一种涡旋双喷增效且防止极端高温的燃气轮机的制作方法

本发明属于燃气轮机技术领域，尤其涉及一种涡旋双喷增效且防止极端高温的燃气轮机。

背景技术：

燃气轮机是一种功效显著的热机，被广泛以涡扇、涡桨、涡喷和涡轴等各种不同形式应用于航天飞机和远洋战舰之上。它是依靠涡轮工作反馈回的机械动能驱动前端风扇和多级空气压缩叶轮对空气进行高比压缩并输入燃烧反应室，与燃料混触燃烧产生大量高温高压的燃气，并高速作用在高、低压涡轮上使之产生高速旋转以及高速喷出尾喷口产生相应反推力，实现能量的转变和维持机器的持续正常运行。然而，现有的燃气轮机因其工作模式是单一性地利用燃料燃烧产生的高温高压的燃气冲击涡轮产生旋转，以及气体高速喷出尾喷口来实现能量的转化，因此机器的核心部件必然处在高温的恶劣环境下运行，严重危害着机器的工作寿命和功率的提升。即使采用昂贵的钨、铼及镍基合金等耐高温材料，面对持续的灼烧，例如高热值燃料在高压缩比的富氧环境中爆燃时的温度高达1500℃至2500℃，此温度逼近机器材料本身无法耐受的蓝焰区高温，直接危害着机器的正常运行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种涡旋双喷增效且防止极端高温的燃气轮机，解决了上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种涡旋双喷增效且防止极端高温的燃气轮机，包括壳体，所述壳体的前端为进气口，所述壳体的后端为尾喷口；所述壳体内部设有同轴的前轴体和后轴体；

所述前轴体包括前主轴，所述前主轴上从前到后依次固定设有风扇叶片、叶轮叶片和高压涡轮叶片，所述前主轴中设有轴向的通孔；所述叶轮叶片、高压涡轮叶片与壳体之间形成燃烧反应室，所述燃烧反应室内设有燃油喷嘴；所述前主轴的侧面设有与通孔连通的分导管，且所述分导管位于燃烧反应室前端位置处；所述高压涡轮叶片上设有与通孔连通的支孔管，所述支孔管的末端设有喷射孔；

所述后轴体包括后主轴，所述后主轴上固定设有低压涡轮叶片，所述后主轴的前端面固定连接有联轴泵，所述联轴泵上设有螺旋形的导流凸纹，且所述联轴泵位于通孔中；

所述壳体中设有集热管，所述集热管位于燃烧反应室和尾喷口区域，所述集热管与导流管的一端连通，所述导流管的另一端与通孔连通；所述导流管上连接有加水管和液态燃料管，所述加水管内设有冷水，所述液态燃料管中设有液态燃料。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述联轴泵位于分导管之后。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述后主轴上设有与通孔连通的孔管，所述低压涡轮叶片上设有与孔管连通的支孔管，所述支孔管的末端设有喷射孔。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述高压涡轮叶片和低压涡轮叶片上设有多个喷射孔，所有喷射孔均与支孔管连通。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述集热管螺旋设置。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述导流管上还连接有硝基溶液管，所述硝基溶液管内设有硝基溶液。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述液态燃料为航空煤油，所述硝基溶液为硝酸铵溶液。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述导流管、加水管、液态燃料管和硝基溶液管上均设有节流泵，所述节流泵与控制单元连接。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述通孔的前段和分导管内设有特斯拉阀。

本发明具有的有益效果为：此发明不仅可以降低燃气轮机材料本身的温度，而且将收集的热量转换成动能作用到高压涡轮叶片和低压涡轮叶片上，使其产生旋喷，提高了能量的利用效率，从而使燃气轮机具有涡旋双喷增效的功能，且可以防止燃气轮机出现极端高温的情况，从而增加了燃气轮机的使用寿命；与导流管相接通的集热管、加水管、液态燃料管和硝基溶液管上均设有节流泵，且节流泵与控制单元连接，可以控制导入到通孔内的流体的成分和比例，实现自动化控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为壳体的结构示意图。

图3为前轴体的结构示意图。

图4为后轴体和联轴泵的结构示意图。

图5为后轴体的结构示意图。

附图标记如下：

1、壳体；101、进气口；102、尾喷口；2、前主轴；201、通孔；3、风扇叶片；4、叶轮叶片；5、高压涡轮叶片；6、燃烧反应室；7、燃油喷嘴；8、分导管；9、支孔管；10、喷射孔；11、后主轴；111、孔管；12、低压涡轮叶片；13、联轴泵；14、集热管；15、导流管；16、加水管；17、液态燃料管；18、硝基溶液管；19、节流泵。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。

如附图1至附图5所示，一种涡旋双喷增效且防止极端高温的燃气轮机，包括壳体1，所述壳体1的前端为进气口101，所述壳体1的后端为尾喷口102；所述壳体1内部设有同轴的前轴体和后轴体；

所述前轴体包括前主轴2，所述前主轴2上从前到后依次固定设有风扇叶片3、叶轮叶片4和高压涡轮叶片5，所述前主轴2中设有轴向的通孔201；所述叶轮叶片4、高压涡轮叶片5与壳体1之间形成燃烧反应室6，所述燃烧反应室6内设有燃油喷嘴7；所述前主轴2的侧面设有与通孔201连通的分导管8，且所述分导管8位于燃烧反应室6前端位置处；所述高压涡轮叶片5上设有与通孔201连通的支孔管9，所述支孔管9的末端设有喷射孔10；

所述后轴体包括后主轴11，所述后主轴11上固定设有低压涡轮叶片12，所述后主轴11的前端面固定连接有联轴泵13，所述联轴泵13上设有螺旋形的导流凸纹，且所述联轴泵13位于通孔201中；

所述壳体1中设有集热管14，所述集热管14位于燃烧反应室6和尾喷口102区域，所述集热管14与导流管15的一端连通，所述导流管15的另一端与通孔201连通；所述导流管15上连接有加水管16和液态燃料管17，所述加水管16内设有冷水，所述液态燃料管17中设有液态燃料，所述液态燃料为航空煤油。

使用时，首先启动机器，风扇叶片、叶轮叶片和高压涡轮叶片随即一起转动，将空气扇入到叶轮叶片之间，并逐级压缩，受到压缩的空气的温度会相应提升，直至超过燃料的着火点温度，空气最终会被压缩到燃烧反应室中，此时燃油喷嘴喷出燃料，并燃烧产生大量高温高压的燃气，并快速喷射到高压涡轮叶片和低压涡轮叶片上，上高压涡轮叶片和低压涡轮叶片产生对向旋转，再以较高的速度从尾喷口喷出产生的反推力，实现燃气轮机基础的涡喷工作。与此同时，集热管中的水将收集传递给壳体的多余的热量，使其温度大幅升高，接近临界状态后与液态燃油和冷水经导流管中流入通孔中，其中被压缩后部分压缩空气从分导管中流入到通孔中，连同导流管中进入的混合液一起经过联轴泵输送到孔管和支孔管中，受高温作用，水迅速汽化，燃油与空气燃烧，形成高压气流，并最终从喷射孔中喷出，使高压涡轮产生旋转，达到旋喷的效果和控制温度的作用。

此发明不仅可以降低燃气轮机材料本身的温度，而且将收集的热量转换成动能作用到高压涡轮叶片和低压涡轮叶片上，使其产生旋喷，提高了能量的利用效率，从而使燃气轮机具有涡旋双喷增效的功能，且可以防止燃气轮机出现极端高温的情况，从而增加了燃气轮机的使用寿命。

所述联轴泵13位于分导管8之后，便于把混合液体和空气输送到支孔管中。

所述后主轴11上设有与通孔201连通的孔管111，所述低压涡轮叶片12上设有与孔管111连通的支孔管9，所述支孔管9的末端设有喷射孔10。使低压涡轮上也可以产生旋喷。

所述高压涡轮叶片5和低压涡轮叶片12上设有多个喷射孔10，所有喷射孔10均与支孔管9连通。可以使高压涡轮叶片和低压涡轮叶片受力更均匀，且多个喷射孔更有利于排出燃气。

所述集热管14螺旋设置，不仅增加了集热器的长度，而且增加了集热管与高压涡轮区域、低压涡轮区域的接触面积，可以吸收更多的热量。

所述导流管15上还连接有硝基溶液管18，所述硝基溶液管18内设有硝基溶液，所述硝基溶液为硝酸铵溶液。硝酸铵溶液连同其它的流体被联轴泵输送到高温区的孔管和支孔管内，受高温作用，水汽化，脱离水的硝基溶质在超过400度高温环境下会剧烈分解，产生体积超过其自身体积几千倍的气体，形成更大的气压。其中每个硝酸铵分子分解生产的气体中含有氮气、二氧化氮和水，其中二氧化氮作为氧化剂又能促进燃料的燃烧，从而提升旋喷效果。

所述导流管15、加水管16、液态燃料管17和硝基溶液管18上均设有节流泵19，所述节流泵19与控制单元连接，便于实现自动化控制。

所述通孔201的前段和分导管8内设有特斯拉阀，特斯拉阀使空气和水汽只能朝着一个方向流动，不能反向流动。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。