CN101922735B - 一种具有分隔火焰盘的涡轮发动机燃料混合室 - Google Patents
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Abstract
本发明的名称为一种具有分隔火焰盘的涡轮发动机燃料混合室。属于涡轮发动机技术领域。它主要是解决现有发动机空气流速不能控制和不能较好实现定点火源的问题。它的主要特征是：包括混合室和与该混合室出口端相连的分隔火焰盘；在混合室的入口端设有可调压缩空气流量的阀门；混合室壁上设有穿过的燃料管，燃料管管头位于阀门后的主气流道上；在混合室的中轴线位置上设有将气流向四周引导的气体分边盘；沿混合室内壁周围设有将气流向中心引导的气体收拢盘。本发明具有在混合室低温进行空气与燃油混合、再被加温、最后实现定点火源燃烧的特点，主要用于航空、航海、发电、陆运等的涡轮发动机。
Description
技术领域
本发明属于涡轮发动机技术领域。具体涉及一种用于高速运行压缩空气的涡轮发动机的双控燃料混合室及分隔火焰盘。
背景技术
目前，航空燃气涡轮发动机都只有一个燃烧、混合室，如筒形燃烧室，由燃烧室外套、火焰筒及喷嘴等组成，从压气机来的空气多股进入火焰筒头部一段与从喷嘴雾化的燃油掺混、燃烧，在火焰筒后段与未燃尽的雾化燃油继续掺混、燃烧，并降低燃气温度。由于火焰筒内未没有可调压缩空气流量的阀门及分隔火焰盘，从压气机来的空气只能保持一定的流速，而不能人工控制空气流量的大与小，当出现大油时易富油，出现小油时易贫油。由于火焰筒头部一段既是混合室，又是燃烧室，因而存在火源不稳定的因素。另外，由于雾化燃油均是先加温后，再混合、燃烧，因而存在易积碳的问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种在混合室低温进行空气与燃料混合、再被加温、最后实现定点火源燃烧的双控燃料混合室及分隔火焰盘。
本发明的技术解决方案是：一种具有分隔火焰盘的涡轮发动机燃料混合室，其特征是：包括混合室和与该混合室出口端相连的分隔火焰盘；在混合室的入口端设有可调压缩空气流量的阀门；混合室壁上设有穿过的燃料管，燃料管管头位于阀门后的主气流道上；在混合室的中轴线位置上设有将气流向四周引导的气体分边盘；沿混合室内壁周围设有将气流向中心引导的气体收拢盘。
本发明的技术解决方案中所述的气体分边盘为锥面罩体；气体收拢盘为环状内锥面罩体，与气体分边盘相配合。
本发明的技术解决方案中所述的气体分边盘为蜗轮盘；气体收拢盘为环状锥面罩体，与气体分边盘相配合。
本发明的技术解决方案中所述的气体分边盘为前后设置的两个锥面气体分边盘；气体收拢盘为与气体分边盘相对应的两个气体分边盘。
本发明的技术解决方案中所述的气体分边盘为前后设置的两个蜗轮气体分边盘；气体收拢盘为与气体分边盘相对应的两个气体分边盘。
本发明的技术解决方案中所述的分隔火焰盘由钻有很多小孔的导体板材构成。
本发明由于采用由混合室、阀门、分隔火焰盘、气体分边盘、气体收拢盘和燃料管构成的发动机燃料混合室及分隔火焰盘，混合室出口端与火焰筒连接，而整个混合室与火焰筒位于燃烧室内，因此，可通过调整阀门来控制进入混合室内空气的流速及进气量，在此高速空气的带动下，燃料被虹吸进入混合室内，并经气体分边盘作用，使气、燃料混合体向四周引导到混合室内壁，再经气体收拢盘使气、燃料混合体又高速回到混合室内中心部位，经多次反复运动，充分搅拌后在靠近分隔火焰盘处形成混合燃料分配区，分配区内整个气压、气流相对均衡，然后进入分隔火焰盘，在通过分隔火焰盘的过程中被加热，最后在喷出分隔火焰盘后形成稳定的定点火源燃烧，火焰由喷射焰和膨胀焰组成，具有温度高、体积小的特点，同时，空气从冷却气通道及冷却孔进入火焰筒，给燃气降温。本发明由于采用分隔火焰盘，因而不仅可作为隔离冷却区（200℃以下）和高温区（1500℃以上）的分界线，而且实现气、燃料混合体在经过分隔火焰盘时被加温（300℃左右），并且实现定点火源燃烧。本发明克服了现有技术的不足，具有先低温进行空气与燃燃料混合、再被加温、最后实现定点火源稳定燃烧和不易积碳的特点。本发明主要用于航空、航海、发电、陆运等的涡轮发动机。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示。本发明由混合室2、可调压缩空气流量的阀门7、气体分边盘10、气体收拢盘11、燃料管8构成。混合室2由导体材料制成。火焰筒5由耐高温材料制成。阀门7设在混合室2的颈口处，就是调节混合室内高速压缩空气的进气量，使气和燃料值达到1，能量大转速小转速可以控制。混合室2喇叭口段为混合区，两个气体分边盘10设在混合室2中轴线位置的前后位置上，气体分边盘10为锥面罩体，可将气流向四周引导，两个气体收拢盘11为环状锥面罩体，通过支架与混合室2连接，分别与两个气体分边盘10相配合，可将气流向中心引导，改变混合气流的方向，使混合气得到充分搅拌。燃料管8从混合室2壁上穿过，燃料管8管头位于阀门7后的主气流道上，燃料管8管头不再设喷嘴，气从管头流过时，虹吸管内燃料混合。气、燃料在混合室2内经多次反复运动，充分搅拌后在混合室喇叭口段靠近广口处形成混合燃料分配区9，分配区9内整个气压、气流相对均衡。分隔火焰盘3直接与混合室2广口处连接，分隔火焰盘3由钻有很多小孔的导体板材构成，原理与现有煤气炉盘类似。分配区9内的气、燃料混合体进入分隔火焰盘3小孔后被加温，带走板内温度，使板两边温度相差很大，在喷出分隔火焰盘3后形成稳定的定点火源燃烧。分隔火焰盘3一边高温1500℃以上，一边低温200℃以下。分隔火焰盘3也是混合气加温板，混合气在出板孔时温度高于燃烧点，使混合气一出孔就燃烧，火焰有根。冷却孔6设在火焰筒5壁上，呈倾斜状，与现有技术中火焰筒后段上的冷却孔相同，作用主要是给燃气降温。整个混合室2位于燃烧室4内，燃烧室4与现有燃烧室相同，混合室2、火焰筒5与燃烧室4之间形成冷却气通道1，冷却气来自压缩机。燃料可为气体、固体和液体燃料，其中，固体燃料需要加工成粉末状。
气体分边盘还可以为蜗轮盘，作用与锥面罩体的气体分边盘相同，可将气流呈螺旋状向四周高速旋转。
Claims (3)
1.一种具有分隔火焰盘的涡轮发动机燃料混合室，其特征是：包括混合室（2）和与该混合室（2）出口端相连的分隔火焰盘（3）；分隔火焰盘（3）由钻有很多小孔的导体板材构成；在混合室（2）的入口端设有可调压缩空气流量的阀门（7）；混合室（2）壁上设有穿过的燃料管（8），燃料管（8）管头位于阀门（7）后的主气流道上；在混合室（2）的中轴线位置上设有将气流向四周引导的气体分边盘（10）；沿混合室（2）内壁周围设有将气流向中心引导的气体收拢盘（11）。
2.根据权利要求1所述的一种具有分隔火焰盘的涡轮发动机燃料混合室，其特征是：所述的气体分边盘（10）为锥面罩体；气体收拢盘（11）为环状内锥面罩体，与气体分边盘（10）相配合。
3.根据权利要求1所述的一种具有分隔火焰盘的涡轮发动机燃料混合室，其特征是：所述的气体分边盘为蜗轮盘；气体收拢盘（11）为环状锥面罩体，与气体分边盘相配合。
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