用于燃气轮机的涡流器及燃气轮的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于燃气轮机的涡流器及燃气轮机。用于燃气轮机的涡流器，包括环形壳体，环形壳体包括用于将外部空气和雾化燃油导入内腔的进气段以及用于将导入的空气与雾化燃油结合产生旋转射流的射流段，进气段与射流段相邻布置，射流段的内空半径由雾化燃油进入端向旋转射流发射端递增，射流段的内环壁面上设有至少一个用于改变旋转射流方向以使旋转射流冲击射流段内壁面的台阶，台阶包括沿涡流器轴向布置用以改变旋转射流方向的第一台阶以及沿涡流器径向布置用以改变射流方向的第二台阶。高速气流与台阶接触造成气流变向，形成高速涡流，随着涡流对内壁面的不断冲击，吹走附着在涡流器出口壁面上的燃油颗粒，避免在涡流器出口形成积碳。
【专利说明】用于燃气轮机的涡流器及燃气轮机
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃气轮机领域，特别地，涉及一种用于燃气轮机的涡流器。此外，本实用新型还涉及一种包括上述用于燃气轮机的涡流器的燃气轮机。
【背景技术】
[0002]常规的小型燃气轮机燃烧室往往采用双级涡流器作为火焰筒头部的进气装置。它的主要功能:在火焰筒头部产生快速旋转射流，形成低压区，从而形成回流区；高速旋转的射流增加了头部气流和燃油喷嘴喷出的油滴的相对速度，可以改善燃油雾化。因此，二级涡流器的出口结构的形式就显得尤为重要。
[0003]当前的小型燃气轮机二级涡流器出口一般设计成“喇叭口”的形状，出口段截面形式一般采用直线段或者圆弧段或者直线段与圆弧段结合的结构形式。但是这类结构在长期使用过程中很容易在出口位置造成积碳，而且随着积碳的日益严重，使旋流器出口位置的形状发生改变，造成燃油雾化效果急剧下降，从而使燃烧室燃烧不充分、点火失效等产生一系列的问题。
实用新型内容
[0004]本实用新型目的在于提供一种用于燃气轮机的涡流器及燃气轮机，以解决现有涡流器在出口位置容易造成积碳，使旋流器出口位置的形状发生改变，造成燃油雾化效果急剧下降的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0006]—种用于燃气轮机的润流器，包括环形壳体，环形壳体包括用于将外部空气和雾化燃油导入内腔的进气段以及用于将导入的空气与雾化燃油结合产生旋转射流的射流段，进气段与射流段相邻布置，射流段的内空半径由雾化燃油进入端向旋转射流发射端递增，射流段的内环壁面上设有至少一个用于改变旋转射流方向以使旋转射流冲击射流段内壁面的台阶，台阶包括沿涡流器轴向布置用以改变旋转射流方向的第一台阶以及沿涡流器径向布置用以改变射流方向的第二台阶。
[0007]进一步地，台阶沿环形壳体内壁面的周向布置，台阶设置成环圈形。
[0008]进一步地，台阶沿环形壳体的周向布置，台阶设置成至少一段弧形段。
[0009]进一步地，弧形段设置有多段，多段弧形段沿环形壳体内壁面的周向等间距布置。
[0010]进一步地，射流段的内壁面包括设于射流发射端的第一弧形内环以及设于射流进入端的第二弧形内环，台阶处于第一弧形内环与第二弧形内环之间。
[0011]进一步地，第一弧形内环的弧半径小于第二弧形内环的弧半径。
[0012]进一步地，进气段的径向尺寸大于射流段的径向尺寸。
[0013]进一步地，进气段包括带有进气孔并用以将外部空气导入进气段内腔的进气壁以及用于将进气段内腔中的空气引向射流段的引导壁，引导壁与射流段相邻布置，进气壁的第一侧端面与引导壁相邻布置，进气壁的第二侧端面为自由端面；进气壁的内空半径大于引导壁的内空半径。
[0014]进一步地，进气壁的自由端面上设有用于连接燃气喷嘴的喷嘴连接套管，喷嘴连接套管与进气壁的内壁面之间留有进气间隙。
[0015]根据本实用新型的另一方面，还提供了一种燃气轮机，其包括上述用于燃气轮机的涡流器。
[0016]本实用新型具有以下有益效果:
[0017]当高速气流沿润流器气流通道流经台阶时,高速气流与台阶接触造成气流变向，形成射流段内壁面与第一台阶之间以及射流段内壁面与第二台阶之间的高速涡流，随着涡流对内壁面的不断冲击，可以吹走附着在涡流器出口壁面上的燃油颗粒，避免在涡流器出口位置形成积碳，使出口位置始终保持畅通，从而保证通入燃气轮机的燃烧室内的燃油雾化效果。
[0018]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0020]图1是本实用新型优选实施例的用于燃气轮机的涡流器的结构示意图。
[0021]图例说明:
[0022]1、环形壳体；11、进气段；111、进气壁；112、引导壁；12、射流段；121、第一弧形内环；122、第二弧形内环；2、台阶；21、第一台阶；22、第二台阶；3、进气孔；4、喷嘴连接套管。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由所限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0024]如图1所示，本实施例的用于燃气轮机的涡流器，包括环形壳体1，环形壳体I包括用于将外部空气和雾化燃油导入内腔的进气段11以及用于将导入的空气与雾化燃油结合产生旋转射流的射流段12，进气段11与射流段12相邻布置，射流段12的内空半径由雾化燃油进入端向旋转射流发射端递增，射流段12的内环壁面上设有至少一个用于改变旋转射流方向以使旋转射流冲击射流段12内壁面的台阶2，台阶2包括沿涡流器轴向布置用以改变旋转射流方向的第一台阶21以及沿涡流器径向布置用以改变射流方向的第二台阶22。当高速气流沿润流器气流通道流经台阶2时,高速气流与台阶2接触造成气流变向，形成射流段12内壁面与第一台阶21之间以及射流段12内壁面与第二台阶22之间的高速涡流，随着涡流对内壁面的不断冲击，可以吹走附着在涡流器出口壁面上的燃油颗粒，避免在涡流器出口位置形成积碳，使出口位置始终保持畅通，从而保证通入燃气轮机的燃烧室内的燃油雾化效果。内空半径是指内部空腔的半径。
[0025]本实施例中，台阶2沿环形壳体I内壁面的周向布置，台阶2设置成环圈形。对通入的雾化燃油进行连续的阻挡，从而形成环圈形的回流，随着涡流对内壁面的不断冲击，可以吹走附着在涡流器出口壁面上的燃油颗粒，避免在涡流器出口位置形成积碳，使出口位置始终保持畅通，从而保证通入燃气轮机的燃烧室内的燃油雾化效果。
[0026]本实施例中，台阶2沿环形壳体I的周向布置，台阶2设置成至少一段弧形段。可以形成对雾化燃油的局部阻挡，从而形成多方位的回流，随着涡流对内壁面的不断冲击，可以吹走附着在涡流器出口壁面上的燃油颗粒，避免在涡流器出口位置形成积碳，使出口位置始终保持畅通，从而保证通入燃气轮机的燃烧室内的燃油雾化效果。
[0027]本实施例中，弧形段设置有多段，多段弧形段沿环形壳体I内壁面的周向等间距布置。可以形成对雾化燃油的局部阻挡，从而形成多方位的回流，随着涡流对内壁面的不断冲击，可以吹走附着在涡流器出口壁面上的燃油颗粒，避免在涡流器出口位置形成积碳，使出口位置始终保持畅通，从而保证通入燃气轮机的燃烧室内的燃油雾化效果。
[0028]本实施例中，射流段12的内壁面包括设于射流发射端的第一弧形内环121以及设于射流进入端的第二弧形内环122，台阶2处于第一弧形内环121与第二弧形内环122之间。可以形成两个区域的回流，对射流段12的内壁面的积碳清理更加彻底。
[0029]本实施例中，第一弧形内环121的弧半径小于第二弧形内环122的弧半径。从而保持漩涡射流的喷出效果。
[0030]本实施例中，进气段11的径向尺寸大于射流段12的径向尺寸。提高旋流空气的导入效果，从而形成高速旋流。
[0031]本实施例中，进气段11包括带有进气孔3并用以将外部空气导入进气段11内腔的进气壁111以及用于将进气段11内腔中的空气引向射流段12的引导壁112，引导壁112与射流段12相邻布置，进气壁111的第一侧端面与引导壁112相邻布置，进气壁111的第二侧端面为自由端面；进气壁111的内空半径大于引导壁112的内空半径。提高旋流空气的导入效果，从而形成高速旋流。
[0032]本实施例中，进气壁111的自由端面上设有用于连接燃气喷嘴的喷嘴连接套管4，喷嘴连接套管4与进气壁111的内壁面之间留有进气间隙。方便空气旋流的导入。
[0033]本实施例的燃气轮机，包括上述用于燃气轮机的涡流器。
[0034]实施时，提供一种新颖的二级涡流器出口结构形式。如图1所示，在现有技术二级涡流器的基础上对其结构进行了优化设计，二级涡流器出口采用圆弧段(第一弧形内环121)、台阶2和圆弧段(第二弧形内环122)的依次排布结构形式。其中台阶2的第一台阶21与涡流器的轴向方向相平行，台阶2的第二台阶22与涡流器的径向方向相平行，第一台阶21宽度尺寸为0.(优选地，第一台阶21宽度尺寸为0.8mm)，第二台阶22的宽度尺寸为0.3mm-0.7mm(优选的,第二台阶22的宽度尺寸为0.5mm)。当高速气流沿二级润流器气流通道S流经台阶2时，便会在台阶2处形成高速涡流，涡流的存在可以吹走附着在涡流器出口壁面第一弧形内环121处的燃油颗粒，从而避免形成积碳。
[0035]本实用新型在二级涡流器的出口增加了台阶结构。可以防止二级涡流器出口形成积碳。当高速气流沿二级涡流器气流通道流经台阶2时，便会在台阶2处形成高速涡流，涡流的存在可以吹走附着在涡流器出口壁面上的燃油颗粒，从而避免形成积碳。已成功用于某型发动机，并通过了考核试验验证。
[0036]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于燃气轮机的涡流器，包括环形壳体(1)， 所述环形壳体(I)包括用于将外部空气和雾化燃油导入内腔的进气段(11)以及用于将导入的空气与雾化燃油结合产生旋转射流的射流段(12)， 所述进气段(11)与所述射流段(12)相邻布置， 射流段(12)的内空半径由雾化燃油进入端向旋转射流发射端递增，其特征在于， 所述射流段(12)的内环壁面上设有至少一个用于改变旋转射流方向以使旋转射流冲击所述射流段(12)内壁面的台阶(2)， 所述台阶(2)包括:沿涡流器轴向布置用以改变旋转射流方向的第一台阶(21)以及沿涡流器径向布置用以改变射流方向的第二台阶(22)。
2.根据权利要求1所述的用于燃气轮机的涡流器，其特征在于， 所述台阶(2)沿所述环形壳体(I)内壁面的周向布置， 所述台阶(2)设置成环圈形。
3.根据权利要求1所述的用于燃气轮机的涡流器，其特征在于， 所述台阶(2)沿所述环形壳体(I)内壁面的周向布置， 所述台阶(2)设置成至少一段弧形段。
4.根据权利要求3所述的用于燃气轮机的涡流器，其特征在于，所述弧形段设置有多段，多段所述弧形段沿所述环形壳体(I)内壁面的周向等间距布置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于燃气轮机的涡流器，其特征在于， 所述射流段(12)的内壁面包括:设于射流发射端的第一弧形内环(121)以及设于射流进入端的第二弧形内环(122)， 所述台阶(2)处于所述第一弧形内环(121)与所述第二弧形内环(122)之间。
6.根据权利要求5所述的用于燃气轮机的涡流器，其特征在于，所述第一弧形内环(121)的弧半径小于所述第二弧形内环(122)的弧半径。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于燃气轮机的涡流器，其特征在于，所述进气段(11)的径向尺寸大于所述射流段(12)的径向尺寸。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于燃气轮机的涡流器，其特征在于， 所述进气段(11)包括:带有进气孔(3)并用以将外部空气导入所述进气段(11)内腔的进气壁(111)以及用于将所述进气段(11)内腔中的空气引向所述射流段(12)的引导壁(112)， 所述引导壁(112)与所述射流段(12)相邻布置， 所述进气壁(111)的第一侧端面与所述引导壁(112)相邻布置， 所述进气壁(111)的第二侧端面为自由端面； 所述进气壁(111)的内空半径大于所述引导壁(112)的内空半径。
9.根据权利要求8所述的用于燃气轮机的涡流器，其特征在于， 所述进气壁(111)的自由端面上设有用于连接燃气喷嘴的喷嘴连接套管(4)， 所述喷嘴连接套管(4)与所述进气壁(111)的内壁面之间留有进气间隙。
10.一种燃气轮机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的用于燃气轮机的涡流器。
【文档编号】F23R3/38GK203928004SQ201420312422
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】宋阁, 汤姣, 邬俊 申请人:中国航空动力机械研究所