專(zhuān)利名稱(chēng)：燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要由一個(gè)主燃燒區(qū)和一個(gè)沿流動(dòng)方向設(shè)在后面的二次級(jí)組成的燃燒室。本發(fā)明還涉及一種此燃燒室的工作方法。
在燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中，通過(guò)相應(yīng)的燃燒器流動(dòng)并在混合區(qū)內(nèi)準(zhǔn)備好的熱燃?xì)饬?，通常在渦輪前通過(guò)摻混未經(jīng)燃燒器流動(dòng)的質(zhì)量流而調(diào)整到適合渦輪的溫度分布。這種摻混的質(zhì)量一般通過(guò)空氣進(jìn)口的橫截面尺寸和數(shù)量來(lái)控制。這些同時(shí)起摻混空氣噴嘴作用的空氣進(jìn)口，一方面使流過(guò)它們的冷空氣在熱燃?xì)饬髦杏斜匾那秩肷疃?，并因而造成為快速摻混所需的一種宏觀的紊流，與此同時(shí)在另一個(gè)方面使得沿燃燒室壁供入的冷空氣足夠均勻的分布。然而這兩種效果是互相矛盾的，大尺寸的噴嘴導(dǎo)致更大的侵入深度，但與此同時(shí)惡化均勻分布，從而導(dǎo)致在熱燃?xì)饬髦杏羞^(guò)熱或過(guò)冷的條紋，所以限制了可達(dá)到的摻混均勻性，這種限制的結(jié)果是增加了有害物質(zhì)的排放量，降低了效率。
本發(fā)明將消除上述缺點(diǎn)。本發(fā)明的目的是要對(duì)本文開(kāi)始所述類(lèi)型的燃燒室及其工作方法加以改進(jìn)，以提高摻混質(zhì)量和降低燃燒室的熱負(fù)荷；與此同時(shí)，本發(fā)明還有一個(gè)目的是要保證盡可能減少有害物質(zhì)排放量以及最大程度地提高效率。
為了改善摻混質(zhì)量(這同時(shí)也能達(dá)到其他目的)，將上述兩種效果彼此分開(kāi)，使它們分別考慮其本身時(shí)都能達(dá)到最佳化。
為了在熱燃?xì)饬髦性斐珊暧^的渦旋運(yùn)動(dòng)，采用渦流發(fā)生元件來(lái)達(dá)到(下文簡(jiǎn)稱(chēng)渦流發(fā)生器)，它們最好固定在一次區(qū)(主燃燒區(qū))下游的混合段中燃燒室一個(gè)或幾個(gè)壁上。這些渦流發(fā)生器用來(lái)在熱燃?xì)馀c其形式上為二次流的要摻入的摻混空氣之間，產(chǎn)生所需強(qiáng)度的大范圍混合運(yùn)動(dòng)，與傳統(tǒng)的方法相比，它具有相對(duì)于摻混空氣流獨(dú)立的特性。
摻混空氣現(xiàn)在通過(guò)在燃燒室壁上的許多小孔均勻地供入熱燃?xì)庵?，謀求達(dá)到一種超臨界的送風(fēng)率，與此同時(shí)它保證噴射冷卻。為了所謀求的超臨界送風(fēng)率，摻混空氣侵入由渦流發(fā)生器引發(fā)的渦旋邊緣區(qū)，從而被渦旋從壁處帶走，然后與熱燃?xì)庋杆倩旌?。由于渦流發(fā)生器直接受到熱燃?xì)獾淖饔?，所以由此可獲得的充分的冷卻是這類(lèi)混合段必不可少的先決條件。
噴射冷卻效果主要建立在摻混空氣通過(guò)通孔時(shí)造成的內(nèi)部對(duì)流冷卻以及熱燃?xì)庖粋?cè)上可能形成冷空氣膜的基礎(chǔ)之上。若摻混空氣流的動(dòng)量與熱燃?xì)饬鲃?dòng)量之比足夠小，則在熱燃?xì)庖粋?cè)上的流動(dòng)邊界層未被摻混空氣刺破，并能以最佳方式形成冷空氣膜。此送氣比超過(guò)一個(gè)臨界值時(shí)，摻混空氣流侵入熱燃?xì)饬鞫辉傩纬纱死淇諝饽?。通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，隨著送風(fēng)比增加但與此同時(shí)加強(qiáng)了壁內(nèi)部的冷卻效果，從而可將總的冷卻效果大體保持不變。
在超臨界范圍內(nèi)，摻混空氣流侵入熱燃?xì)饬鞯纳疃仍跍u流發(fā)生器附近可以保持得比較小，至少可以比在傳統(tǒng)的空氣進(jìn)口的情況下為低的數(shù)量級(jí)，因?yàn)樗恍枰蟮侥苁箵交炜諝膺M(jìn)入渦旋，但并不要求摻混空氣流本身提供必要的大范圍紊流。因此不需大的直徑，而摻混空氣的供入?yún)s可大面積地進(jìn)行。
所建議的混合段還可以適應(yīng)燃?xì)廨啓C(jī)不同的負(fù)荷狀態(tài)。若將提供用于摻混的壓力降設(shè)計(jì)為可變的，例如采用一個(gè)可調(diào)的預(yù)節(jié)流器，便也可控制要摻入的摻混空氣流。在這種情況下若送風(fēng)率從超臨界范圍轉(zhuǎn)變?yōu)閬喤R界范圍，則盡管摻混空氣流發(fā)生了大的改變，仍可在一個(gè)大的負(fù)荷范圍內(nèi)保持噴射冷卻的效果不變。以此方式，既可以大面積地向混合過(guò)程供入要摻混的空氣并因而提高了總的混合質(zhì)量，又可使混合段的壁與混合量無(wú)關(guān)的防止產(chǎn)生過(guò)高的溫度。
這類(lèi)可變的混合段既可用于傳統(tǒng)的擴(kuò)壓和預(yù)混燃燒室中，也可用于分級(jí)燃燒的燃燒室設(shè)計(jì)方案中。
下面借助于附圖表示本發(fā)明的實(shí)施例并作進(jìn)一步的說(shuō)明。所有對(duì)于直接理解本發(fā)明不需要的構(gòu)件均舍去。介質(zhì)的流動(dòng)方向用箭頭表示。同樣的構(gòu)件在不同的附圖中采用相同的符號(hào)表示。
其中

圖1有一次區(qū)、混合段和二次級(jí)的燃燒室，該燃燒室設(shè)計(jì)為環(huán)形燃燒室；圖2通過(guò)Ⅱ-Ⅱ剖切面的視圖，其中，渦流發(fā)生器固定在燃燒室內(nèi)、外壁上；圖3固定在內(nèi)壁上的渦流發(fā)生器結(jié)構(gòu)；圖4渦流發(fā)生器的透視圖；圖5渦流發(fā)生器的一種實(shí)施方案；圖6按圖5的渦流發(fā)生器的結(jié)構(gòu)方案；圖7在混合段中的渦流發(fā)生器；圖8-14通過(guò)渦流發(fā)生器供入混合空氣的變型；以及圖15各側(cè)均打有孔的渦流發(fā)生器。
由圖1中表示的軸線15可以得知，圖中所涉及的燃燒室是一種環(huán)形燃燒室100，它基本上具有連續(xù)環(huán)形圓筒或準(zhǔn)環(huán)形的圓筒形狀。此外，這種燃燒室也可以由一些軸向、準(zhǔn)軸向或螺旋形排列的各自封閉的多個(gè)燃燒腔組成。這種燃燒室也可由單管燃燒室組成。除此之外，這種燃燒室可以是燃?xì)廨啓C(jī)唯一的燃燒級(jí)，或可以是一種順序點(diǎn)火的燃?xì)廨啓C(jī)一個(gè)燃燒級(jí)。按圖1的環(huán)形燃燒室100沿入流方向包括一個(gè)主燃燒區(qū)1，與之相接的是混合段2，在混合段2后面工作的是二次級(jí)3，它最好設(shè)計(jì)為一個(gè)渦輪的入流口。燃燒器以及燃料供入和一次空氣的供入都基本上位于主燃燒區(qū)1的開(kāi)始處，在此圖1中用箭頭13象征性表示。主燃燒區(qū)1用一個(gè)隔開(kāi)間距的同心管11包圍；在此間距中沿逆流動(dòng)方向流過(guò)一股冷空氣12，它保證主燃燒區(qū)1的對(duì)流冷卻。這一股空氣在通過(guò)這里后例如可流過(guò)燃燒器。來(lái)自主燃燒區(qū)1的熱燃?xì)?流入混合段2；混合段2的內(nèi)壁6和外壁5上配備有一系列渦流發(fā)生器200，它們沿上述壁的周向可以按不同的方式排列。后面還要詳細(xì)介紹渦流發(fā)生器200的各種形狀、工作方式和排列。在渦流發(fā)生器200的所在區(qū)內(nèi)，混合段2被一個(gè)腔10包圍，腔10中經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9流入摻混空氣8，然后摻混空氣在那里經(jīng)內(nèi)壁6和外壁5上不同的孔以及通過(guò)渦流發(fā)生器200分配，以便緊接著流入混合段2。所提及的這些孔可例如在圖8、10、12、14和15中看出；對(duì)這些圖在后面還要進(jìn)一步說(shuō)明。摻混空氣8的量比較大，例如高達(dá)總質(zhì)量流量的50％或更多。在這樣的摻混空氣量的情況下，在混合段2中的送風(fēng)率是超臨界的，因此沿壁5、6不能形成冷空氣膜。顯然，在通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)9使摻混空氣8強(qiáng)烈節(jié)流時(shí)，可以摻入的空氣8顯著減少，于是熱燃?xì)饬?的量增大。一旦此摻混空氣量8達(dá)到亞臨界送風(fēng)率，便始終沿壁5、6形成冷空氣膜，從而始終能保證充分的壁冷卻。但是，按規(guī)定目的是要力圖達(dá)到超臨界送風(fēng)率，因?yàn)檫@樣摻混空氣8可以穿入在該處所設(shè)渦流發(fā)生器200引發(fā)的渦旋的邊緣區(qū)。這些渦旋把流入的摻混空氣8從壁5、6處帶走，從而使它們與經(jīng)燃燒室100流入的熱燃?xì)?迅速混合。此外，在渦流發(fā)生器200各側(cè)的孔(參見(jiàn)后面的圖15)足以冷卻面朝熱燃?xì)?的渦流發(fā)生器200。超臨界的送風(fēng)率還保證在渦流發(fā)生器200所在區(qū)內(nèi)摻混空氣8侵入熱燃?xì)?的深度可以保持得比較小。此侵入深度只要大到使摻混空氣8雖然能侵入由渦流發(fā)生器200引發(fā)的渦旋中去，但并不需要流入的摻混空氣8造成大范圍的紊流。因此，這些孔沒(méi)有大的橫截面或直徑，在這種情況下，摻混空氣8可以大面積地引入混合段2內(nèi)。顯然，摻混空氣8引入混合段2可根據(jù)設(shè)備的負(fù)荷來(lái)調(diào)整。渦流發(fā)生器200的垂直連接邊(是圖4-7中位置216)同時(shí)構(gòu)成了從混合段2向二次級(jí)3的過(guò)渡，在這里造成了混合區(qū)2的斷面收縮，其結(jié)果是導(dǎo)致在二次級(jí)3起始處橫截面14的直接突變14。根據(jù)設(shè)備的負(fù)荷狀態(tài)改變質(zhì)量流量4、8的分配，在摻混空氣8穿過(guò)壁時(shí)造成的冷卻效果，或單獨(dú)通過(guò)孔內(nèi)的熱傳導(dǎo)或結(jié)合冷空氣膜來(lái)達(dá)到。前一種情況涉及的是一種具有高質(zhì)量流量和高預(yù)壓力的超臨界情況，第二種情況涉及的是具有低質(zhì)量流量和低預(yù)壓力的亞臨界情況。因此，如此設(shè)計(jì)的混合配置，從摻混空氣流8可根據(jù)負(fù)荷強(qiáng)烈變化這一點(diǎn)看，其意圖在于不使材料過(guò)熱，尤其是不使渦流發(fā)生器200和壁5、6發(fā)生過(guò)熱。所以，有關(guān)于進(jìn)氣孔幾何尺寸的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在相當(dāng)大的范圍內(nèi)與摻混空氣流8只有微弱關(guān)系的冷卻效果。按這樣的思路設(shè)計(jì)出來(lái)的混合段2，既可以用于分級(jí)燃燒，也可以用于這里所涉及的燃燒器，其中，盡管負(fù)荷改變了，仍能以不變的燃料-空氣比工作。
圖2是圖1中剖切面Ⅱ-Ⅱ處的剖面圖，表示了渦流發(fā)生器200的一種結(jié)構(gòu)，無(wú)論在外壁5上還是在內(nèi)壁6上均固定有渦流發(fā)生器200。它們沿周向彼此鄰接，其中，熱燃?xì)?經(jīng)空腔流過(guò)，空腔是由渦流發(fā)生器200彼此相對(duì)的尖端之間的徑向間距和由自由繞流面之間的空隙構(gòu)成的。在圖中可見(jiàn)之曲線代表被渦流發(fā)生器200所引發(fā)的渦旋。
圖3與圖2基本一致，只是這里僅在內(nèi)壁6上固定有渦流發(fā)生器200。
在圖4、5和6中沒(méi)有表示真正的混合段2。但在圖中用箭頭表示了熱燃?xì)?的流動(dòng)，箭頭還預(yù)先規(guī)定了流動(dòng)方向。按照這些圖，渦流發(fā)生器200、201、202基本上由三個(gè)自由繞流三角形而組成。其中包括一個(gè)頂面210和兩個(gè)側(cè)面211和213。在這些面的縱向它們按規(guī)定的角度沿流動(dòng)方向延伸。渦流發(fā)生器200、201、202的側(cè)面(它們最好由直角三角形構(gòu)成)以其縱側(cè)邊至少固定在已提及的通道壁6上，最好是氣密地固定。它們被定向?yàn)樵谒鼈兊恼瓊?cè)包含了一個(gè)后掠角α，形成一種沖擊面。這一沖擊面設(shè)計(jì)為尖銳的連接邊216并直立在各通道壁5、6上，側(cè)面與通道壁5、6貼接。這兩個(gè)夾有后掠角α的側(cè)面211、213，在圖4中的形狀、大小和方向都是對(duì)稱(chēng)的，它們?cè)O(shè)置在對(duì)稱(chēng)軸線217的兩側(cè)，對(duì)稱(chēng)軸線217與通道軸線的方向相同。
頂面210通過(guò)一個(gè)橫向于流動(dòng)通道延伸并設(shè)計(jì)得很窄的邊215，如同側(cè)面211、213那樣貼靠在同一個(gè)通道壁6上。頂面210的縱向邊212、214與側(cè)面211、213伸入流動(dòng)通道中的縱向邊取齊并接合。頂面210與通道壁6成一個(gè)迎角θ地延伸，它的縱邊212、214與連接邊216一起構(gòu)成了尖端218。當(dāng)然，渦流發(fā)生器200、201、202也可以設(shè)一個(gè)底面，渦流發(fā)生器200、201、202可以以適當(dāng)?shù)姆绞酵ㄟ^(guò)底面固定在通道壁6上。然而，這種底面與構(gòu)件的工作方式毫無(wú)關(guān)系。
渦流發(fā)生器200、201、202的工作方式如下當(dāng)繞過(guò)邊緣212和214流動(dòng)時(shí)，主氣流轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚?duì)反向旋渦，如圖中示意表示的那樣。這一對(duì)旋渦的軸線位于主流軸線中。旋渦數(shù)和旋渦分離的地點(diǎn)(后者如果是所謀求的)，可通過(guò)適當(dāng)選擇迎角θ和后掠角α來(lái)確定。若這兩個(gè)角加大，則旋渦強(qiáng)度或旋渦數(shù)量均增大，而旋渦分離的地點(diǎn)向上游移動(dòng)，直至移入渦流發(fā)生器200、201、202本身所在區(qū)內(nèi)。取決于使用情況，這兩個(gè)角θ和α通過(guò)結(jié)構(gòu)條件和過(guò)程本身預(yù)先確定。這些渦流發(fā)生器只是還須要適配的長(zhǎng)度和高度，正如后面借助于圖7還要詳細(xì)闡明的那樣。
在圖4中，兩個(gè)側(cè)面211、213的連接邊216構(gòu)成渦流發(fā)生器200在下游一側(cè)的邊緣。因此頂面210橫向于流動(dòng)通道延伸的邊215，是受通道內(nèi)氣流首先沖擊的邊緣。
圖5中表示的是以圖4所示的渦流發(fā)生器為基礎(chǔ)的所謂“半渦流發(fā)生器”。在這里所表示的渦流發(fā)生器201中，只設(shè)有兩個(gè)側(cè)面中之一個(gè)，這一個(gè)側(cè)面具有后掠角α/2。另一個(gè)側(cè)面是直的并對(duì)準(zhǔn)流動(dòng)方向。與對(duì)稱(chēng)的渦流發(fā)生器不同，只是在有后掠的一側(cè)產(chǎn)生旋渦，如圖中示意表示的那樣。因此，在渦流發(fā)生器的下游不存在渦旋中性區(qū)，相反，在氣流中被迫成為全部渦流。
圖6與圖4相比在這一方面的區(qū)別在于，在這里的渦流發(fā)生器202的連接銳邊216所處的位置，是在受通道內(nèi)氣流首先沖擊的地方。因此，構(gòu)件旋轉(zhuǎn)了180°。如圖中所表示的那樣，這兩個(gè)反向的旋渦改變了它們的旋轉(zhuǎn)方向。
圖7表示了一個(gè)裝在混合段2中的渦流發(fā)生器200的基本幾何尺寸。通常，人們這樣來(lái)協(xié)調(diào)連接邊216的高度h與通道高度H(或裝有渦流發(fā)生器的通道段高度)之間的關(guān)系，即，應(yīng)使緊挨著渦流發(fā)生器200的下游處所造成的渦旋，就已經(jīng)達(dá)到充滿通道全部高度H的程度。這樣可導(dǎo)致受沖擊的橫截面中有均勻的速度分布。采用的另一個(gè)會(huì)影響到要選擇的這兩個(gè)高度之比h/H的準(zhǔn)則，是在氣流繞渦流發(fā)生器200流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力降。可以理解，比值h/H越大，壓力損失系數(shù)就越大。
渦流發(fā)生器200、201、202主要并最好使用在那些涉及到有兩種流動(dòng)要互相混合的地方。作為主流4的熱燃?xì)庋丶^方向沖擊橫向的邊緣215，或沖擊連接邊216。摻混空氣8(參見(jiàn)圖1)所具有的量可達(dá)主流4的50％或50％以上。在本例中，摻混空氣流8在渦流發(fā)生器的上游和下游以及從渦流發(fā)生器本身引入主流4中，由圖1中可特別清楚地看到這些情況。
在圖2和3所示的實(shí)例中，渦流發(fā)生器被安置成互相鄰接；當(dāng)然，這些渦流發(fā)生器也可以沿混合段2的圓周互相隔開(kāi)距離地分布。在選擇渦流發(fā)生器的幾何尺寸、數(shù)量和結(jié)構(gòu)布置時(shí)，最終起決定性作用的是必須要產(chǎn)生渦旋。
圖8-15表示了其他一些渦流發(fā)生器，它們?cè)谟糜谑箵交炜諝饬魅胫髁髦腥サ耐骺谆蚩诜矫娴呐渲貌煌８鶕?jù)選擇，這些通孔也可以用來(lái)將其他的或別的介質(zhì)，例如燃料引入混合段。
圖10表示了位于渦流發(fā)生器下游的通道壁孔220，以及其他的壁孔221，它們緊挨在側(cè)面211、213旁并沿側(cè)面211、213的縱向延伸地設(shè)在此渦流發(fā)生器所固定的同一個(gè)通道壁6上。通過(guò)壁孔221引入的摻混空氣流給予所產(chǎn)生的渦旋一個(gè)附加的沖擊和冷卻作用，其結(jié)果是可以延長(zhǎng)渦流發(fā)生器的使用壽命。
在圖9、10中摻混空氣流經(jīng)由縫222或壁孔223噴入，這兩種裝置均直接位于橫向于流動(dòng)通道延伸的頂面210的邊緣215前面，并在設(shè)有渦流發(fā)生器的同一個(gè)通道壁6上沿其縱向延伸。壁孔223或縫222的幾何尺寸應(yīng)選為，使摻混空氣(也許是另一種介質(zhì))按規(guī)定的噴入角摻入主流4，并通過(guò)繞此渦流發(fā)生器流動(dòng)，作為保護(hù)氣膜將位于后面的渦流發(fā)生器與熱的主流4基本隔開(kāi)。
在下面要介紹的一些實(shí)例中，如由圖1可見(jiàn)到的那樣，摻混空氣流被引入渦流發(fā)生器空心的內(nèi)部。因此，無(wú)需提供其他的設(shè)施，便可獲得所謀求的相對(duì)于主流4的混合效果以及對(duì)渦流發(fā)生器本身極為重要的冷卻可能性。
當(dāng)然，摻混空氣流的引入也可以借助于已經(jīng)介紹的可能的送風(fēng)裝置(圖8-10)的一種組合形式，以及借助于按后面要介紹的圖11-15中所示的其他可能形式來(lái)進(jìn)行。為保護(hù)能在一定程度上一目了然，在各圖8-14中用箭頭表示的通流孔只是定性的表示，據(jù)此毫無(wú)問(wèn)題地可以在渦流發(fā)生器所涉及的或所有的面全部設(shè)有互相隔開(kāi)間距的通流孔，如由圖15中可見(jiàn)的那樣。
在圖11中摻混空氣流經(jīng)孔224噴入，這些孔224安排在頂面210上，其中，摻混空氣流的入流方向橫向于流動(dòng)通道或邊緣215。在這里渦流發(fā)生器的冷卻在外部進(jìn)行的程度比在內(nèi)部的大。在亞臨界送風(fēng)率的情況下，流出的摻混空氣流在繞頂面210流動(dòng)時(shí)，擴(kuò)展成一個(gè)使頂面210與熱主流4隔離的保護(hù)層；否則，在超臨界送風(fēng)率的情況下，形成如對(duì)圖1所闡明的混合效果。
在圖12中摻混空氣流經(jīng)孔225噴入，這些孔225至少沿對(duì)稱(chēng)線217成梯隊(duì)地設(shè)在頂面210內(nèi)。按照這一方案通道壁6面對(duì)于熱的主流4可得到特別有效的保護(hù)，因?yàn)閾交炜諝饬魇紫仍谛郎u的外圓周處引入。
在圖13中摻混空氣流經(jīng)孔226噴入，這些孔至少在頂面210的縱向邊緣212、214處。這一方案保證充分地冷卻渦流發(fā)生器，因?yàn)閾交炜諝饬髟谒臉O端處流出并因而圍繞構(gòu)件的整個(gè)內(nèi)壁吹過(guò)。在這里，摻混空氣流直接進(jìn)入正在發(fā)展的渦旋中，在超臨界送風(fēng)率的情況下，這可以導(dǎo)致主流內(nèi)的確定混合。
在圖14中摻混空氣流的噴入經(jīng)由孔227實(shí)現(xiàn)，它們?cè)O(shè)在側(cè)面211和213中，一方面在縱向邊緣212和214的區(qū)域內(nèi)，另一方面在連接邊216的區(qū)域內(nèi)。這一方案的效果與圖8(孔211)和圖13(孔226)的效果相似。
符號(hào)表1主燃燒區(qū)(一次區(qū))2混合段、通道3二次級(jí)4熱燃?xì)狻⒅髁?燃燒室外壁、通道壁6燃燒室內(nèi)壁、通道壁7流體機(jī)械加載用的熱燃?xì)?摻混空氣、摻混空氣流、二次流9調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)10分配腔11同心管12冷空氣13燃燒器、燃料供入裝置14軸線100燃燒室200、201、202渦流發(fā)生器210頂面211、213側(cè)面212、214縱向邊215橫向邊216連接邊217對(duì)稱(chēng)軸線218尖端220-227將摻混空氣噴入主流中的通流口或孔L，h渦流發(fā)生器尺寸H通道高度α后掠角θ迎角
權(quán)利要求
1.燃燒室，它主要由一個(gè)主燃燒區(qū)(1)、一個(gè)沿流動(dòng)方向設(shè)在后面的二次級(jí)(3)組成，其中，用于燃燒的這兩個(gè)級(jí)在工作上互相連系，其特征為在主燃燒區(qū)和二次級(jí)之間，居中設(shè)有混合段(2)；混合段配備有渦流發(fā)生器(200、201、202)；混合段和渦流發(fā)生器具有通流孔(220、221、223；225、226、227)，經(jīng)由這些孔可將摻混空氣(8)噴入主流(4)中。
2.按照權(quán)利要求1所述的燃燒室，其特征為一個(gè)渦流發(fā)生器(200)有三個(gè)自由繞流面，它們沿流動(dòng)方向延伸，其中一個(gè)構(gòu)成頂面(210)，而另外兩個(gè)構(gòu)成側(cè)面(211、213)；側(cè)面(211、213)與通道(2)的同一個(gè)壁段貼接并互相形成一個(gè)后掠角(α)；頂面(210)以一個(gè)橫向于流動(dòng)通道(2)延伸的邊緣(215)，如側(cè)面(211、213)那樣貼靠在通道(2)的同一個(gè)壁段(5、6)上；頂面(210)的縱向邊緣(212、214)與伸入通道(2)中的側(cè)面(211、213)的縱向邊齊平地接合，并與通道(2)的壁段(5)成一個(gè)迎角(θ)地延伸。
3.按照權(quán)利要求2所述的燃燒室，其特征為渦流發(fā)生器(200)的這兩個(gè)構(gòu)成后掠角(α)的側(cè)面(211、213)相對(duì)于對(duì)稱(chēng)軸線(217)對(duì)稱(chēng)地設(shè)置。
4.按照權(quán)利要求2所述的燃燒室，其特征為這兩個(gè)構(gòu)成后掠角(α、α/2)的側(cè)面(211、213)在它們之間相交成一個(gè)連接邊(216)，它與頂面(210)的縱向邊緣(212、214)一起形成了一個(gè)尖端(218)；連接邊(216)處于通道(2)的徑向線上。
5.按照權(quán)利要求4所述的燃燒室，其特征為頂面(210)的連接邊(216)和/或縱向邊(212、214)設(shè)計(jì)成至少接近銳邊。
6.按照權(quán)利要求1、2、3、4所述的燃燒室，其特征為渦流發(fā)生器(200)的對(duì)稱(chēng)軸線(217)平行于通道軸線延伸；兩個(gè)側(cè)面(211、213)的連接邊(216)構(gòu)成渦流發(fā)生器(200)的下游邊緣；頂面(210)橫向于流動(dòng)通道(2)延伸的邊緣(215)是首先受主流(4)沖擊的邊緣。
7.按照權(quán)利要求1和4所述的燃燒室，其特征為連接邊(216)構(gòu)成了混合段(2)與二次級(jí)(3)之間的過(guò)渡。
8.按照權(quán)利要求1至7之一所述的燃燒室，其特征為渦流發(fā)生器(220、201、202)沿所有的面(210、211、213)和沿連接邊(216)全都有通流孔(225、226、227)。
9.按照權(quán)利要求1所述的燃燒室，其特征為渦流發(fā)生器(200)的高度(h)與通道(2)高度(H)之比選擇為，使所產(chǎn)生的旋渦在緊挨著渦流發(fā)生器(200)的下游處充滿通道(2)的整個(gè)高度(H)和充滿裝有渦流發(fā)生器(200)的通道段的整個(gè)高度(H)。
10.按照權(quán)利要求1所述的燃燒室，其特征為燃燒室是一種環(huán)形燃燒室。
11.按照權(quán)利要求1所述的燃燒室，其特征為渦流發(fā)生器(200、201、202)下游一側(cè)的區(qū)段設(shè)計(jì)為文氏管式的；另一種燃料可噴入文氏管段收縮最大的區(qū)域內(nèi)。
12.按照權(quán)利要求1所述的燃燒室，其特征為渦流發(fā)生器(200、201、202)至少固定在混合段(2)的一個(gè)通道壁(5、6)上。
13.按照權(quán)利要求1所述的燃燒室，其特征為主燃燒區(qū)(1)設(shè)在流體機(jī)械的下游，而二次級(jí)(3)設(shè)在流體機(jī)械的上游。
14.按照權(quán)利要求13所述的燃燒室，其特征為在二次級(jí)(3)下游的流體機(jī)械是一臺(tái)渦輪機(jī)。
15.按照權(quán)利要求1所述燃燒室的工作方法，該燃燒室主要由一個(gè)主燃燒區(qū)和一個(gè)沿流動(dòng)方向設(shè)在后面的二次級(jí)組成，其中，這兩個(gè)燃燒級(jí)在工作上互相連系，其特征為摻混空氣(8)噴入處于主燃燒(1)和二次級(jí)(3)之間的混合段(2)中的主流(4)內(nèi)；摻混空氣(8)相對(duì)于主流(4)的量，在超臨界送風(fēng)率的情況下，只是侵入由渦流發(fā)生器(200、201、202)所造成的旋渦中；而在亞臨界送風(fēng)率的情況下，至少沿混合段(2)形成氣膜冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)形燃燒室，它主要由一個(gè)主燃燒區(qū)、一個(gè)混合段和一個(gè)二次級(jí)組成，在混合段內(nèi)固定有渦流發(fā)生器，它們用來(lái)形成渦旋?；旌隙魏蜏u流發(fā)生器均制有通流孔，摻混空氣經(jīng)這些孔流入混合段內(nèi)部，并在那里與主流混合。被摻入的摻混空氣的量是可以改變的；它可以相對(duì)于主流具有超臨界或亞臨界送風(fēng)率，其中，甚至在亞臨界送風(fēng)率的情況下，也至少能對(duì)通道壁和渦流發(fā)生器進(jìn)行氣膜冷卻。若以超臨界送風(fēng)率為基礎(chǔ)，則摻混空氣侵入由渦流發(fā)生器引發(fā)的旋渦邊緣區(qū)中，結(jié)果導(dǎo)致?lián)交炜諝馀c主流的迅速混合。
文檔編號(hào)F23R3/16GK1160150SQ9610776
公開(kāi)日1997年9月24日 申請(qǐng)日期1996年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月2日
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