下,有利于進(jìn)氣口空氣進(jìn)入主燃燒室，但這個(gè)角度過小存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的困難，最佳的角度應(yīng)在20度至70度之間。選擇高壓氣源的氣體壓力與主燃燒室氣體壓力之差不小于主燃燒室氣體壓力與進(jìn)氣口外部空氣壓力之差的情況下，高速噴流對進(jìn)氣口的壓力隔離效果好，可向主燃燒器提供所需要的外部空氣，高壓燃燒室提供高壓氣源的容量要能夠維持高壓氣源的壓力達(dá)到這樣的要求。采用高速噴射氣流噴口和進(jìn)氣口均勻分布在主燃燒器一端的圓周上，形成多個(gè)高速氣流噴口和進(jìn)氣口對的結(jié)構(gòu)形式，可簡化本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器的設(shè)計(jì)，提高燃燒器的使用壽命，適合于小功率燃燒器。設(shè)計(jì)較大功率本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器時(shí)，適合采用圓周上螺旋氣道的高速氣流噴口和進(jìn)氣口，高速氣流噴口和進(jìn)氣口的螺旋氣流通道一個(gè)為左旋，另一個(gè)為右旋，高速氣流噴口與進(jìn)氣口在軸向留有間隙，形成圓環(huán)形旋轉(zhuǎn)氣流的旋轉(zhuǎn)氣環(huán)室，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)氣環(huán)室的高速噴流氣體在圓周上高速旋轉(zhuǎn)并在離心力作用下向旋轉(zhuǎn)氣環(huán)室圓周外側(cè)擴(kuò)散進(jìn)入主燃燒室，起到隔離進(jìn)氣口端部壓力和有利于外部空氣進(jìn)入主燃燒室的作用。
[0006]本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，可采用級聯(lián)的工作方式，由前級小功率的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器產(chǎn)生高壓氣體并向后級的大功率內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器提供高速噴射氣流的氣源，可大幅度減少對高壓氧氣或空氣的消耗，同時(shí)也需要前級燃燒器在更高的壓力下運(yùn)行，前級內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器的工作壓力要比后級的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器的工作壓力提高一倍以上，并能夠提供維持后級燃燒器高壓氣源氣體壓力的氣體流量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1.是本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器的結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖；
[0008]圖2.是本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器高速氣流噴口與進(jìn)氣口位置關(guān)系示意圖；
[0009]圖3.是本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器采用級聯(lián)工作方式并且主燃燒器用螺旋高速氣流噴口和螺旋進(jìn)氣口的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖4.是本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器螺旋氣流噴口和螺旋進(jìn)氣口組合體的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]結(jié)合圖1，外殼10包圍的空間形成主燃燒室2，主燃燒室內(nèi)部的一端安裝高壓燃燒室內(nèi)殼體9和高壓燃燒室外殼體8組成高壓燃燒室1，高壓燃燒室I的內(nèi)外殼體間形成一個(gè)環(huán)圓周的收縮環(huán)形間隙，這個(gè)環(huán)形間隙被連接內(nèi)外殼體的焊接鋼板分割為圓周上等分的多個(gè)高速氣流噴口 4，經(jīng)高壓進(jìn)氣管5和高壓供油管7進(jìn)入高壓燃燒室I的氣體和燃料被點(diǎn)火器11點(diǎn)燃后產(chǎn)生高壓氣體，高壓氣體經(jīng)高壓燃燒室圓周上的多個(gè)噴口噴出形成高速噴射氣流。高壓燃燒室外殼體8與主燃燒室外殼體10之間形成收縮的環(huán)形間隙，這個(gè)環(huán)形間隙被連接主燃燒室外殼體和高壓燃燒室外殼體的焊接鋼板分割為圓周上等分的多個(gè)進(jìn)氣口 3，每個(gè)進(jìn)氣口位于高速氣流噴口的前端形成高速氣流噴口和進(jìn)氣口對，噴射氣流方向與進(jìn)氣氣流方向形成一個(gè)小于90度的銳角。氣流噴口 4噴出的高速氣流經(jīng)進(jìn)氣口 3的端部進(jìn)入主燃燒室，在進(jìn)氣口端部產(chǎn)生局部的低氣壓，隔離進(jìn)氣口端部主燃燒室氣體的壓力，外部低壓氣體經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入主燃燒室。主燃燒室由供油管6將燃料噴入，燃燒后建立主燃燒室的壓力并經(jīng)噴口 12噴出。高速氣流噴口 4噴出氣體的速度由高壓燃燒室氣體壓力和主燃燒室氣體壓力的壓力差決定，主燃燒室的壓力越大，要求噴出氣流的速度越高。為保證進(jìn)氣口的低壓空氣能進(jìn)入主燃燒室，高壓燃燒室的氣體壓力應(yīng)保持高于主燃燒室氣體壓力的I倍以上。
[0012]圖2中，進(jìn)氣口 3和高速氣流噴口 4之間的夾角13用a表示，選擇較小的a角有利于進(jìn)氣口氣流的進(jìn)入，a角的最小值受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的限制，最佳的角度應(yīng)在20度至70度之間。[0013]結(jié)合圖3和圖4，主燃燒室內(nèi)的高壓氣源由單獨(dú)的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器21經(jīng)管道22提供，形成本發(fā)明的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器級聯(lián)工作方式。高壓氣體進(jìn)入高壓儲(chǔ)氣室14并經(jīng)螺旋噴流葉片18間的噴口噴出，螺旋噴流葉片的螺旋方向?yàn)樽笮?。右旋的螺旋進(jìn)氣口葉片19與螺旋噴流葉片18軸向離開一個(gè)間隙安裝在噴流口進(jìn)氣口組合體16上，螺旋噴氣葉片與螺旋進(jìn)氣口葉片在軸向留有一個(gè)間隙，在噴流口進(jìn)氣口組合體16上噴流口與進(jìn)氣口之間形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣環(huán)室20，氣流經(jīng)螺旋噴流口朝向進(jìn)氣口噴出后在旋轉(zhuǎn)氣環(huán)室20內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)氣流，在離心力作用下氣體向主燃燒室空間擴(kuò)散，形成進(jìn)氣口端部的局部低壓區(qū)，提供外部空氣進(jìn)入主燃燒室的通道。由于采用級聯(lián)工作方式，可大幅度減少產(chǎn)生高壓氣源所需的高壓氧氣或空氣的消耗，但同時(shí)要求前級燃燒器要以更高的壓力運(yùn)行。如果采用多級級聯(lián)的工作方式，每一個(gè)前級燃燒器的工作壓力都應(yīng)高于后級燃燒器工作壓力的一倍以上。外固定架15和內(nèi)固定架17起支撐作用，增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，其特征是主燃燒室內(nèi)部的至少一組高速氣流噴口和進(jìn)氣口對，在高壓氣源與主燃燒室氣體壓力差作用下，高壓氣源的氣流通過高速氣流噴口噴向進(jìn)氣口端部進(jìn)入主燃燒室，隔離主燃燒室進(jìn)氣口端部的氣體壓力，有利于外部低壓空氣進(jìn)入主燃燒室燃燒燃料，產(chǎn)生主燃燒室內(nèi)高溫高壓氣體并向外部噴射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，其特征是高速氣流噴口的噴出氣流朝向進(jìn)氣口的端部，兩者之間氣流方向的夾角以小于90度的銳角分布,最佳的角度應(yīng)在20度至70度之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，其特征在于主燃燒室內(nèi)高壓氣源的壓力與主燃燒室氣體壓力差高于主燃燒室與進(jìn)氣口外部空氣壓力之差，產(chǎn)生有效隔離進(jìn)氣口端部氣體壓力的高速氣流噴口氣流噴出的速度，高壓氣源的流量要能夠維持高壓氣源的壓力達(dá)到這樣的要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，其特征在于主燃燒室內(nèi)高壓氣源可由嵌入的高壓燃燒室提供，向高壓燃燒室提供高壓氧氣或空氣和燃料燃燒后產(chǎn)生高壓氣源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，其特征是可采用外部小功率的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器提供高壓氣源，構(gòu)成內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器的級聯(lián)工作方式，能大幅度減少高壓氧氣或空氣的消耗量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和5的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，其特征是采用級聯(lián)工作方式時(shí)前級的燃燒器工作壓力高于后級燃燒器工作壓力I倍以上，并向后級燃燒器提供維持這個(gè)壓力的高壓氣源的流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，其特征是高速氣流噴口和進(jìn)氣口采用在主燃燒室內(nèi)一端的圓周上等分分布或采用螺旋氣流通道分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和7的內(nèi)噴流隔壓進(jìn)氣燃燒器，其特征是采用螺旋氣流通道的高速氣流噴口和進(jìn)氣口時(shí)，螺旋氣流通道一個(gè)為左旋，另一個(gè)為右旋，高速氣流噴口和進(jìn)氣口之間的間隙形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)氣環(huán)室。
【文檔編號(hào)】F23R3/04GK103528092SQ201310443227
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】鄒吉武 申請人:鄒吉武