本发明涉及一种涡轮机的燃烧腔室，尤其是热力学循环涡轮机，该涡轮机具有同流换热器以用于产生能量，尤其是电能的涡轮机。
更具体地，涉及一种微型涡轮机，该微型涡轮机具有用于从液体或气体燃料产生电力的同流换热器涡轮机。
通常，微型涡轮机被认为是低功率涡轮机，通常低于200kw。
背景技术：
较佳地如专利申请wo-202/039,611描述的那样，具有同流换热器的涡轮机通常包括：具有至少一个压缩机的至少一个压缩级；燃烧室(或燃烧器)；具有至少一个膨胀涡轮机的至少一个膨胀级；以及热交换装置(或同流换热器)，上述热交换装置在压缩机与燃烧器之间以允许对被压缩机压缩的气体进行加热并将上述气体以高温输送到燃烧器，来自涡轮机的热气体穿过该交换装置。
如上文所述，该燃烧器包括：外部壳体，来自同流换热器的热压缩空气流过其中；以及包括火焰管，火焰管布置在该壳体的外部，在其内发生燃烧。
该火焰管包括：主要区域，接收总热压缩空气流的部分，并在其内发生燃烧；以及包括稀释区域，在其中，来自主要区域的燃烧气体与来自设置在火焰管上的稀释孔的热压缩气体发生混合。
主要区域还包括穿孔扩散器，该穿孔扩散器允许热压缩空气和来自(液体或气体)燃料喷射系统的燃料通过，该燃料喷射系统布置在扩散器的上游。
通常，就高功率航空器或固定式燃气轮机而言，具有同流换热器的涡轮机在涡轮机入口处具有低压缩比(3至5bar量级的压力)和低温。
这些运转特性的一个结果是：燃烧室中的总体浓度通常小于0.20，即低于燃料可燃性极限。
此外，在液体燃料的情况下，存在燃料预汽化的问题。
通常，允许获得低排放的燃烧模式是贫燃预混燃烧。
然而，这种类型的燃烧在火焰稳定方面存在重大问题。这些问题由于同流换热器的作用而加剧，上述同流换热器的作用通过增加火焰不稳定的风险而增加燃烧器入口处的空气温度。
此外，设计成本也是个障碍。实际上，此类腔室的特点在于火焰与壁部之间的强烈相互作用，这要求在较大体积范围内选择昂贵的材料以及通常由多个孔构成的燃烧器壁部用的冷却系统，以在火焰与壁部之间产生气垫。该冷却系统在制造过程中导致不明显的额外成本以及实施复杂性。
所有这些缺点使得难以实现完全燃烧并满足氮氧化物(nox)、碳氧化物(co)、未燃碳氢化合物(hc)以及颗粒(pm)的低排放要求。
本发明旨在通过低设计成本和低污染的燃烧室来克服上述缺点。
技术实现要素：
因此，本发明涉及一种涡轮机的燃烧腔室，尤其是具有同流换热器的热力学循环涡轮机的燃烧腔室，用于产生能量，尤其是电能，上述燃烧腔室包括：壳体，上述壳体容纳具有穿孔扩散器的火焰管，上述穿孔扩散器用于供热压缩空气通过；主要区域，上述主要区域接收热压缩空气流的部分，且在上述主要区域内发生燃烧；以及稀释区域，在上述稀释区域中，来自上述主要区域的燃烧气体与上述热压缩空气流的剩余部分混合，上述腔室还包括喷射装置，上述喷射装置用于喷射至少一种燃料，其特征在于，上述火焰管载有火焰稳定器，上述火焰稳定器包括上述穿孔扩散器、至少一个燃烧气体再循环通道以及混合管。
穿孔扩散器的混合管可以在与穿孔扩散器相距一定距离的情况下、由连接到穿孔扩散器的臂部支承。
穿孔扩散器的混合管可以在从穿孔扩散器离开一定距离的情况下、由连接到火焰管的臂部支承。
再循环通道可以形成在穿孔扩散器与混合管之间。
壳体可以包括偏转壁部，上述偏转壁部用于将热压缩空气输送到火焰管。
偏转壁部可以包括具有凹面的半环形壁部，上述凹面朝向火焰管。
燃烧腔室可以包括多燃料喷射装置。
本发明还涉及一种涡轮机，尤其是具有同流换热器的热力学循环涡轮机，用于产生能量，特别是电能，上述涡轮机包括：至少一个压缩级，上述压缩级具有至少一个气体压缩机；热交换器；燃烧腔室，上述燃烧腔室通过至少一个储罐供给燃料；以及至少一个膨胀级，上述膨胀级具有至少一个膨胀涡轮机，上述膨胀涡轮机通过轴连接到压缩机和能量产生装置，其特征在于，上述涡轮机包括如上所述的燃烧腔室。
附图简述
参照附图，通过阅读以非限制性示例给出的下文描述，本发明的其它特征和优点将变得清楚，其中：
-图1是一示意图，示出具有本发明燃烧腔室的、用于产生能量，尤其是电能的涡轮机，
-图2是本发明燃烧腔室的轴向截面图，
-图3a是本发明燃烧腔室的部件的透视图，以及正视图(图3b)和截面图(图3c)，
-图4是本发明燃烧腔室的另一部件的截面图。
具体实施方式
图1中，更具体地示出的涡轮机是微型涡轮机10，上述微型涡轮机10使用至少一种诸如液体燃料或气体燃料之类的燃料进行运转，上述液体燃料例如是柴油燃料类型的液体燃料，上述气体燃料是诸如天然气之类的气体燃料。
涡轮机包括：至少一个压缩级12，该压缩级12具有至少一个气体压缩机14；热交换器16(或同流换热器)；燃烧腔室18(或燃烧器)，上述燃烧腔室18通过至少一个储罐20供给燃料；以及至少一个膨胀级22，上述膨胀级22具有至少一个膨胀涡轮机24，上述膨胀涡轮机24通过轴26连接到压缩机。该涡轮机还包括能量产生装置，此处是电能，上述能量产生装置包括发电机28，上述发电机28有利地布置在压缩机与涡轮机之间的轴26上。
当然，该发电机可以替代地通过除了将涡轮机与压缩机连接的轴之外的轴而连接到膨胀涡轮机或压缩机。
较佳地，热交换器16可以是具有两个入口和两个出口的壳－管式或交替板式的交叉流动式交换器。
压缩机14包括：含氧的新鲜空气入口30，此处，外部空气通常为环境温度；以及压缩空气出口32，上述压缩空气出口32通过管路36通向交换器16的压缩空气入口34。该交换器的热压缩空气出口38通过管路40连接到燃烧器18的热压缩空气进口42。燃烧器的过热气体出口44通过线路45连接到涡轮机的入口46，上述涡轮机的出口48通过膨胀的过热气体管路52连接到另一交换器入口50。交换器16还包括冷却气体出口54，上述冷却气体出口54将气体输送到任意的诸如烟囱(未示出)之类的排放及处理装置。
参照图2，燃烧器18包括外壳56，上述外壳56呈圆柱体形且直径为d1，上述外壳56在一端部处被喷射器保持件壁部58封闭，在另一端部处被具有开口62的环形壁部60封闭，上述开口62的内径为d2。该燃烧器还包括火焰管64，上述火焰管64同样呈大致圆柱体形，上述火焰管64同轴地容纳于壳体，上述火焰管64的直径小于壳体的，但与环形壁部60的开口62的直径相同。该火焰管包括：由扩散壁部66封闭的端部，上述扩散壁部66与喷射器支承件壁部58相对且相距一定距离；以及包括开口端部67，上述开口端67在与该环形壁部的内径密封协配的情况下贯穿环形壁部，从而形成该燃烧器的出口44。
壳体在其周边68且靠近环形壁部60处载有热压缩空气进口42，该热压缩空气进口42用于将该空气供应到空间70和空间72，空间70形成在壳体与火焰管之间，空间72形成在喷射器保持件壁部与扩散壁部之间。
如图2较佳地示出，喷射器保持件壁部包括板74，通过上述板74安装有用于喷射至少一种燃料76的装置，此处，以喷射器与火焰管同轴的方式安装。该板被空气偏转壁部78包围，此处，空气偏转壁部78呈半环形，其凹面朝向火焰管且连接到壳体的周边68。
火焰管包括圆周排列的径向稀释孔口80，该径向稀释孔口80位于与壁部相距一定距离且靠近壳体的环形壁部处，同时有利且均匀地分布在与进口42相对之处。该火焰管还包括火焰稳定器82，上述火焰稳定器82布置在扩散壁部66上，并且通过容纳在该扩散壁部所设置的孔口84中而位于管内。
该火焰稳定器允许产生燃烧气体再循环区域，以便于将燃料点火，并在反应区域中局部地提供惰性气体。上述火焰稳定器还使物理化学火焰稳定和燃烧限制成为可能。
燃烧器还包括燃料混合物用的点火装置86。举例来说，该装置可以是用于火花点火式内燃机的类型的火花塞、电热塞以及点火电极等。
在任意情况下，点火装置的位置应当位于燃烧器的不直接暴露于火焰的区域中，以便于保存。
优选地，如图2所示，该点火装置的有源端紧接在火焰稳定器之后。
如此构成的燃烧器包括：火焰管，上述火焰管带喷射/混合区域zm，在上述喷射/混合区域zm中，热压缩空气与燃料发生混合并开始燃烧；主要区域zp，在上述主要区域zp中发生燃烧；以及稀释区域zd，在上述稀释区域zd中，来自主要区域的燃烧气体与来自稀释孔的热压缩空气混合。该稀释区域的主要目的在于降低稀释区域出口处气体的温度，并在进入膨胀涡轮机之前使得气体良好地空间均匀化。
现另外参照图3a至3c，其示出了火焰稳定器的示例实施方式。
该稳定器包括穿孔扩散器，上述穿孔扩散器为扁平圆形底板88的形状，上述底板88旨在容纳在扩散壁部66的孔口84中，且上述底板88包括中心轴向孔91和多个轴向孔90，上述多个轴向孔90沿圆周方向均匀地分布在底板上。该底板在轴向方向上延伸，并通过轴向臂部92而与壁部相对，此处，三个臂部布置成彼此呈120°，并且在上述三个臂部的端部处载有限制的轴向延伸的混合管94，从而到达主要区域zp的起始处，且底板的外径小于火焰管64的内径。
因此，在混合管的外周与火焰管的内周之间(参见图2)设置有自由轴向通道96和至少一个径向再循环通道98，此处，在底板、混合管与臂部之间设置有三个径向再循环通道98。
在运转中，此处，液体形式的燃料通过喷射器76朝向穿孔底板88喷射，以流过中心孔91。来自进口42的热压缩空气进入壁部之间的空间72，之后被偏转壁部78偏转而流过底板的孔90，并被输送到混合管94，在上述混合管94中，液体燃料汽化，之后发生燃烧。
因此，该稳定器将来自主要区域zp的燃烧气体的一部分，即惰性气体和热气体通过再循环通道98朝向来自喷射器的燃料射流输送，藉此来促进燃料的汽化，其中，该再循环通道98设置在底板88与混合管94之间(图2中的虚线箭头)。
改进的燃料汽化与反应区域内的惰性气体的供给相结合，从而允许获得低污染物排放(nox、hc、co以及pm)。
当然，混合管需要与底板相距一定距离，以使来自主要区域zp的燃烧气体的部分可以通过设置在底板与混合管之间的空间输送到燃料射流。
因此，混合管可以通过径向臂部连接到火焰管，而不是连接到底板。
在图2的示例中，来自进口42的空气以与燃烧腔室的燃烧气体逆流的方式流动，但该空气也可以以与这些燃烧气体顺流的方式流动。
还可以在进口42上设置诸如阀门(未示出)之类的节流装置，从而对流入主要区域和稀释区域的空气量进行控制。
图4表示图2燃烧器的所示喷射器的变形。
如上所述，喷射器可以是多燃料气液喷射器。
实际上，燃烧器喷射器能够适用于根据其性质(气体或液体)、其实用性或其成本而选择的燃料应用。
因此，喷射器包括主体100和喷头102，该喷头102具有燃料用的喷嘴104和另一燃料用的另一喷嘴106。
主体包括有两个同心管108、110，上述同心管108、110的中心部分108设置有通道112和周边通道114，上述通道112用于例如以液体形式通过喷嘴104喷射燃料，上述周边通道114在上述两个管之间，用于通过喷嘴106来喷射不同性质(气体)的燃料。
当然，该喷射器与燃料喷射回路以及各种监测和/或控制装置相关联，上述燃料喷射回路具有两个储罐，上述监测和/或控制装置用于执行一种或其它种燃料的喷射。