用于燃料燃烧的设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及燃烧技术，并且可被用于在燃气轮机装置、燃气-蒸汽装置、锅炉和其它热装置中燃烧碳氢化合物燃料。燃料和空气通过燃料-空气入口进入到燃烧室中。可通过喷嘴喷射液态或者气态燃料供应燃料。燃料-空气混合在入口中发生。当燃料-空气混合物从入口切向进入到燃烧室中时，就在燃烧室中发生涡旋，并且涡旋燃烧。燃烧残渣因为在燃烧室的切向上布置的入口，所以引起旋转运动。中空锥体以其顶端朝向燃烧室的方式定向和设置，并且有助于形成燃烧残渣的涡旋角度。收缩喷头增加了流动阻力，因而在燃烧室中的压力增加。这导致化学反应的速度的增加以及在燃烧残渣的温度上的增加。
【专利说明】用于燃料燃烧的设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及通常由权利要求1的前序部分限定的用于燃料燃烧的设备。
[0002]本发明可被用在燃烧技术中，并且用于在燃气轮机装置、燃气-蒸汽装置、锅炉和其它热装置中燃烧碳氢化合物燃料。
【背景技术】
[0003]从RU 2333422的俄罗斯专利公开中可知一种涡旋式燃烧器。该涡旋式燃烧器包括具有切向入口和轴向排放口的壳体和封闭在其中的涡旋式腔室。该涡旋式腔室包括切向叶片涡旋式发生器，其与设置有轴向窗口和喷嘴的端壁以连续方式连接并且共轴设置。在排放口的壁和喷嘴之间，嵌入环形通道。点火单元被构造在壳体内。
[0004]该已知技术实施例的缺陷是由叶片涡旋式发生器产生的在涡旋式腔室内对于燃料-空气混合物的运动的相当大的流动阻力。因此，在电扇上的负载增加。
[0005]与本申请的发明最接近的已有技术(原型)是用于燃料燃烧的设备(俄罗斯专利RU 100185)。该用于燃料燃烧的设备具有端壁、第一柱形壁、第一锥形壁、入口、第二柱形壁、第二锥形壁和点火装置。该第一柱形壁被限定为圆形。第一锥形壁被限定为截头锥体的护套面。该第一柱形壁在一个端部被连接到第一锥形壁上，在具有最大直径的端部上。第一柱形壁和第一锥形壁共轴设置。端面被连接到第一柱形壁上，在其边界处，具体在与第一锥形壁相对的端部上。点火装置位于中空腔室内，该中空腔室由第一柱形壁和端壁形成。入口切向地连接到第一柱形壁上。在入口到第一柱形壁的连接点处，具有第一开口。第二柱形壁被连接到第一锥形壁上，在其较小直径的端部。另一方面，第二锥形壁在较大直径的一侧上被连接到第二柱形壁上。第二柱形壁和第二锥形壁与第一柱形壁共轴设置。端面被限定为圆形。
[0006]该原型的缺陷是在腔室内涡旋运动期间燃烧残渣的长期的残留。这引起了燃烧室的过热，并且减少了用于燃料燃烧的设备的有效作用。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提高燃烧室中使得燃烧残渣燃烧的有效作用。
[0008]通过权利要求1的特征实现了该目的。
[0009]本发明的用于燃料燃烧的设备具有端壁、第一柱形壁、第一锥形壁、燃料-空气入口、第二柱形壁、第二锥形壁和点火装置。所述第一柱形壁是圆形。所述第一锥形壁是截头锥体的护套面。所述第一柱形壁在一端被连接到所述第一锥形壁上，在其较大直径的端部。所述第一柱形壁和所述第一锥形壁共轴设置。所述端壁被连接到所述第一柱形壁上，沿着其边缘在与所述第一锥形壁相对的端部上。所述点火装置位于所述燃料-空气入口中。所述燃料-空气入口被切向地连接到所述第一柱形壁上。第一开口设置在所述燃料-空气入口和所述第一柱形壁的连接点处。所述第二锥形壁在其较大直径的端部被连接到所述第二柱形壁上。所述第二柱形壁和所述第二锥形壁与所述第一柱形壁共轴地设置。所述端面设置为圆形。所述第一锥形壁的具有较小直径的边缘被连接到所述第二柱形壁上，在其外表面的中部。所述第二柱形壁被分为内部和外部。所述内部由所述第二柱形壁的从所述第二柱形壁的边缘开始到与所述第一锥形壁的连接的区域限定。该边缘位于中空腔室内，该中空腔室由所述第一柱形壁、所述第一锥形壁和中空锥体限定。所述外部由所述第二柱形壁的从与所述第一锥形壁的连接点到与所述第二锥形壁的连接点的区域限定。所述柱形中空腔室由第三柱形壁和所述第二柱形壁限定。所述中空锥体由所述锥体的护套面和所述端壁限定。
[0010]从从属权利要求中可得出该设备的其它有利的实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]在图中示出了本发明的一个典型的实施例。在附图中:
[0012]图1示出了从外部看的设备的视图；
[0013]图2以横截面不出了该设备；和
[0014]图3以纵截面不出了该设备。
【具体实施方式】
[0015]该设备的主要部件是燃烧室3、中空锥体23、锥形部5、具有内部16和外部17的柱形部6和收缩喷头7。该设备的内侧面朝向彼此并且朝向设备的轴线定向。该设备的外面是从该设备向外翻转，即，远离该设备的轴线。
[0016]在图1中，参考数字I表示设备的端壁，参考数字2表示进入到燃料-空气入口 14内的第一开口。
[0017]燃烧室3是中空腔室，其由第一柱形壁12和中空锥体23构成。第一柱形壁12根据柱形表面的形状构造。在个别情况下，它可以是圆形的。第一柱形壁12在边缘处被结合到中空锥体23上。
[0018]中空锥体23的顶端沿着第一柱形壁12的轴线朝向燃烧室3定向。中空锥体23在其圆周处以气密方式结合到第一柱形壁12上。该第一柱形壁12在与中空锥体23相对的边缘处结合到第一锥形壁11上。
[0019]第一锥形壁11形成锥形部5。第一锥形壁11具体化为截头锥体的护套面。第一锥形壁11的较大直径等于第一柱形壁12的直径。第一锥形壁11的较小直径等于第二柱形壁10的直径，如下所述。锥形部5与燃烧室3共轴地定位。第一锥形壁11以气密的方式由其具有较大直径的边缘结合到第一柱形壁12上。第一锥形壁11由其具有较小直径的边缘结合到第二柱形壁10的外表面，具体结合在第二柱形壁10的中部。
[0020]第二柱形壁10与第三柱形壁19形成了柱形中空腔室20。第三柱形壁19的上部和下部被结合到出口 18和入口 21上。
[0021]第二柱形壁10形成了柱形部6。第二柱形壁10被限定为圆形的柱形表面。第二柱形壁10的外表面的直径设置为使得第一锥形壁11由其具有第一锥形壁11的较小直径的边缘可被连接到其上。第二柱形壁10的一部分位于燃烧室3和锥形部5内，并且形成了柱形部6的内部16。内部16表示第二柱形壁10的具有与第二柱形壁10的位于燃烧室3中的对应边缘，直到第二柱形壁10到第一锥形壁11的连接点的区域。外部17由第二柱形壁10的从第二柱形壁10连接到第一锥形壁11的点处到第二柱形壁10的位于燃烧室3的外部的边缘的区域形成。该柱形部6与锥形部5并且与燃烧室3共轴。该第二柱形壁10被连接到位于燃烧室3的外部、第二锥形壁9所具有的边缘，如下所述。
[0022]第二锥形壁9形成收缩喷头7。第二锥形壁9被限定为截头锥体的护套面。第二锥形壁9的较大直径的边缘在横截面上与第二柱形壁10的直径相同。收缩喷头7与柱形部6、锥形部5和燃烧室3共轴设置。第二锥形壁9的具有较小直径的边缘形成了第二开口8。
[0023]点火装置4位于燃烧室3内。作为点火装置4，各种火花塞、喷火器或者其它装置可例如被用于点燃燃料-空气混合物。点火装置4设置在燃料-空气入口 14中。第一开口 2被设置在第一柱形壁12中。第一柱形壁12以气密的方式在第一开口 2的圆周处结合到燃料-空气入口 14。燃料-空气入口 14到第一柱形壁12的连接设置成保证燃料-空气混合物的流动13能够不受妨碍的运动。
[0024]燃料-空气入口 14被具体化为管节段。燃料-空气入口 14与第一柱形壁12切向地设置。燃料-空气入口 14的轴线位于垂直于燃烧室3的轴线并且不与燃烧室3的轴线相交的平面中。喷嘴15设置在燃料-空气入口 14中。喷嘴15是用于燃料雾化的装置。
[0025]本发明的功能如下:
[0026]燃料和空气通过燃料-空气入口 14流入燃烧室3中。燃料传送可通过喷嘴15利用液态燃料或者气态燃料喷射实现。燃料和空气的传送一起和单独地都能实现。无论空气和燃料传送的类型和方式如何，燃料-空气的混合都发生在燃料-空气入口 14中。在点火装置4响应之后，燃料-空气混合物在燃烧室3内燃烧，产生燃烧残渣。因为燃料-空气入口 14切向于第一柱形壁12设置，所以该燃烧残渣进入到燃烧室3中的旋转流中。在燃烧室3内的中空锥体23形成了燃烧残渣的涡旋角度。在旋转运动期间，燃料-空气混合物的燃烧残渣被密集地混合。
[0027]燃烧残渣从燃烧室3出来进入到柱形部6中。该燃烧残渣在柱形部6中继续它们的旋转运动。因为在第一柱形壁12和第二柱形壁10在直径上的差，燃烧残渣运动的速度被增加。
[0028]在强烈旋转期间，热的燃烧残渣流出了柱形部6并且通过收缩喷头7进入到热设备的炉腔中。
[0029]在柱形部6的端面处的收缩喷头7增加了流动阻力。因为在流动阻力上的增加，在柱形部6和在燃烧室3中的压力增加。随着在压力上的增加,燃烧残渣的化学反应速度也与其成比例地增加。在这个过程中，燃料-空气混合物的燃烧效率增加。
[0030]中空腔室20由第二柱形壁10和第三柱形壁19形成。制冷剂在中空腔室20中通过入口 21和出口 18循环。制冷剂也在中空锥体23中通过入口 24和出口 25循环。制冷剂和绝缘材料22表现出在用于燃料燃烧的设备的操作中的热的所需传送。
[0031]因此，设备的该实施例确保了在燃料-空气混合物的燃烧效率上的增加，该设备具有燃烧室3、在燃烧室3中设置的内部16和外部17和收缩喷头7，其中该燃烧室3具有切向设置的燃料-空气入口 14、中空锥体23、锥形部5和柱形部6。
[0032]在附图中，参考数字具有下面的含义:
[0033]I 端壁
[0034]2第一开口
[0035]3燃烧室
[0036]4点火装置
[0037]5锥形部
[0038]6柱形部
[0039]7收缩喷头
[0040]8v 第二开口
[0041]9第二锥形壁
[0042]10第二柱形壁
[0043]11第一锥形壁
[0044]12第一柱形壁
[0045]13燃料-空气混合物的流动
[0046]14燃料-空气入口
[0047]15喷嘴
[0048]16内部
[0049]17外部
[0050]18出口
[0051]19第三柱形壁
[0052]20柱形中空腔室
[0053]21入口
[0054]22绝缘材料
[0055]23中空锥体
[0056]24入口
[0057]25出口
【权利要求】
1.一种用于燃料燃烧的设备，具有端壁(I)、第一柱形壁(12)、第一锥形壁(11)、燃料-空气入口(14)、第二柱形壁(10)、第二锥形壁(9)和点火装置(4)，其中，所述第一柱形壁(10)被限定为圆形；所述第一锥形壁(9)被限定为截头锥体的护套面；所述第一柱形壁(10)在一端被连接到所述第一锥形壁(9)的较大直径的端部；所述第一柱形壁(10)和所述第一锥形壁(9)共轴设置；所述端壁(I)在与所述第一锥形壁(11)相对的端部上沿着所述第一柱形壁(10)的边缘被连接到所述第一柱形壁(10)上；所述点火装置(4)位于所述燃料-空气入口(14)中；所述燃料-空气入口(14)被切向地连接到所述第一柱形壁(12)上；第一开口(2)设置在所述燃料-空气入口(14)和所述第一柱形壁(12)的连接点处；所述第二锥形壁(9)在其较大直径的端部被连接到所述第二柱形壁(10)上；所述第二柱形壁(10)和所述第二锥形壁(9)与所述第一柱形壁(12)共轴地设置，并且所述端面设置为圆形， 其特征在于 所述第一锥形壁(11)在其具有较小直径的边缘处被连接到所述第二柱形壁(10)的外表面的中部； 所述第二柱形壁(10)被分为内部(16)和外部(17)； 所述内部(16)由所述第二柱形壁(10)的具体从所述第二柱形壁(10)的位于所述中空腔室中的边缘开始，到与所述第一锥形壁(11)连接的区域限定，其中所述中空腔室由所述第一柱形壁(12)、所述第一锥形壁(9)和中空锥体(23)限定； 所述外部(17)由所述第二柱形壁(10)的从与所述第一锥形壁(11)的连接点到与所述第二锥形壁(9)的连接点的区域限定； 柱形中空腔室(20)由第三柱形壁(19)和所述第二柱形壁(10)限定；并且 所述中空锥体(23)由所述锥体的护套面和所述端壁(I)限定。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于 所述第一柱形壁(12)和所述第一锥形壁(11)，以及所述第二柱形壁(10)和所述第二锥形壁(9)被绝缘材料(22)包围； 在所述第一锥形壁部分(11)和所述第二柱形壁部分(10)，以及所述第二锥形壁部分(9)之间，形成柱形中空腔室(20)，其中填充有制冷剂；并且 所述绝缘材料(22)在所述柱形中空腔室(20)的附近设置有用于所述制冷剂的入口(21)和出 口 (18)。
3.根据权利要求1或者2所述的设备，其特征在于 所述燃料-空气入口(14)与所述第一柱形壁(12)切向地定向；并且 所述喷嘴(15)建立在所述燃料-空气入口(14)的进口内。
4.根据权利要求1、2或者3所述的设备，其特征在于 所述点火装置(4)垂直于所述燃料-空气入口(14)的轴线被引入到所述燃料-空气入口 (14)中。
5.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于 所述第二锥形壁(9)的具有较小直径的边缘形成了第二开口(8)，燃烧残渣通过该第二开口(8)从所述柱形部(6)流出。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于 所述第二锥形壁(9)形成收缩喷头(7)，其与所述柱形部￠)、燃烧室(3)和由所述第一锥形壁(11)限定的锥形部(5)共轴地设置。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于 所述收缩喷头(7)在所述柱形部(6)的端面增加流动阻力，因而增加在所述柱形部(6)和所述燃烧室(3)中的压力，压力与所述流动阻力成比例地增加，化学反应速度增加。
8.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于 所述燃料-空气入口(14)的轴线没有与所述燃烧室(3)的轴线相交，并且位于垂直于所述燃烧室(3)的轴线的平面中。
9.根据权利要求1至7之一所述的设备，其特征在于 所述燃料-空气入口(14)的轴线与所述燃烧室(3)的轴线以互相偏斜的方式设置。
10.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于 火花塞或者喷火器可设置为点火装置(4)。
11.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于 燃料的传送通过液态燃料或者气态燃料的喷射实现。
12.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于 燃料和空气的传送一起或者单独地实现。
13.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于 在所述燃烧室(3)中的所述中空锥体(23)决定所述燃烧残渣的涡旋角度。
【文档编号】F23C3/00GK104379996SQ201380026990
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年6月4日 优先权日:2012年6月21日
【发明者】A·鲍柏克, N·鲍柏克 申请人:A·鲍柏克, N·鲍柏克