CN211119490U - 一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构，包括燃烧室外环、外补燃冷却环和外主燃冷却环，所述外补燃冷却环和外主燃冷却环分别嵌套在燃烧室外环内腔中，所述外主燃冷却环两端分别设有台阶结构，两端的环形直径小于中段环形直径，两端环形部分外壁与燃烧室外环内壁之间存在间隔，所述外主燃冷却环两端的环形部分设有若干外主燃冷却孔。压缩气体一方面通过燃烧室壁上的孔冷却燃烧室壁，并参与燃烧；另一方面利用外主燃冷却环两端环形上的孔辅助进气，大部分混合气体直接进入燃烧室燃烧，部分混合气体可通过外主燃冷却环两端环形部分分布的孔，实现进气散热，促进混合气体燃烧充分，减少了积碳的形成。
Description
技术领域
本实用新型属于燃气轮机技术领域，涉及一种微燃机，尤其是涉及一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构。
背景技术
微型燃气轮机较多采用回流式燃烧室。与大型航空发动机或大型燃气轮机相比，小型燃气轮机燃烧室体积较小，燃烧室掺混段相应较小，不利于热空气和冷空气掺混均匀。为保障小型燃气轮机燃烧室出口周向温度分布均匀，应在其燃烧室周边设置更多的喷油嘴。现在多数微型燃气轮机采用的燃料为航空煤油，但油料保障困难，为扩大燃气轮机应用范围，采用柴油为燃料。使用航空煤油燃烧积碳量很少，不易结焦。但使用柴油作为燃料时，柴油粘度较大，雾化效果差，燃烧易积碳。
以柴油为燃料的微型燃气轮机，在长时间累积工作后，会在燃烧室内壁形成积碳，随着工作时间的积累，积碳量也在不断增加，最终会使微型燃气轮机的燃油消耗量增大，且当积碳到达一定程度后会被燃烧的膨胀气流带走，最后通过涡轮导向器，打在涡轮叶片上，影响涡轮导向器和涡轮的使用。若不及时处理积碳，当微型燃气轮机熄火停机再次起动时，容易出现超温现象，影响设备上其他相应的零部件，例如涡轮导向器或涡轮等的使用寿命。
现有技术中，去除燃烧室积碳的方法多为借助外部设备，或通过对控制系统进行改进，从而控制进排气量，使得燃油燃烧更加充分，达到减少积碳的效果。例如，中国实用新型专利CN01271224.8公开了一种可使清洁药剂产生泡沫的除碳专用装置，通过外部设备对积碳进行清洗，可自行安装使用，可使清洗剂快速变化而产生泡沫，以利于其积碳清理；中国实用新型专利CN98202984.5公开了一种具有氢氧分离的内燃机控制机构，则是通过控制结构控制进排气量来减少积碳，在主水箱上设有导管、水位感知器及水管警示器，使水分子通往进气歧管进燃烧室，使内燃机的动力提高、节省燃料、降低废气、减少积碳。经检索可见，通过改变燃烧室本身的结构来优化燃烧室内气流，从而减少积碳的技术方案至今无人提出。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构，从而达到较好的减少积碳的效果。
本实用新型是通过如下技术方案予以实现的。
一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构，包括燃烧室外环、外补燃冷却环和外主燃冷却环，所述外补燃冷却环和外主燃冷却环分别嵌套在燃烧室外环内腔中，所述外主燃冷却环两端分别设有台阶结构，两端环形直径小于中段环形直径，两端环形部分外壁与燃烧室外环内壁之间存在间隔，所述外主燃冷却环两端环形部分设有若干外主燃冷却孔。
进一步地，所述外主燃冷却孔正对喷嘴轴线，外主燃冷却孔与燃烧室外环冷却孔一一对应。
进一步地，所述外主燃冷却环两端环形部分的外主燃冷却孔数量为5-9个，沿周向均匀分布。
进一步地，所述燃烧室外环中段设有若干燃烧室外环进气孔，所述燃烧室外环进气孔沿燃烧室外环中段周向均匀分布。
进一步地，所述外主燃冷却环中段外壁与燃烧室外环内壁紧密贴合，外主燃冷却环中段设有外主燃冷却环进气孔，所述外主燃冷却环进气孔沿外主燃冷却环中段周向均匀分布，并与燃烧室外环进气孔一一对应。
进一步地，所述燃烧室外环进气孔的孔径大于燃烧室外环冷却孔，数量少于燃烧室外环冷却孔。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型所述的一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构，微型燃气轮机在正常工作时，压缩气体一方面通过燃烧室壁上的孔冷却燃烧室壁，并参与燃烧；另一方面利用外主燃冷却环两端环形上的孔辅助进气，大部分混合气体直接进入燃烧室燃烧，部分混合气体可通过外主燃冷却环两端环形部分分布的孔，这些气流通过外主燃冷却环两端环形部分分布的孔，实现了进气散热，促进混合气体燃烧充分，又使油雾无法积附在燃烧室筒壁上，减少了积碳的形成，有利于稳定燃烧，延长燃烧室的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中外主燃冷却孔的位置分布示意图。
图中：1-外补燃冷却环，2-外主燃冷却环，201-外主燃冷却孔， 202-外主燃冷却环进气孔，3-燃烧室外环，301-燃烧室外环冷却孔， 302-燃烧室外环进气孔，4-喷嘴，A-喷嘴轴线。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1、图2所示，本实用新型所述的一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构，包括燃烧室外环3、外补燃冷却环1和外主燃冷却环2，所述外补燃冷却环1和外主燃冷却环2分别嵌套在燃烧室外环3内腔中，所述外主燃冷却环2两端分别设有台阶结构，两端的环形直径小于中段环形直径，两端环形部分外壁与燃烧室外环3内壁之间存在间隔，所述外主燃冷却环2两端环形部分设有若干外主燃冷却孔201。
所述外主燃冷却环2两端环形部分的外主燃冷却孔201数量为5-9 个，沿周向均匀分布；外主燃冷却孔201正对喷嘴轴线A，外主燃冷却孔201与燃烧室外环冷却孔301一一对应。
所述燃烧室外环3中段设有若干燃烧室外环进气孔302，所述燃烧室外环进气孔302沿燃烧室外环3中段周向均匀分布；燃烧室外环进气孔302的孔径大于燃烧室外环冷却孔301，数量少于燃烧室外环冷却孔 301。
所述外主燃冷却环2中段外壁与燃烧室外环3内壁紧密贴合，外主燃冷却环2中段设有外主燃冷却环进气孔202，所述外主燃冷却环进气孔202沿外主燃冷却环2中段周向均匀分布，并与燃烧室外环进气孔 302一一对应。
实施例
如图1、图2所示，喷嘴4向燃烧室内喷油，燃油雾化颗粒在燃烧室内均匀散开并与同时进入燃烧室内的空气均匀混合，与此同时，点火器工作，燃烧室内的油雾达到燃点燃烧，在燃烧室内形成高温燃气，随即流入燃气涡轮中膨胀做功。在此过程中，压缩气体一方面从外主燃冷却环2和燃烧室外环进气孔302直接进入燃烧室参与燃烧，另一方面，部分压缩气体通过外主燃冷却环2与燃烧室外环3之间的间隙，再经外主燃冷却孔201进入燃烧室燃烧。
压缩气体从外主燃冷却环进气孔202、燃烧室外环进气孔302进入，同时，又因外主燃冷却环2两端的环形部分外壁与燃烧室外环3 内壁之间存在一定间距，压缩气体从外主燃冷却环2两端的台阶结构向前后流动，并参与燃烧；当压缩气体从外主燃冷却孔201进入时，一方面燃油雾化颗粒会与从外主燃冷却孔201进入的气体充分参混，使得混合气体燃烧更加充分，减少积碳的形成；另一方面燃油雾化颗粒会被从外主燃冷却孔201进入的气体吹散，燃油雾化颗粒无法在外主燃冷却环上堆积，减少积碳的形成。
上述的实施例只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本技术方案内容，不应理解为是对本实用新型保护范围的限制，只要是根据本发明技术方案所作的改进、简单替换，均落入本发明的保护范围；本技术方案不仅在微燃机的燃烧室设计上请求保护，任意大小的燃气轮机、涡喷发动机的燃烧室设计，具有相同或实质相似的技术方案，均应落入本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构，包括燃烧室外环(3)、外补燃冷却环(1)和外主燃冷却环(2)，所述外补燃冷却环(1)和外主燃冷却环(2)分别嵌套在燃烧室外环(3)内腔中，其特征在于：所述外主燃冷却环(2)两端分别设有台阶结构，两端环形直径小于中段环形直径，两端环形部分外壁与燃烧室外环(3)内壁之间存在间隔，所述外主燃冷却环(2)两端环形部分设有若干外主燃冷却孔(201)。
2.根据权利要求1所述的一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构，其特征在于：所述外主燃冷却孔(201)正对喷嘴轴线A，外主燃冷却孔(201)与燃烧室外环冷却孔(301)一一对应。
3.根据权利要求1所述的一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构，其特征在于：所述外主燃冷却环(2)两端环形部分的外主燃冷却孔(201)数量为5-9个，沿周向均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构，其特征在于：所述燃烧室外环(3)中段设有若干燃烧室外环进气孔(302)，所述燃烧室外环进气孔(302)沿燃烧室外环(3)中段周向均匀分布。
5.根据权利要求1所述的一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构，其特征在于：所述外主燃冷却环(2)中段外壁与燃烧室外环(3)内壁紧密贴合，外主燃冷却环(2)中段设有外主燃冷却环进气孔(202)，所述外主燃冷却环进气孔(202)沿外主燃冷却环(2)中段周向均匀分布，并与燃烧室外环进气孔(302)一一对应。
6.根据权利要求4所述的一种微燃机柴油燃料防积碳燃烧室结构，其特征在于：所述燃烧室外环进气孔(302)的孔径大于燃烧室外环冷却孔(301)，数量少于燃烧室外环冷却孔(301)。
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