CN103528092A

CN103528092A - 内喷流隔压进气燃烧器

Info

Publication number: CN103528092A
Application number: CN201310443227.9A
Authority: CN
Inventors: 邹吉武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明涉及一种内喷流隔压进气燃烧器，特别是提供了一种利用燃烧室内的高速喷射气流隔离主燃烧室与进气口之间的压力，有利于外部低压空气进入主燃烧室燃烧燃料，形成主燃烧室内高温高压气体向外喷射的燃烧器。主燃烧室内的高速喷射气流由高压气源提供，高压气源来自于嵌入主燃烧室内部的高压燃烧室或外部的内喷流隔压进气燃烧器，采用外部的内喷流隔压进气燃烧器提供高压气源时，形成本发明的内喷流隔压进气燃烧器级联工作方式，可大幅度减小高压燃烧室内高压氧气或空气的消耗量。本发明的内喷流隔压进气燃烧器适合在飞行器和其它燃烧加热设备中使用。

Description

内喷流隔压进气燃烧器

技术领域

本发明涉及一种内喷流隔压进气燃烧器，特别是提供了一种利用燃烧室内的喷射气流隔离主燃烧室与进气口之间的压力，有利于外部低压空气进入主燃烧室燃烧燃料，形成主燃烧室内高温高压气体向外喷射的燃烧器，适合在飞行器和其它燃烧加热设备中使用。

背景技术

燃烧装置需要消耗空气中的氧气和燃烧后形成高温高压喷射气流，现有的这类设备广泛使用鼓风机提供高压空气，需消耗额外的能量并增加附属设备，降低了系统的可靠性。例如航空喷气发动机需要采用涡扇旋转进气，还要有驱动涡扇的耐高温燃气叶片获取燃气动力。

自从有了航空喷气发动机以来，虽然在各个方面都取得了较大的进步，但基本模式没有本质的改变，都需要使用压气机提供进入燃烧室内的空气。如中国专利201120213212.X的冲压发动机等，虽然不需要使用压气机工作，但需要在高速飞行条件下才能持续运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种内喷流隔压进气燃烧器，该燃烧器利用主燃烧室内部的高速喷射气流隔离主燃烧室进气口端部的气体压力，有利于外部低压空气进入主燃烧室燃烧燃料，产生主燃烧室内高温高压气体并向外部喷射。

本发明的内喷流隔压进气燃烧器，是在主燃烧室内的局部空间里提供压力总是高于主燃烧室气体压力的高压气源，高压气源与主燃烧室内气体压力的压力差能产生这个局部空间内至少一个收缩喷口向主燃烧室内喷出高速气体喷流，高速气流喷口的喷出气流朝向进气口的端部，两者之间气流方向的夹角以小于90度的锐角分布，高速喷流经进气口的端部进入主燃烧室，在进气口端部形成局部低压区，隔离主燃烧室气体在进气口端部的压力，有利于外部低压空气进入主燃烧室。主燃烧室内的高压气源可由一个嵌入的高压燃烧器提供，需要向其内部提供高压氧气或空气和燃料，也可由外部小型的内喷流隔压进气燃烧器提供，形成两级或多级的本发明的内喷流隔压进气燃烧器级联工作方式，减少高压氧气或空气的消耗量。高速喷射气流与进气气流之间的夹角比90度更小的情况下，有利于进气口空气进入主燃烧室，但这个角度过小存在结构设计上的困难，最佳的角度应在20度至70度之间。选择高压气源的气体压力与主燃烧室气体压力之差不小于主燃烧室气体压力与进气口外部空气压力之差的情况下，高速喷流对进气口的压力隔离效果好，可向主燃烧器提供所需要的外部空气，高压燃烧室提供高压气源的容量要能够维持高压气源的压力达到这样的要求。采用高速喷射气流喷口和进气口均匀分布在主燃烧器一端的圆周上，形成多个高速气流喷口和进气口对的结构形式，可简化本发明的内喷流隔压进气燃烧器的设计，提高燃烧器的使用寿命，适合于小功率燃烧器。设计较大功率本发明的内喷流隔压进气燃烧器时，适合采用圆周上螺旋气道的高速气流喷口和进气口，高速气流喷口和进气口的螺旋气流通道一个为左旋，另一个为右旋，高速气流喷口与进气口在轴向留有间隙，形成圆环形旋转气流的旋转气环室，进入旋转气环室的高速喷流气体在圆周上高速旋转并在离心力作用下向旋转气环室圆周外侧扩散进入主燃烧室，起到隔离进气口端部压力和有利于外部空气进入主燃烧室的作用。

本发明的内喷流隔压进气燃烧器，可采用级联的工作方式，由前级小功率的内喷流隔压进气燃烧器产生高压气体并向后级的大功率内喷流隔压进气燃烧器提供高速喷射气流的气源，可大幅度减少对高压氧气或空气的消耗，同时也需要前级燃烧器在更高的压力下运行，前级内喷流隔压进气燃烧器的工作压力要比后级的内喷流隔压进气燃烧器的工作压力提高一倍以上，并能够提供维持后级燃烧器高压气源气体压力的气体流量。

附图说明

图1.是本发明的内喷流隔压进气燃烧器的结构和工作原理示意图；

图2.是本发明的内喷流隔压进气燃烧器高速气流喷口与进气口位置关系示意图；

图3.是本发明的内喷流隔压进气燃烧器采用级联工作方式并且主燃烧器用螺旋高速气流喷口和螺旋进气口的结构示意图；

图4.是本发明的内喷流隔压进气燃烧器螺旋气流喷口和螺旋进气口组合体的结构示意图。

具体实施方式

结合图1，外壳10包围的空间形成主燃烧室2，主燃烧室内部的一端安装高压燃烧室内壳体9和高压燃烧室外壳体8组成高压燃烧室1，高压燃烧室1的内外壳体间形成一个环圆周的收缩环形间隙，这个环形间隙被连接内外壳体的焊接钢板分割为圆周上等分的多个高速气流喷口4，经高压进气管5和高压供油管7进入高压燃烧室1的气体和燃料被点火器11点燃后产生高压气体，高压气体经高压燃烧室圆周上的多个喷口喷出形成高速喷射气流。高压燃烧室外壳体8与主燃烧室外壳体10之间形成收缩的环形间隙，这个环形间隙被连接主燃烧室外壳体和高压燃烧室外壳体的焊接钢板分割为圆周上等分的多个进气口3，每个进气口位于高速气流喷口的前端形成高速气流喷口和进气口对，喷射气流方向与进气气流方向形成一个小于90度的锐角。气流喷口4喷出的高速气流经进气口3的端部进入主燃烧室，在进气口端部产生局部的低气压，隔离进气口端部主燃烧室气体的压力，外部低压气体经进气口进入主燃烧室。主燃烧室由供油管6将燃料喷入，燃烧后建立主燃烧室的压力并经喷口12喷出。高速气流喷口4喷出气体的速度由高压燃烧室气体压力和主燃烧室气体压力的压力差决定，主燃烧室的压力越大，要求喷出气流的速度越高。为保证进气口的低压空气能进入主燃烧室，高压燃烧室的气体压力应保持高于主燃烧室气体压力的1倍以上。

图2中，进气口3和高速气流喷口4之间的夹角13用α表示，选择较小的α角有利于进气口气流的进入，α角的最小值受结构设计的限制，最佳的角度应在20度至70度之间。

结合图3和图4，主燃烧室内的高压气源由单独的内喷流隔压进气燃烧器21经管道22提供，形成本发明的内喷流隔压进气燃烧器级联工作方式。高压气体进入高压储气室14并经螺旋喷流叶片18间的喷口喷出，螺旋喷流叶片的螺旋方向为左旋。右旋的螺旋进气口叶片19与螺旋喷流叶片18轴向离开一个间隙安装在喷流口进气口组合体16上，螺旋喷气叶片与螺旋进气口叶片在轴向留有一个间隙，在喷流口进气口组合体16上喷流口与进气口之间形成一个旋转气环室20，气流经螺旋喷流口朝向进气口喷出后在旋转气环室20内产生高速旋转气流，在离心力作用下气体向主燃烧室空间扩散，形成进气口端部的局部低压区，提供外部空气进入主燃烧室的通道。由于采用级联工作方式，可大幅度减少产生高压气源所需的高压氧气或空气的消耗，但同时要求前级燃烧器要以更高的压力运行。如果采用多级级联的工作方式，每一个前级燃烧器的工作压力都应高于后级燃烧器工作压力的一倍以上。外固定架15和内固定架17起支撑作用，增加结构强度。

Claims

1.一种内喷流隔压进气燃烧器，其特征是主燃烧室内部的至少一组高速气流喷口和进气口对，在高压气源与主燃烧室气体压力差作用下，高压气源的气流通过高速气流喷口喷向进气口端部进入主燃烧室，隔离主燃烧室进气口端部的气体压力，有利于外部低压空气进入主燃烧室燃烧燃料，产生主燃烧室内高温高压气体并向外部喷射。

2.根据权利要求1的内喷流隔压进气燃烧器，其特征是高速气流喷口的喷出气流朝向进气口的端部，两者之间气流方向的夹角以小于90度的锐角分布，最佳的角度应在20度至70度之间。

3.根据权利要求1的内喷流隔压进气燃烧器，其特征在于主燃烧室内高压气源的压力与主燃烧室气体压力差高于主燃烧室与进气口外部空气压力之差，产生有效隔离进气口端部气体压力的高速气流喷口气流喷出的速度，高压气源的流量要能够维持高压气源的压力达到这样的要求。

4.根据权利要求1的内喷流隔压进气燃烧器，其特征在于主燃烧室内高压气源可由嵌入的高压燃烧室提供，向高压燃烧室提供高压氧气或空气和燃料燃烧后产生高压气源。

5.根据权利要求1的内喷流隔压进气燃烧器，其特征是可采用外部小功率的内喷流隔压进气燃烧器提供高压气源，构成内喷流隔压进气燃烧器的级联工作方式，能大幅度减少高压氧气或空气的消耗量。

6.根据权利要求1和5的内喷流隔压进气燃烧器，其特征是采用级联工作方式时前级的燃烧器工作压力高于后级燃烧器工作压力1倍以上，并向后级燃烧器提供维持这个压力的高压气源的流量。

7.根据权利要求1的内喷流隔压进气燃烧器，其特征是高速气流喷口和进气口采用在主燃烧室内一端的圆周上等分分布或采用螺旋气流通道分布。

8.根据权利要求1和7的内喷流隔压进气燃烧器，其特征是采用螺旋气流通道的高速气流喷口和进气口时，螺旋气流通道一个为左旋，另一个为右旋，高速气流喷口和进气口之间的间隙形成一个旋转气环室。