一种三级的旋流装置的制作方法

本申请属于燃气轮机旋流装置设计技术领域，具体涉及一种三级的旋流装置。

背景技术：

随着技术的发展进步，飞机、轮船对大推动/功率燃气轮机的需求越来越迫切，燃气轮机获得大推力/功率需要高温升燃烧室，获得当前所需求的大推力/功率预计燃烧室温升需达到1100-1300k，其温升能力相较于现有常规温升燃烧室具有大幅度的提高。

现有燃气轮机燃烧室多采用双级旋流燃烧技术，其将双旋流装置设置在燃烧室火焰筒5头部，如图1所示，双旋流装置由一级旋流装置、二级旋流装置组成；其中，一级旋流装置与燃油喷嘴4连接；二级旋流装置套设在一级旋流装置外周，且与火焰筒5连接；一级旋流装置及二级旋流装置将空气引入火焰筒5内，自一级旋流装置及二级旋流装置引入火焰筒5中的空气将自燃油喷嘴4喷入的燃油进行雾化，并在火焰筒5内产生回流区以稳定燃烧。

为提高燃烧室的温升，需要燃油喷嘴4向燃烧室火焰筒5内喷入更多的燃油，火焰筒5内燃油量的提高，易造成火焰筒5内主燃区过于富油，富油燃烧易产生大量的碳粒子，导致燃烧室排出大量的可见烟，其一方面产生大量污染，另一方面对设备的隐身性能造成影响。

现有采用双级旋流燃烧技术的燃烧室，为克服上述燃烧室产生大量可见烟的问题，通常的采用的设计是，增加双旋流装置的流通面积，以增加引入火焰筒5内的空气，以更多的空气量与火焰筒5内的燃油进行掺混，对燃油进行雾化，改变火焰筒5内富油燃烧状态。采用上述技术在一定程度上能够满足燃烧室高温升的需求，但其使燃烧室的燃烧性能变坏，尤其是影响燃烧室在慢车状态下的稳定性。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现要素：

本申请的目的是提供一种三级的旋流装置，以克服或减轻上述至少一方面的缺陷。

本申请的技术方案是：

一种三级形式旋流装置，包括一级旋流装置，套设在一级旋流装置外周的二级旋流装置；一级旋流装置与燃油喷嘴连接；

以及，

还包括三级旋流装置，套设在二级旋流装置外周，且与火焰筒连接；

其中，

一级旋流装置及二级旋流装置用以向火焰筒内引入空气，该空气称为回流空气；

回流空气用以将自燃油喷嘴喷入火焰筒内的燃油物化，并在火焰筒内产生回流区；

三级回流装置能够向火焰筒内引入空气，该空气称为掺混空气；

掺混空气沿火焰筒内壁面流动，自火焰筒的主燃区外周及后部进入主燃区。

根据本申请的至少一个实施例，三级旋流装置为径向旋流装置。

根据本申请的至少一个实施例，二级旋流装置为径向旋流装置。

根据本申请的至少一个实施例，一级旋流装置为径向旋流装置。

根据本申请的至少一个实施例，一级旋流装置为轴向旋流装置或为斜切旋流装置。

本申请至少存在以下有益技术效果：提供了一种三级的旋流装置，其通过设计设置三级旋流装置，实现了燃烧室温升能力的提高，且降低了污染物的排放，及其保证了燃烧室在慢车状态下燃烧的稳定。

附图说明

图1是双旋流装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的三级的旋流装置的结构示意图；

图3是径向旋流装置的部分结构示意图；

图4是轴向旋流装置的部分结构示意图；

图5是斜向旋流装置的部分结构示意图；

其中：

1-一级旋流装置；2-二级旋流装置；3-三级旋流装置；4-燃油喷嘴；5-火焰筒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图1至图5对本申请做进一步详细说明。

一种三级形式旋流装置，包括一级旋流装置1，套设在一级旋流装置1外周的二级旋流装置2；一级旋流装置1与燃油喷嘴4连接；

以及，

还包括三级旋流装置3，套设在二级旋流装置2外周，且与火焰筒5连接；

其中，

一级旋流装置1及二级旋流装置2用以向火焰筒5内引入空气，该空气称为回流空气；

回流空气用以将自燃油喷嘴4喷入火焰筒5内的燃油物化，并在火焰筒5内产生回流区；

三级回流装置3能够向火焰筒5内引入空气，该空气称为掺混空气；

掺混空气沿火焰筒5内壁流动，自火焰筒5的主燃区外周及后部进入主燃区。

本领域技术人员容易理解的是，上述三级的旋流装置中一级旋流装置1及二级旋流装置2向火焰筒5内引入回流空气，将自燃油喷嘴4喷入火焰筒5内的燃油物化，并在火焰筒5内产生回流区，其延续并保留了现有双旋流装置中一级旋流装置及二级旋流装置的作用，对上述三级的旋流装置中一级旋流装置1及二级旋流装置2相应结构及其参数的设置在考虑在充分考虑本三级的旋流装置的结构特征的基础上，适当参照双旋流装置进行。

本领域技术人员还容易理解的是，上述三级的旋流装置中与一级旋流装置1及二级旋流装置2配合设置的三级旋流装置3，直接的作用是向火焰筒5内部引入掺混空气，在不扩大一级旋流装置1及二级旋流装置2流通面积的情况下增加引入火焰筒5内的空气，以改变火焰筒5内富油燃烧的状态，从而减少燃烧室可见烟的排放。

此外，上述三级的旋流装置中，通过对三级旋流装置3结构及其参数通过合理的设计，通过其引入火焰筒5内的掺混空气沿火焰筒5内壁流动，通过火焰筒5主燃区的外周及其后部进入主燃区，不对由一级旋流装置1及二级旋流装置2引入回流空气在火焰筒2内形成的回流产生剧烈影响，即由旋流装置1及二级旋流装置2引入回流空气在火焰筒2内实现对自燃油喷嘴4喷入的燃油物化，并形成稳定的回流区，具有稳定的边界，从能够保证燃烧室在慢车状态下燃烧的稳定性。

对于上述一级旋流装置1、二级旋流装置2及其三级旋流装置3之间空气流量的分配，气流的旋向及其之间的结构配合关系，本领域技术人员可根据与上述旋流装置配合使用的燃油喷嘴4及其火焰5进行相应的设计，在设计过程中可结合可行的计算及其地面实验进行，以求能够得到优化的结构参数。

在一些可选的实施例中，三级旋流装置3为径向旋流装置。

在一些可选的实施例中，二级旋流装置2为径向旋流装置。

在一些可选的实施例中，一级旋流装置1为径向旋流装置或轴向旋流装置或为斜切旋流装置。

上述径向旋流装置是指其进气形式为径向进气，轴向旋流装置是指其进气形式为轴向进气，斜向旋流装置是指其以偏离径向及轴向的形式进气。

径向旋流装置、轴向旋流装置、斜切旋流装置，为本领域技术人员经常采用的旋流装置的形式，根据具体情况进行选择使用。本申请所公开的技术方案中，可将一级旋流装置1优选为径向旋流装置，将二级旋流装置优选为径向旋流装置，以及将三级旋流装置优选为径向旋流装置，以使上述三级的旋流装置结构紧凑，便于与燃油喷嘴4及火焰筒5的连接。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。