CN109780573A - 一种低成本驻涡燃烧室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低成本驻涡燃烧室，属于燃烧室结构技术领域，包括：空气进气腔、空气进气阀、燃烧腔前段、电热塞、燃油蒸汽进气腔、排气法兰、燃油蒸汽进气阀及燃烧腔后段；燃烧腔前段套装在空气进气腔内；空气进气腔的内圆周面与燃烧腔前段的螺旋槽之间形成的螺旋形空腔，燃烧腔后段的大径端与燃烧腔前段的开口端同轴对接固连，燃油蒸汽进气腔套装在燃烧腔后段的小径端外部；空气进气阀安装在空气进气腔上的空气进气口中；燃油蒸汽进气阀安装在燃油蒸汽进气腔上的燃油蒸汽进气口中；排气法兰安装在燃烧腔后段的小径端端面；电热塞固定在燃烧腔后段上；本发明具有燃烧充分、结构简单、紧凑、稳定工作范围宽、污染发散少、成本低的特点。

Description

一种低成本驻涡燃烧室

技术领域

本发明属于燃烧室结构技术领域，具体涉及一种低成本驻涡燃烧室。

背景技术

燃烧室是燃料或推进剂在其中燃烧生成高温燃油蒸汽的装置，是一种用耐高温材料制备的燃烧设备。随着能源危机的日益严重，世界各国纷纷开始重视清洁能源的推广，与此同时，提高化石燃料燃烧效率可以提高能源利用效率，同时降低有害气体的排放，燃烧室是燃料燃烧的场所，目前常见的家用燃油蒸汽灶以及地面工业领域常用的直流燃烧室通常不能保证燃料的燃烧充分，产生大量有害气体的同时造成了极大的能源浪费，因此提高能源利用率的重要途径之一便是提高燃料的燃烧充分性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种低成本驻涡燃烧室，具有燃烧充分、结构简单、紧凑、稳定工作范围宽、污染发散少、成本低的特点。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种低成本驻涡燃烧室，包括：空气进气腔、空气进气阀、燃烧腔前段、电热塞、燃油蒸汽进气腔、排气法兰、燃油蒸汽进气阀及燃烧腔后段；

所述空气进气腔为一端开口的中空壳体，且空气进气腔的开口端圆周面上加工有空气进气口；

所述燃烧腔前段的一端开口、另一端加工有中心通孔及与该中心通孔同轴的环形凹槽，所述环形凹槽的槽底加工有沿周向分布的第一轴向通孔；所述中心通孔作为空气的主进气通道，所述第一轴向通孔作为空气的副进气通道，燃烧腔前段的开口端内腔作为燃烧腔；燃烧腔前段的外圆周面加工有螺旋槽；

所述燃烧腔后段为加工有中心通孔的筒体，其外圆周面加工有环形台阶面，环形台阶面上加工有与其同轴的环形槽，环形槽的槽底加工有沿周向分布的第二轴向通孔，作为燃油蒸汽的进气通道；

所述燃油蒸汽进气腔为环形结构，且燃油蒸汽进气腔的圆周面上加工有燃油蒸汽进气口；

整体连接关系如下：所述燃烧腔前段套装在空气进气腔内，且空气进气腔的开口端与燃烧腔前段的开口端固连；空气进气腔的内圆周面与燃烧腔前段的螺旋槽之间形成的螺旋形空腔，空气进气腔的内底面与燃烧腔前段的中心通孔所在端之间形成空气的容气腔，且空气进气腔上的空气进气口与螺旋形空腔及容气腔相通，容气腔通过空气的主进气通道和副进气通道与燃烧腔前段的燃烧腔相通；

所述燃烧腔后段的大径端与燃烧腔前段的开口端同轴对接固连，且燃烧腔后段的第二轴向通孔与燃烧腔前段的燃烧腔相通；

所述燃油蒸汽进气腔套装在燃烧腔后段的小径端外部，且燃油蒸汽进气腔上的燃油蒸汽进气口与燃烧腔后段的环形槽及第二轴向通孔相通，进而与燃烧腔前段的燃烧腔相通；

所述空气进气阀安装在空气进气腔上的空气进气口中；所述燃油蒸汽进气阀安装在燃油蒸汽进气腔上的燃油蒸汽进气口中；

所述排气法兰安装在燃烧腔后段的小径端端面，排气法兰的通孔与燃烧腔后段的中心通孔相通；

所述电热塞固定在燃烧腔后段上，且电热塞的点火端分别穿过燃烧腔后段后，位于燃烧腔前段的燃烧腔内。

进一步，还包括蜂窝块；所述蜂窝块同轴套装在燃烧腔后段大径端的中心通孔内。

进一步，还包括整流块和整流块支架；

所述整流块的一端为平面，另一端为抛物线状曲面；

所述整流块支架为十字型支架；

所述整流块通过整流块支架安装在燃烧腔前段的中心通孔内。

进一步，所述排气法兰的通孔为喇叭状。

有益效果：(1)本发明的常温高压空气从空气进气阀进入空气进气腔，沿着燃烧腔前段外壁的螺旋槽进入容气腔，在此过程中，常温高压气体被燃烧腔的温度预热，同时起到了冷却燃烧腔的作用，预热后的空气进入燃烧腔与燃油蒸汽混合燃烧，这种燃烧方式极大地提高了燃烧充分性，同时大幅度降低了冷却介质对能量的消耗，提高了能源利用率，降低了成本。

(2)本发明在空气与燃油蒸汽混合燃烧后形成的高温燃气的排出通道上设置蜂窝块，使得在燃烧腔内未充分燃烧的空气与燃油蒸汽形成的混合气体，经过蜂窝块时，在高温的蜂窝块的通孔内进一步燃烧，提高了燃烧充分性，同时保证了该燃烧室可以在不影响燃烧腔内燃烧稳定性的前提下持续脉冲式向外提供高温燃气。

(3)本发明的进入燃烧腔的空气为常温高压气体，压缩后的空气有利于燃烧，充分结合了高压燃烧和预热燃烧两种技术优点。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中剖面A-A的剖视图；

图3为本发明燃烧腔前段的轴测图；

图4为本发明燃烧腔后段正视图；

图5为图4中的剖面B-B的剖视图；

其中，1-空气进气腔；2-空气进气阀；3-燃烧腔前段；4-电热塞；5-燃油蒸汽进气腔；6-排气法兰；7-燃油蒸汽进气阀；8-燃烧腔后段；9-整流块；10-整流块支架；11-蜂窝块。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种低成本驻涡燃烧室，参见附图1和2，包括：空气进气腔1、空气进气阀2、燃烧腔前段3、电热塞4、燃油蒸汽进气腔5、排气法兰6、燃油蒸汽进气阀7、燃烧腔后段8、整流块9、整流块支架10及蜂窝块11；

所述空气进气腔1为一端开口的中空壳体，且空气进气腔1的开口端圆周面上加工有空气进气口；

参见附图3，所述燃烧腔前段3的一端开口、另一端加工有中心通孔及与该中心通孔同轴的环形凹槽，所述环形凹槽的槽底加工有沿周向分布的第一轴向通孔；所述中心通孔作为空气的主进气通道，所述第一轴向通孔作为空气的副进气通道，燃烧腔前段3的开口端内腔作为燃烧腔；燃烧腔前段3的外圆周面加工有螺旋槽；

参见附图4和5，所述燃烧腔后段8为加工有中心通孔的筒体，其外圆周面加工有环形台阶面，燃烧腔后段8的小径端加工有外螺纹，环形台阶面上加工有与其同轴的环形槽，环形槽的槽底加工有沿周向分布的第二轴向通孔，作为燃油蒸汽的进气通道；

所述燃油蒸汽进气腔5为加工有内螺纹的环形结构，且燃油蒸汽进气腔5的圆周面上加工有燃油蒸汽进气口；

所述排气法兰6上加工有喇叭状通孔；

所述整流块9的一端为平面，另一端为抛物线状曲面；

所述整流块支架10为十字型支架；

整体连接关系如下：所述燃烧腔前段3套装在空气进气腔1内，且空气进气腔1的开口端与燃烧腔前段3的开口端通过螺栓固连，且二者连接面安装有密封垫；空气进气腔1的内圆周面与燃烧腔前段3的螺旋槽之间形成的螺旋形空腔，空气进气腔1的内底面与燃烧腔前段3的中心通孔所在端之间形成空气的容气腔，且空气进气腔1上的空气进气口与螺旋形空腔及容气腔相通，容气腔通过空气的主进气通道和副进气通道与燃烧腔前段3的燃烧腔相通；所述螺旋形空腔用于保证进入容气腔的空气分布均匀；

所述燃烧腔后段8的大径端与燃烧腔前段3的开口端同轴对接，并通过螺栓固连，对接面安装有密封垫，且燃烧腔后段8的第二轴向通孔与燃烧腔前段3的燃烧腔相通；

所述燃油蒸汽进气腔5套装在燃烧腔后段8的小径端外部，二者螺纹配合，且燃油蒸汽进气腔5上的燃油蒸汽进气口与燃烧腔后段8的环形槽及第二轴向通孔相通，进而与燃烧腔前段3的燃烧腔相通，所述第二轴向通孔用于保证进入燃烧腔的燃油蒸汽分布均匀；

所述空气进气阀2安装在空气进气腔1上的空气进气口中，用于调节空气的进气量；所述燃油蒸汽进气阀7安装在燃油蒸汽进气腔5上的燃油蒸汽进气口中，用于调节燃油蒸汽的进气量；

所述排气法兰6安装在燃烧腔后段8的小径端端面，排气法兰6的喇叭状通孔与燃烧腔后段8的中心通孔相通，用于排出从燃烧腔燃烧完毕的高温燃气；

所述整流块9通过整流块支架10安装在燃烧腔前段3的中心通孔内，用于对通过该中心通孔(即主进气通道)的空气进行整流，对燃烧腔内的燃烧具有稳燃作用；

所述蜂窝块11同轴套装在燃烧腔后段8大径端的中心通孔内，用于起到稳燃效果；

两个所述电热塞4分别固定在燃烧腔后段8上，且电热塞4的点火端分别穿过燃烧腔后段8后，位于燃烧腔前段3的燃烧腔内。

工作原理：常温高压空气通过空气进气阀2进入空气进气腔1的内圆周面与燃烧腔前段3的螺旋槽之间形成的螺旋形空腔内，并沿着燃烧内腔前段3外壁上的螺旋槽流动后均匀进入所述容气腔；容气腔内的空气通过燃烧内腔前段3上的主进气通道和副进气通道进入燃烧腔前段3的燃烧腔；在此过程中，常温高压空气冷却燃烧内腔前段3的燃烧腔的同时完成了自身的预热；

高压燃油蒸汽通过燃油蒸汽进气阀7进入燃油蒸汽进气腔5后，通过燃烧内腔后段8上的燃油蒸汽的进气通道进入燃烧内腔前段3的燃烧腔；

燃烧腔的工作初期，预热后的高温高压空气与高压燃油蒸汽混合后通过电热塞4点燃，燃烧腔工作稳定后，电热塞4即可停止工作，此时燃烧腔内处于恒温燃烧状态，燃油蒸汽与空气进入燃烧腔后不需电热塞4加热即可参与燃烧；燃油蒸汽与空气燃烧完毕后形成的高温燃气依次通过蜂窝块11、燃烧腔后段8小径端的中心通孔及排气法兰6的喇叭状通孔排出；

其中，在燃烧腔内未充分燃烧的空气与燃油蒸汽形成的混合气体，经过蜂窝块11时，在高温的蜂窝块11的通孔内进一步燃烧(由于排出的高温燃气经过蜂窝块11时，将蜂窝块11加热，使其变为高温的蜂窝块11)，提高了燃烧充分性，同时保证了该燃烧室可以在不影响燃烧腔内燃烧稳定性的前提下持续脉冲式向外提供高温燃气。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低成本驻涡燃烧室，其特征在于，包括：空气进气腔(1)、空气进气阀(2)、燃烧腔前段(3)、电热塞(4)、燃油蒸汽进气腔(5)、排气法兰(6)、燃油蒸汽进气阀(7)及燃烧腔后段(8)；

所述空气进气腔(1)为一端开口的中空壳体，且空气进气腔(1)的开口端圆周面上加工有空气进气口；

所述燃烧腔前段(3)的一端开口、另一端加工有中心通孔及与该中心通孔同轴的环形凹槽，所述环形凹槽的槽底加工有沿周向分布的第一轴向通孔；所述中心通孔作为空气的主进气通道，所述第一轴向通孔作为空气的副进气通道，燃烧腔前段(3)的开口端内腔作为燃烧腔；燃烧腔前段(3)的外圆周面加工有螺旋槽；

所述燃烧腔后段(8)为加工有中心通孔的筒体，其外圆周面加工有环形台阶面，环形台阶面上加工有与其同轴的环形槽，环形槽的槽底加工有沿周向分布的第二轴向通孔，作为燃油蒸汽的进气通道；

所述燃油蒸汽进气腔(5)为环形结构，且燃油蒸汽进气腔(5)的圆周面上加工有燃油蒸汽进气口；

整体连接关系如下：所述燃烧腔前段(3)套装在空气进气腔(1)内，且空气进气腔(1)的开口端与燃烧腔前段(3)的开口端固连；空气进气腔(1)的内圆周面与燃烧腔前段(3)的螺旋槽之间形成的螺旋形空腔，空气进气腔(1)的内底面与燃烧腔前段(3)的中心通孔所在端之间形成空气的容气腔，且空气进气腔(1)上的空气进气口与螺旋形空腔及容气腔相通，容气腔通过空气的主进气通道和副进气通道与燃烧腔前段(3)的燃烧腔相通；

所述燃烧腔后段(8)的大径端与燃烧腔前段(3)的开口端同轴对接固连，且燃烧腔后段(8)的第二轴向通孔与燃烧腔前段(3)的燃烧腔相通；

所述燃油蒸汽进气腔(5)套装在燃烧腔后段(8)的小径端外部，且燃油蒸汽进气腔(5)上的燃油蒸汽进气口与燃烧腔后段(8)的环形槽及第二轴向通孔相通，进而与燃烧腔前段(3)的燃烧腔相通；

所述空气进气阀(2)安装在空气进气腔(1)上的空气进气口中；所述燃油蒸汽进气阀(7)安装在燃油蒸汽进气腔(5)上的燃油蒸汽进气口中；

所述排气法兰(6)安装在燃烧腔后段(8)的小径端端面，排气法兰(6)的通孔与燃烧腔后段(8)的中心通孔相通；

所述电热塞(4)固定在燃烧腔后段(8)上，且电热塞(4)的点火端分别穿过燃烧腔后段(8)后，位于燃烧腔前段(3)的燃烧腔内。

2.如权利要求1所述的一种低成本驻涡燃烧室，其特征在于，还包括蜂窝块(11)；所述蜂窝块(11)同轴套装在燃烧腔后段(8)大径端的中心通孔内。

3.如权利要求1所述的一种低成本驻涡燃烧室，其特征在于，还包括整流块(9)和整流块支架(10)；

所述整流块(9)的一端为平面，另一端为抛物线状曲面；

所述整流块支架(10)为十字型支架；

所述整流块(9)通过整流块支架(10)安装在燃烧腔前段(3)的中心通孔内。

4.如权利要求1所述的一种低成本驻涡燃烧室，其特征在于，所述排气法兰(6)的通孔为喇叭状。