CN202328366U - 可再生电能的涡轮燃烧器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃烧器，特别是具有启动发电装置的可再生电能的涡轮式燃烧器。采用的技术方案是：在微型涡轮喷气发动机原机或由燃烧室和涡轮增压器组成涡轮式燃烧器的叶轮内侧安装永磁转子和定子线圈，永磁转子随转轴转动，定子线圈固定在压气机上，永磁转子、定子线圈与叶轮以转轴为轴同轴安装。本实用新型的涡轮燃烧器可用于取代现有的燃烧器，用于锅炉、直燃制冷机组等，也可以独立作为发电机、现场照明、提供蒸汽、取暖使用，用于野外宿营、岛屿、边防哨所、地质勘探等。由于结构简单，制造技术的提高，生产成本降低，又具有可再生发电功能，提高了能效，对于节能减排就有了重要的推广价值。

Description

可再生电能的涡轮燃烧器

技术领域

本实用新型涉及一种燃烧器，特别是具有启动发电装置的涡轮式燃烧器。就是改造后的航空微型涡轮喷气发动机和发动机涡轮增压器，经改造作为燃烧器用于锅炉、炉窑、化工加热、直燃制冷机组、也可用在应急发电、采暖时独立使用。 

背景技术

目前，一般燃烧器是由电动风机、燃烧室、点火器等组成，国内外的其它燃油、燃气燃烧器基本上都是需要耗电的，而本身并不发电，工作用电要靠外部电源提供，其中，燃烧器风机需要耗电几千瓦到几十千瓦不等，包含了风机、旋流板、燃烧室、点火器等。航空微型涡轮喷气发动机是从车辆的涡轮增压器、飞机的辅助功率装置和用于军事的无人驾驶飞机的小型喷射式发动机发展来的。本体虽然就是一个燃烧器，但它的启动主要采用专用的启动电动机，由于造价较高，又无其它功能，所以，一直没有广泛地应用在其他领域。 

但目前，仍没有将微型涡轮喷气发动机和涡轮增压器改进后作为可再生电能的涡轮燃烧器的技术方案使用。 

另外，涡轮增压器有史以来一直是作为发动的附机生产的，是一种精密机加工产品，加工精度高，人们都认为就是附机，所以一直没应用到主机位置，没有广泛地应用在其他领域。 

实用新型内容

本实用新型公开了一种可再生电能的涡轮燃烧器，旨在提供一种结构新颖、简单可靠、提高能效，兼有启动和发电功能的涡轮式燃烧器。 

本实用新型采用如下的技术方案实现的： 

由压气机、燃烧室、涡轮、转轴等部件组成涡轮式燃烧器，加装启动发电装置，所述启动发电装置包含永磁转子和定子线圈，所述永磁转子和定子线圈设置于随转轴转动的压气机的叶轮内侧，所述永磁转子固定连接在转轴上、并 随转轴转动，所述定子线圈固定在压气机上，所述永磁转子、定子线圈与叶轮以转轴为轴同轴安装。 

还可用现有包含压气机、涡轮、燃烧室、转轴的微型涡轮喷气发动机构成涡轮式燃烧器； 

还可用现有的含压气机、涡轮、转轴的涡轮增压器加装文丘里预混器和燃烧室组成涡轮式燃烧器，并且，压气机的一部分气经比例调节阀通过涡轮增压器的中间体再供给燃烧室，另一部分气通过控制阀直接进入燃烧室，涡轮壳还可有余热利用的水套。 

所述永磁转子可为盘式结构，所述定子线圈可为盘式定子线圈； 

所述永磁转子还可固定在叶轮上，与叶轮一同随转轴转动； 

所述叶轮内侧还可设有与永磁转子形状相适应的凹槽，所述永磁转子置于凹槽嵌入叶轮内固定； 

将所述永磁转子还可固定在导磁体上并嵌入叶轮内；所述盘式定子线圈还可固定在定子安装基板，该定子安装基板固定在微型涡轮喷气发动机的压气机扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板上； 

还可在所述微型涡轮喷气发动机压气机扩压器上设置与所述永磁转子形状相适应、永磁转子置于其中可转动的凹槽，将所述永磁转子置于该凹槽内并与转轴固定； 

还可在所述涡轮增压器的压气机后盖板上设有与所述永磁转子形状相适应、永磁转子置于其中可转动的凹槽，将所述永磁转子置于该凹槽内并与转轴固定。 

由于本实用新型启动发电装置电机安装位置隐蔽，不易损坏，同时缩短了涡喷发动机整体长度，减少了空间占用，电机也得到了强制风冷，从而发电效率增加、寿命延长；再加上电机安装在原机的转轴上，利用了原机的轴承，省去了电机轴承，因而也解决了高速电机轴承易损坏的难题，结构新颖、简单可靠；改变现有微型涡喷启动机电机的安装位置，从而电机不再阻挡空气的进入，使涡喷发动机燃烧效率增加，提高了能效；电机兼作启动电机和发电机，启动后的电动机变成了发电机一机两用，没有消耗电能的电动风机，由涡轮带动的离心压气机取代，涡轮增压器增加了燃烧室和启动发电装置就成为可再生电能的涡轮燃烧器，克服了以前电机启动后就不再工作的、资源利用不充分的不足； 结构新颖、技术领先、高能效。本实用新型不但本体不耗电，而且还可以发出大于现有同等燃烧器的耗电功率，改造后的微型涡喷发动机可用于取代现有的燃烧器，用于锅炉、直燃制冷机组等，也可以独立作为发电机、取暖器使用，用于野外宿营、岛屿、边防哨所、地质勘探等；同时，本实用新型改造后的微型涡喷发动机仍可作为微型涡喷发动机使用：由于采用了无刷永磁直流电机可降低启动电流，减小了涡喷发动机系统的启动电源的容量，还可减少蓄电池重量，从而增加了推重比，发电后的电力更充沛，可使涡喷导弹的雷达探测更远、能够提前预警、无人飞机续航能力更远。 

另外，本启动发电装置应用在涡轮增压器上时，为发动机增加了电动增压功能，使发动机起动前涡轮增压器就有动力，启动发动机时涡轮增压器可将空气压缩进入发动机，使启动更容易。特别是柴油发动机低温时，还可提高发动机排放的标准。涡轮增压器的启动发电装置也特别适合应用于混合动力汽车发动机废气的能量回收自充电，利用涡轮增压器发动机废气的推动，电机发电可给蓄电池充电，这样就可增加汽车的行驶里程，提高了能效，也适用于普通汽车，用于代替原车发电机。 

由于结构简单，生产成本降低，又具有可再生发电功能，提高了能效，随着机加工技术的提高、加工成本的降低、可再生发电功能的增加就达到了节能减排的效果，从而使涡轮增压器改造为燃烧器成为可能和必要，对于节能减排就有了重要的推广价值。 

附图说明

图1是启动发电装置电机安装一个实施例的轴向剖视示意图； 

图2是启动发电装置电机安装另一实施例的轴向剖视示意图； 

图3是使用涡喷发动机作为燃烧器时的结构示意图； 

图4是使用涡轮增压器作为燃烧器时的结构示意图； 

图中标记分别表示：1-叶轮，2-导磁体，3-永磁转子，4-盘式定子线圈，5-定子安装基板，6-涡喷发动机的扩压器或涡轮增压器压气机后盖板，7-转轴，8-锁紧螺母； 

10-压气机，11-启动发电装置，12-燃烧室，13-入水口，14-蒸气出口，15-涡轮壳，16-水套，17-锅炉或空调溴化锂直燃机组，18-文丘里预 混器，19-比例调节阀，20-电磁阀，21-涡轮增压器的中间体； 

图5是电路原理图。 

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施例，对本实用新型的两种安装实施方式作进一步的说明。 

如附图1、3所示，在本实用新型一种实施例中，在微型涡轮喷气发动机原机的基础上，将由永磁转子、定子线圈构成的启动发电装置11安装在叶轮1内侧，将永磁转子3与导磁体2同时固定到转轴上，也可在叶轮1内侧开设与永磁转子3形状相适应的凹槽，再将永磁转子3和导磁体2置于该凹槽内嵌入叶轮1固定，通过叶轮使永磁转子3可随原机的转轴7转动；将盘式定子线圈4固定到定子安装基板5上，再将定子安装基板5固定到压气机扩压器6上，盘式定子线圈4与永磁转子3相对应，叶轮1、永磁转子3和盘式定子线圈4以原机的转轴7为轴同轴安装，用原机上的锁紧螺母8紧固。 

如附图1、4所示，另一种实施例，在涡轮增压器原机的基础上，将由永磁转子、定子线圈构成的启动发电装置11安装在叶轮1内侧，将永磁转子3与导磁体2同时固定到转轴上，也可在叶轮1内侧开设与永磁转子3形状相适应的凹槽，再将永磁转子3和导磁体2置于该凹槽内嵌入叶轮1固定，通过叶轮使永磁转子3可随原机的转轴7转动；将盘式定子线圈4固定到定子安装基板5上，再将定子安装基板5固定到压气机后盖板6上，盘式定子线圈4与永磁转子3相对应，叶轮1、永磁转子3和盘式定子线圈4以原机的转轴7为轴同轴安装，用原机上的锁紧螺母8紧固，将上述部件和在涡轮壳15上的水套16，与燃烧室12组合连接；涡轮增压器改为燃烧器需要在涡壳前增加一个燃烧室12，燃烧室12前加比例调节阀19，涡轮壳入口与燃烧室出口相连接，涡轮增压器的中间体21前加文丘里预混器18，文丘里预混器18的燃料入口前加电磁阀20，压气机10的一部分气经比例调节阀19，供给燃烧室12，将压气机10排出的另一部分压缩空气通过导管导入文丘里预混器18，再通过涡轮增压器的中间体21进入燃烧室12入口，燃烧室喷出的火焰直接喷在增压器的涡轮上，使涡轮产生旋转带动发电机产生电能就构成涡轮式燃烧器，并且涡轮壳设置有水套16，利用火焰以外的余热提供少量的热水或蒸汽，涡轮增压器改制成的燃烧器用于热水 锅炉时如还需要少量的蒸汽时，就可以用带水套的涡轮增压器，这是涡轮增压器改制成的燃烧器的特有功能，但必须注意进入的水必须是锅炉使用的软化水，以免涡壳结垢。 

本实用新型的另外实施例，在于启动发电装置的永磁转子安装部位不同，如图2所示，具体地是，在涡喷发动机压气机的扩压器或涡轮增压器压气机后盖板6上开设有与所述永磁转子3形状相适应、永磁转子3置于其中可转动的凹槽，将所述永磁转子3和导磁体2置于该凹槽内并与转轴7固定，在叶轮1内侧设凹槽，导磁体2嵌入该凹槽，其他与前述实施例相同。 

上述安装好的可再生电能的涡轮燃烧器，可取代现有的燃油、燃气锅炉、窑炉、空调溴化锂直燃机组等的燃烧器，用于锅炉、窑炉或空调溴化锂直燃机组17等。 

如图5将定子线圈La、Lb、Lc接入电路中，将火花塞和电子点火器F接入电路中，由继电器J1吸合、断开，使转换触点开关J1-0、J1-1、J1-2、J1-3接通驱动电路或发电电路，在电机的启动、发电两种工作状态之间转换。使用时，闭合电源开关K，按动启动按钮开关AN导通，继电器J1工作吸合，使转换触点开关J1-0闭合，接通电源给无刷直流电机驱动器B供电，同时转换触点开关J1-1、J1-2、J1-3接通驱动电路，为线圈La、Lc、Lb供电，电机处于电动运行工作状态，主动转动，微型涡轮喷气发动机或发动机涡轮增压器启动；发动机启动后放开启动按钮开关AN，继电器J1断开，转换触点开关J1-0复位，断开无刷直流电机驱动器的供电电路，同时转换触点开关J1-1、J1-2、J1-3也复位，使定子线圈La、Lc、Lb接通整流稳压器U，发动机启动产生动力，叶轮的转数提高，电机转为发电运行工作状态，被动转动，同时发出电力，发电电路开始工作，由于发动机启动后发电机的转速大于启动转速，发电电压也大于供电电压，通过整流稳压电路，电路输出直流通过二极管D给蓄电池充电，同时给用电系统供电。还可将逆变器UI接入电路中，输出交流电。 

以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非因此局限本实用新型的专利范围，故凡是运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的保护范围。 

Claims (9)

1.一种可再生电能的涡轮燃烧器，包括含有压气机、燃烧室、涡轮、转轴的涡轮式燃烧器，其特征在于，还包括启动发电装置，所述启动发电装置包含永磁转子和定子线圈，所述永磁转子和定子线圈设置于随转轴转动的压气机的叶轮内侧，所述永磁转子随转轴转动，所述定子线圈固定在压气机上，所述永磁转子、定子线圈与叶轮以转轴为轴同轴安装。

2.根据权利要求1所述的一种可再生电能的涡轮燃烧器，其特征在于，所述的涡轮式燃烧器为含有压气机、涡轮、燃烧室、转轴的微型涡轮喷气发动机。

3.根据权利要求1所述的一种可再生电能的涡轮燃烧器，其特征在于，所述涡轮式燃烧器由涡轮增压器、文丘里预混器和燃烧室组成，压气机的一部分气通过文丘里预混器进入涡轮增压器的中间体再进入燃烧室，另一部分气直接进入燃烧室，涡轮壳还可有余热利用的水套。

4.根据权利要求2或3所述的可再生电能的涡轮燃烧器，其特征在于，所述永磁转子可为盘式结构，所述定子线圈可为盘式定子线圈。

5.根据权利要求4所述的可再生电能的涡轮燃烧器，其特征在于，所述永磁转子固定在叶轮上，随转轴转动。

6.根据权利要求5所述的可再生电能的涡轮燃烧器，其特征在于，所述叶轮内侧设有与永磁转子形状相适应的凹槽，所述永磁转子置于凹槽嵌入叶轮内。

7.根据权利要求6所述的可再生电能的涡轮燃烧器，其特征在于，将所述永磁转子固定在导磁体上并嵌入叶轮内；所述盘式定子线圈固定在定子安装基板上，该定子安装基板固定在微型涡轮喷气发动机的压气机扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板上。

8.根据权利要求2所述的可再生电能的涡轮燃烧器，其特征在于，所述微型涡轮喷气发动机压气机的扩压器上设置与所述永磁转子形状相适应、永磁转子置于其中可转动的凹槽，将所述永磁转子置于该凹槽内并与转轴固定。

9.根据权利要求3所述的可再生电能的涡轮燃烧器，其特征在于，所述涡轮增压器的压气机后盖板上设有与所述永磁转子形状相适应、永磁转子置于其中可转动的凹槽，将所述永磁转子置于该凹槽内并与转轴固定。

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