CN114294676B - 一种宽点火边界的预燃室结构 - Google Patents

一种宽点火边界的预燃室结构 Download PDF

Info

Publication number
CN114294676B
CN114294676B CN202111540897.3A CN202111540897A CN114294676B CN 114294676 B CN114294676 B CN 114294676B CN 202111540897 A CN202111540897 A CN 202111540897A CN 114294676 B CN114294676 B CN 114294676B
Authority
CN
China
Prior art keywords
holes
flame transfer
mounting seat
degrees
combustion chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111540897.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114294676A (zh
Inventor
田颖
李峰
蔡文哲
邵伏永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Power Machinery Institute
Original Assignee
Beijing Power Machinery Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Power Machinery Institute filed Critical Beijing Power Machinery Institute
Priority to CN202111540897.3A priority Critical patent/CN114294676B/zh
Publication of CN114294676A publication Critical patent/CN114294676A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114294676B publication Critical patent/CN114294676B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明公开了一种宽点火边界的预燃室结构，其括球形燃烧室、安装座(6)、传焰管(7)；传焰管(7)穿过安装座(6)的中心孔，且传焰管(7)上端搭接在安装座(6)上端面上；球形燃烧室(1)上带有法兰边，安装座(6)上端和法兰边螺纹连接。本发明通过合理设计传焰管上进气结构，引导气流分层进入预燃室内特定区域，诱导形成多涡系结构，改善点火器附近的油气分布并强化掺混，使得预燃室点火特性有明显提升。

Description

一种宽点火边界的预燃室结构
技术领域
本发明属于发动机燃烧室结构技术领域，涉及一种宽点火边界的预燃室结构。
背景技术
由于电嘴放电能量小，不足以直接点燃燃烧室中的可燃混气，现有涡轮风扇发动机普遍采用预燃室点火，即先用电嘴点燃预燃室内可燃混合物，该可燃混合物燃烧形成高能量火炬点燃主燃室。预燃室组成见图1，由一球形燃烧室1，用以形成回流区及加强油气混合的传焰管7以及安装座6组成。流经压气机后的空气经由传焰管7上的周向小孔进入预燃室内，和起动喷嘴3喷出的燃料混合。当电嘴4(或5)打火以后点燃可燃混气，形成高温火炬在传焰管7引导下喷射到主燃烧室内点燃主燃室油气混合物。为了提高点火高度，预燃室内一般还装有补氧喷嘴2。
结合图1现有方案传焰管上进气结构采用周向小孔进气见图2，依靠传焰管上直管突出部分的遮挡形成回流、加强油气掺混。该种进气方式气流流向集中在预燃室头部(如1所示)，不能实现分区供气，进而影响油气掺混及点火性能，实践表明采用该类进气结构的预燃室在高空工作时点火及燃烧性能较差。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种宽点火边界的预燃室结构，通过对进气孔进行按功能分组，调节每组进气孔尺寸、数量、位置分布、开孔方向，实现改善预燃室内部点火电嘴附近油气比、强化涡系分布，降低预燃室内流速的目的，为富燃料预燃室点火及稳定燃烧创造有利条件。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种宽点火边界的预燃室结构，其包括球形燃烧室、安装座6、传焰管7；传焰管7穿过安装座6的中心孔，且传焰管7上端搭接在安装座6上端面上；球形燃烧室1上带有法兰边，安装座6上端和法兰边螺纹连接。
其中，所述法兰边上加工通孔，安装座6上加工螺纹孔，螺钉由通孔穿入螺纹孔实现螺纹连接。
其中，所述安装座6和法兰边之间加装垫圈或涂抹胶密封。
其中，所述球形燃烧室1为铸件，其上开设有多个安装孔，补氧喷嘴、起动喷嘴、点火电嘴分别通过螺纹连接安装在安装孔内。
其中，所述安装座6，传焰管7搭接形成预燃室进气结构。
其中，所述传焰管7包括安装法兰8和直管9，安装法兰8位于直管9上部，两者焊接或一体机加而成。
其中，所述安装法兰8上开有气孔Ⅰ，直径Φ2mm～4mm的孔，开孔方向与直管9轴线夹角θ＝30°～65°、切向角φ＝0°～35°，各孔的角向分布间隔为25°～30°、共4～5个，分布在传焰管7迎风方向左90°至右33°范围，并在此范围开有环形导流槽，气孔Ⅰ将进气气流导向预燃室中下部区域，降低点火器附近油气比。
其中，所述安装法兰8上还开有气孔Ⅱ，孔径Φ2～Φ4mm，开孔方向与直管9轴线夹角20°～90°，切向角0°～35°，各孔的角向间隔为20°～25°、共4～5个，分布在传焰管迎风方向右侧的45°到120°范围，气孔Ⅱ将气流导向头部中上部区域，强化油气掺混。
其中，所述球形燃烧室1直径Φ30～Φ35mm，高度30～35mm，厚度2-3mm。
其中，所述安装座6和传焰管7之间的环腔间隙为3.5～5mm，直管9内径Φ20～Φ25mm，壁厚1～1.5mm，长度30～40mm；安装法兰的环形导流槽内径R11～R14mm，外径R14～R17mm。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的宽点火边界的预燃室结构，通过合理设计传焰管上进气结构，引导气流分层进入预燃室内特定区域，诱导形成多涡系结构，改善点火器附近的油气分布并强化掺混，使得预燃室点火特性有明显提升；相较于现有预燃室进气方式点火油气比，本发明将点火油气比提升至0.6左右，点火边界向富油侧显著提升。
附图说明
图1为现有技术的预燃室结构图。
图2为现有技术的传焰管结构图，II图为I图的A-A向视图。
图3为宽点火边界的预燃室结构的立体图示。
图4为图3的主视图。
图5为预燃室进气结构剖视图。
图6为强化油气掺混效果图。
图7为数值计算结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图3至图5所示，本实施例宽点火边界的预燃室结构包括球形燃烧室、安装座6、传焰管7；传焰管7穿过安装座6的中心孔，且传焰管7上端搭接在安装座6上端面上；球形燃烧室1上带有法兰边，安装座6上端和法兰边螺纹连接。
法兰边上加工通孔，安装座6上加工螺纹孔，螺钉由通孔穿入螺纹孔实现螺纹连接。安装座6和法兰边之间加装垫圈或涂抹胶密封。
球形燃烧室1为铸件，其上开设有多个安装孔，补氧喷嘴、起动喷嘴、点火电嘴分别通过螺纹连接安装在安装孔内。
安装座6，传焰管7搭接形成预燃室进气结构，如图5所示。
传焰管7包括安装法兰8和直管9，安装法兰8位于直管9上部，两者焊接或一体机加而成，见图4所示。
安装法兰8上开有两种尺寸的小孔，气孔Ⅰ是直径Φ2mm～4mm的孔，开孔方向与直管9轴线夹角θ＝30°～65°、切向角φ＝0°～35°，各孔的角向分布间隔为25°～30°、共4～5个，分布在传焰管7迎风方向左90°至右33°范围，并在此范围开有环形导流槽(见图3所示)，气孔Ⅰ将进气气流导向预燃室中下部区域，降低点火器附近油气比；气孔Ⅱ是孔径Φ2～Φ4mm的孔，开孔方向与直管9轴线夹角20°～90°，切向角0°～35°，各孔的角向间隔为20°～25°、共4～5个，分布在传焰管迎风方向右侧的45°到120°范围(见图3所示)，气孔Ⅱ将气流导向头部中上部区域，强化油气掺混。两者配合实现强化油气掺混、降低流速进而实现强化点火燃烧的目的。
本设计方案中，球形燃烧室1直径Φ30～Φ35mm，高度30～35mm，厚度2-3mm；安装座6和传焰管7之间的环腔间隙为3.5～5mm，直管9内径Φ20～Φ25mm，壁厚1～1.5mm，长度30～40mm；安装法兰的环形导流槽内径R11～R14mm，外径R14～R17mm。
点火状态流过预燃室的空气流量为1.6～1.74g/s，燃油流量0.7～1g/s，总油气比0.4～0.6。
气流通过安装座6和传焰管7之间的环形空腔流入安装法兰8上的小孔，进入预燃室燃烧，最后由直管9喷出火焰点燃主燃烧室，气流线路可参见图1中箭头所示。气孔Ⅰ将进气气流导向预燃室中下部区域，降低点火器附近油气比效果如图6左图所示；气孔Ⅱ将气流导向头部中上部区域，强化油气掺混效果见图6右图。两者配合实现强化油气掺混、降低流速进而实现强化点火燃烧的目的。数值计算表明(见图7)在预燃室头部区域的速度分布基本都在10m/s以下，并且在螺旋中心区域的速度在3m/s以下，有利于实现点火和稳定燃烧。
由上述技术方案可以看出，本发明具有以下显著特点：
1、预燃室结构设计包括球形燃烧室、安装座和传焰管。
2、一体化球形燃烧室设计，其上通过螺纹连接安装点火器，起动喷嘴、补氧嘴，并带有法兰安装边。
3、传焰管上开有两种规格尺寸和角度的小孔，按功能设计，引导气流形成预燃室内多涡系结构，实现强化掺混和燃烧的目的；传焰管可通过焊接或一体机加完成。
4、传焰管搭接在安装座上，通过螺钉和球形燃烧室连接，两零件连接处通过密封垫圈或胶密封。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种宽点火边界的预燃室结构，其特征在于，包括球形燃烧室、安装座(6)、传焰管(7)；传焰管(7)穿过安装座(6)的中心孔，且传焰管(7)上端搭接在安装座(6)上端面上；球形燃烧室(1)上带有法兰边，安装座(6)上端和法兰边螺纹连接；
所述传焰管(7)包括安装法兰(8)和直管(9)，安装法兰(8)位于直管(9)上部，两者焊接或一体机加而成；
所述安装法兰(8)上开有气孔Ⅰ，直径Φ2mm～4mm的孔，开孔方向与直管(9)轴线夹角θ＝30°～65°、切向角φ＝0°～35°，各孔的角向分布间隔为25°～30°、共4～5个，分布在传焰管(7)迎风方向左90°至右33°范围，并在此范围开有环形导流槽，气孔Ⅰ将进气气流导向预燃室中下部区域，降低点火器附近油气比；
所述安装法兰(8)上还开有气孔Ⅱ，孔径Φ2～Φ4mm，开孔方向与直管(9)轴线夹角20°～90°，切向角0°～35°，各孔的角向间隔为20°～25°、共4～5个，分布在传焰管迎风方向右侧的45°到120°范围，气孔Ⅱ将气流导向头部中上部区域，强化油气掺混。
2.如权利要求1所述的宽点火边界的预燃室结构，其特征在于，所述法兰边上加工通孔，安装座(6)上加工螺纹孔，螺钉由通孔穿入螺纹孔实现螺纹连接。
3.如权利要求2所述的宽点火边界的预燃室结构，其特征在于，所述安装座(6)和法兰边之间加装垫圈或涂抹胶密封。
4.如权利要求3所述的宽点火边界的预燃室结构，其特征在于，所述球形燃烧室(1)为铸件，其上开设有多个安装孔，补氧喷嘴、起动喷嘴、点火电嘴分别通过螺纹连接安装在安装孔内。
5.如权利要求4所述的宽点火边界的预燃室结构，其特征在于，所述安装座(6)，传焰管(7)搭接形成预燃室进气结构。
6.如权利要求5所述的宽点火边界的预燃室结构，其特征在于，所述球形燃烧室(1)直径Φ30～Φ35mm，高度30～35mm，厚度2-3mm。
7.如权利要求6所述的宽点火边界的预燃室结构，其特征在于，所述安装座(6)和传焰管(7)之间的环腔间隙为3.5～5mm，直管(9)内径Φ20～Φ25mm，壁厚1～1.5mm，长度30～40mm；安装法兰的环形导流槽内径R11～R14mm，外径R14～R17mm。
CN202111540897.3A 2021-12-16 2021-12-16 一种宽点火边界的预燃室结构 Active CN114294676B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111540897.3A CN114294676B (zh) 2021-12-16 2021-12-16 一种宽点火边界的预燃室结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111540897.3A CN114294676B (zh) 2021-12-16 2021-12-16 一种宽点火边界的预燃室结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114294676A CN114294676A (zh) 2022-04-08
CN114294676B true CN114294676B (zh) 2023-05-12

Family

ID=80966709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111540897.3A Active CN114294676B (zh) 2021-12-16 2021-12-16 一种宽点火边界的预燃室结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114294676B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115355526B (zh) * 2022-08-25 2023-06-02 江西中发天信航空发动机科技有限公司 一种航空发动机半封闭预燃室结构及其燃烧室

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2172406Y (zh) * 1993-04-24 1994-07-20 航空航天工业部第六○八研究所 工业炉燃烧器的点火器
CN1239207A (zh) * 1998-06-17 1999-12-22 普拉塞尔技术有限公司 向液体供气的超声相干气体射流
CA2455266A1 (en) * 2003-01-28 2004-07-28 General Electric Company Methods for replacing a portion of a combustor dome assembly
GB0524097D0 (en) * 2005-11-26 2006-01-04 Siemens Ag A combustion apparatus

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1306681A (en) * 1969-12-31 1973-02-14 Secr Defence Combustion apparatus
CN2116836U (zh) * 1991-12-28 1992-09-23 刘国清 一种球台形预燃式燃烧器
US6619043B2 (en) * 2001-09-27 2003-09-16 Siemens Westinghouse Power Corporation Catalyst support structure for use within catalytic combustors
JP2012031730A (ja) * 2010-07-28 2012-02-16 Hitachi Ltd ガスタービン燃焼器の低ＮＯｘ燃焼方法
CN102400789B (zh) * 2011-08-26 2013-10-23 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种可稳定火焰的点火器壳体
CN102506446B (zh) * 2011-10-13 2013-10-09 中国科学院工程热物理研究所 一种用于燃气轮机低污染燃烧室的燃油和空气混合装置
CN103499097B (zh) * 2013-09-29 2016-05-11 北京华清燃气轮机与煤气化联合循环工程技术有限公司 一种燃用中低热值燃料气的燃烧室燃烧组织方法及喷嘴
CN104005853A (zh) * 2014-05-26 2014-08-27 哈尔滨东安发动机（集团）有限公司 航空发动机地面试车用点火装置
CN204478138U (zh) * 2014-12-19 2015-07-15 中国南方航空工业(集团)有限公司 发动机的预燃室
ES2870975T3 (es) * 2016-01-15 2021-10-28 Siemens Energy Global Gmbh & Co Kg Cámara de combustión para una turbina de gas
CN105953265B (zh) * 2016-05-27 2018-06-01 南京航空航天大学 一种组合燃烧室
US20190376441A1 (en) * 2018-06-08 2019-12-12 Caterpillar Inc. Pre-Chamber Spark Plug
CN110186069B (zh) * 2019-05-31 2021-02-09 中国航发湖南动力机械研究所 燃烧加热器
CN213930912U (zh) * 2020-10-12 2021-08-10 北京动力机械研究所 一种燃烧器
CN112747334A (zh) * 2021-01-20 2021-05-04 浙江浙能技术研究院有限公司 一种燃烧室头部结构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2172406Y (zh) * 1993-04-24 1994-07-20 航空航天工业部第六○八研究所 工业炉燃烧器的点火器
CN1239207A (zh) * 1998-06-17 1999-12-22 普拉塞尔技术有限公司 向液体供气的超声相干气体射流
CA2455266A1 (en) * 2003-01-28 2004-07-28 General Electric Company Methods for replacing a portion of a combustor dome assembly
GB0524097D0 (en) * 2005-11-26 2006-01-04 Siemens Ag A combustion apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CN114294676A (zh) 2022-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111457371B (zh) 低氮燃烧器
CN209053698U (zh) 燃烧室的点火电嘴组件、燃烧室及燃气轮机
CN203757766U (zh) 一种富油直混分区燃烧室
CN111059574A (zh) 旋流杯式双燃料空气雾化喷嘴结构
CN114294676B (zh) 一种宽点火边界的预燃室结构
CN103791518A (zh) 一种燃烧室燃油喷射与混合装置及航空发动机
CN220119365U (zh) 稳燃器
CN211739070U (zh) 一种用于油田加热炉的低污染燃烧器结构
CN213599368U (zh) 一种燃气、煤粉双燃料旋流燃烧器
CA1206386A (en) Intake port structure for internal combustion engines
CN211853990U (zh) 一种多级旋流驻车加热器供油燃烧系统
CN111520763B (zh) 一种新型预热式驻涡燃烧室
CN110345513B (zh) 一种分级燃烧的旋流雾化装置
CN113048513A (zh) 一种多级喷油孔中心锥一体化加力燃烧室
CN115355537B (zh) 一种氢燃料回流型燃烧室
CN114636171B (zh) 预燃级双油路预膜式空气雾化喷嘴
CN217602786U (zh) 一种高速热射流点火装置
CN215112738U (zh) 一种用于燃气轮机燃烧室的点火器
CN220119364U (zh) 煤电机组稳燃装置
CN112050204B (zh) 一种低氮燃烧器
CN218936338U (zh) 一种低热值与天然气混烧燃气燃烧器
CN108286477A (zh) 直喷式汽油发动机气缸盖
CN219414757U (zh) 一种用于单井加热炉不稳定气源的燃烧器
CN217761138U (zh) 一种内燃机进气管用旋流增速器及进气管
CN220287506U (zh) 一种双燃料空气预混喷嘴

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant