具有多孔火焰筒的燃烧室的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃气轮机的燃烧室，特别是涉及一种具有多孔火焰筒的燃烧室。
【背景技术】
[0002]燃气轮机的燃烧室负责完成燃气轮机的热力循环中的加热过程，其功能是将燃料中的化学能转变为热能，将压气机增压后的高压空气加热到涡轮前允许的温度，以便进入涡轮和排气装置内膨胀做工。一般而言，涡轮前温度越高，涡轮发动机的效率也会越高。然而，温度越高，对于燃烧室，特别是其火焰筒的耐热性提出了较大的挑战。
[0003]在现有的火焰筒设计中，其筒体上一般会设有开孔，让一部分从压气机过来的空气经由这些开孔进入筒体形成的燃烧腔内，以在筒体内表面形成气膜，以将筒体与通过燃烧形成的火焰/高温气流阻隔开，从而提供对筒体的高温保护。
[0004]另一方面，微型燃气轮机在分布式发电网络中扮演着越来越重要的角色。在能够满足性能要求的前提下，减小燃烧室的体积一直是燃烧室研发所最求的目标之一。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提出一种能够减小燃烧室尺寸的燃烧室设计。
[0006]本发明提出的具有多孔火焰筒的燃烧室，包括燃烧室壳体以及至少一个被所述燃烧室壳体包围的火焰筒，所述燃烧室壳体与火焰筒之间隔开以形成气流通道，所述火焰筒定义一条火焰筒中轴线。所述火焰筒具有多个让所述气流通道内的气流进入所述火焰筒以在所述火焰筒的内壁面形成气膜的进气孔，所述进气孔引导所述气流朝向所述火焰筒的下游方向行进，每个进气孔定义一条进气孔中轴线，每个进气孔中轴线向所述下游方向倾斜且偏离于所述火焰筒中轴线，使得进入火焰筒的空气在火焰筒的内壁面形成以螺旋线的路径行进的旋流。
[0007]在一些实施例中，进气孔中轴线与火焰筒内壁面之间的角度在5-45度之间。
[0008]在上述具有多孔火焰筒的燃烧室中，进气孔中轴线是向下游方向倾斜并且偏离于火焰筒中轴线，因此进入火焰筒的空气会在火焰筒的内壁面形成以螺旋线的路径行进的旋流。这些沿螺旋线的路径流动的空气会带动至少外围部分的火焰进行旋流运动，从而能够延长火焰的实际长度或者在获得相同火焰长度的情况下减小火焰的轴向长度，从而减小火焰筒轴向尺寸以及燃烧室的整体体积。
【附图说明】
[0009]图1是燃气轮机的燃烧室的一个实施例的简化示意图。
[0010]图2和图3描绘了进气孔相对于火焰筒中轴线的倾斜角度。
【具体实施方式】
[0011]在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。
[0012]图1是燃气轮机的燃烧室的一个实施例简化构造图。燃烧室10包括燃烧室壳体12和至少一个火焰筒14。燃烧室壳体12包围火焰筒14，且燃烧室12与火焰筒14之间隔开以在其间形成气流通道16。根据燃烧室10的类型，壳体12内火焰筒14的数量可以为一个或多个。
[0013]火焰筒14围绕形成燃烧腔。火焰筒14的筒体上形成多个进气孔18。燃气轮机的压气机(图未示)过来的空气一部分进入燃烧腔与燃料发生燃烧反应，还有一部分空气进入燃烧室壳体12和火焰筒14之间的气流通道16，并经由这些进气孔18进入火焰筒14向火焰筒14的下游方向行进，在火焰筒14的内壁面形成气膜，将火焰筒14与高温火焰19阻隔开。本领域技术人员应当清楚，此处所称的下游方向是指火焰筒14内燃烧产物整体行进的方向。
[0014]图2和图3例示出这些进气孔18的一种构造。同时参考图1-3，这些进气孔18朝向下游方向倾斜设置，以将空气以倾斜的角度引入火焰筒14。进气孔18定义一条进气孔中轴线20，火焰筒14定义一条火焰筒中轴线22。在图2和图3中，仅画出进气孔18和火焰筒14的中轴线，以进气孔中轴线20和火焰筒中轴线22的关系来描述进气孔18的倾斜方向。如图2，从火焰筒14的横断面视图来看(即从沿火焰筒中轴线22的角度看)，进气孔中轴线20偏离火焰筒中轴线22，即进气孔中轴线20的延长线与火焰筒中轴线22是不相交的。在一些实施例中，进气孔中轴线20与火焰筒14内壁面之间的角度在5-45度之间。如图3，从垂直于火焰筒中轴线22的角度看，进气孔中轴线20是向下游方向倾斜的，因此可以引导气流向下游方向行进。因此，进气孔中轴线20是向下游方向倾斜并且偏离于火焰筒中轴线22。
[0015]通过这些倾斜的进气孔18进入火焰筒14的空气会在火焰筒14的内壁面形成以螺旋线24的路径行进的旋流。这些沿螺旋线24的路径流动的空气不但将火焰筒14内的燃烧火焰19与火焰筒14内壁面阻隔开，而且会带动至少外围部分的火焰(与空气接触的那一部分火焰)进行旋流运动。与现有的沿轴向延伸的火焰相比，在同样的轴向长度上，旋流运动的火焰将具有更大的火焰长度，从而使得燃烧更加充分。另一方面，为了获得相同长度的火焰，旋流运动的火焰将具有更小的轴向长度，因此可以减小燃烧腔的轴向长度，进而减小火焰筒轴向尺寸以及燃气轮机整机的体积。
[0016]综上所述，在此描述了一种具有多孔火焰筒的燃烧室。进气孔中轴线是向下游方向倾斜并且偏离于火焰筒中轴线，因此进入火焰筒的空气会在火焰筒的内壁面形成以螺旋线的路径行进的旋流。这些沿螺旋线的路径流动的空气会带动至少外围部分的火焰进行旋流运动，从而能够延长火焰的实际长度或者在获得相同火焰长度的情况下减小火焰的轴向长度，从而减小火焰筒轴向尺寸。
[0017]本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性的。因此，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。
【主权项】
1.一种具有多孔火焰筒的燃烧室，其包括燃烧室壳体以及至少一个被所述燃烧室壳体包围的火焰筒，所述燃烧室壳体与火焰筒之间隔开以形成气流通道，所述火焰筒定义一条火焰筒中轴线，其特征在于，所述火焰筒具有多个让所述气流通道内的气流进入所述火焰筒以在所述火焰筒的内壁面形成气膜的进气孔，所述进气孔引导所述气流朝向所述火焰筒的下游方向行进，每个进气孔定义一条进气孔中轴线，每个进气孔中轴线向所述下游方向倾斜且偏离于所述火焰筒中轴线，使得进入火焰筒的空气在火焰筒的内壁面形成以螺旋线的路径行进的旋流。
2.如权利要求1所述的具有多孔火焰筒的燃烧室，其特征在于，所述进气孔中轴线与所述火焰筒内壁面之间的角度在5-45度之间。
【专利摘要】一种具有多孔火焰筒的燃烧室，其包括燃烧室壳体以及至少一个被所述燃烧室壳体包围的火焰筒，所述燃烧室壳体与火焰筒之间隔开以形成气流通道，所述火焰筒定义一条火焰筒中轴线。所述火焰筒具有多个让所述气流通道内的气流进入所述火焰筒以在所述火焰筒的内壁面形成气膜的进气孔，所述进气孔引导所述气流朝向所述火焰筒的下游方向行进，每个进气孔定义一条进气孔中轴线，每个进气孔中轴线向所述下游方向倾斜且偏离于所述火焰筒中轴线，使得进入火焰筒的空气在火焰筒的内壁面形成以螺旋线的路径行进的旋流。
【IPC分类】F23R3-42
【公开号】CN204404242
【申请号】CN201420811065
【发明人】王崎文
【申请人】王崎文
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月18日