一种应用于内燃波转子混气分层的旋转阀装置

本发明涉及燃烧组织，特别是一种应用于内燃波转子混气分层的旋转阀装置。

背景技术：

1、随着能源需求的增长，使用基于高效燃烧的发动机变得越来越有吸引力。在这些发动机中，燃气涡轮发动机仍然是主要的动力装置，并且在地面发电系统和飞行器推进中起主要作用，基于传统定压循环的航空发动机性能已经到达极限，想要在此基础上实现大幅度的突破非常困难，因此需要另一种循环方式来提升航空发动机的性能，如等容燃烧。波转子技术已经展示出在改善热力循环性能方面的巨大潜力，波转子是一种不稳定流动机器，它利用冲击波将能量从高能流体传递到低能流体，从而提高低能流体的温度和压力，具有不同压力的两种流体直接接触，压力交换比混合发生得更快。波转子可以具有比稳定流动装置（如压缩机或扩散器）更高的等熵效率，它们的几何形状可以非常简单，就像直管一样，因为机械部件只需要产生和控制波动过程。尽管波转子具有如此的优势，但是发展进度并不是很迅速，其中一个原因在于采集数据的困难，由于通道的高速旋转，在其中采集数据是一大难题，近年来为了解决这个难题，提出了基于静止通道的内燃波转子设计方法，但是仍然没有很好的解决混气填充问题。专利“一种单通道内燃波转子实验装置”，专利号cn106124217b，该发明的波转子通道是静态的，波转子旋转的效果顺序采用闸阀的平移运动 它取代了工作稳定性和系统的安全性，该系统可以解决复杂类型内燃波转子带来的复杂类型带来的现有技术基础理论和关键技术，美中不足的是没有涉及静止通道混气填充内容。专利“一种简化内燃波转子实验系统混气填充装置”，专利号cn206177587u，提出了一种简化内燃波转子实验系统混气填充装置。包括了进气掺混段、混气缓冲段、密封盘、端口挡板、波转子通道及转轴。在混气填充过程内，端口挡板将其余部分密封住，确保了波转子燃烧室在试验过程内安全进行。但其整体结构尺寸较大，仅适用于轴向流简化单通道等容燃烧系统的实验研究。

技术实现思路

1、本发明针对以上问题，提出了一种应用于内燃波转子混气分层的旋转阀装置，可以在燃烧室通道内做到分层的混气分布，有效解决现有的静止通道内燃波转子存在的混气填充问题。

2、本发明的技术方案为：包括混气和空气分层套筒1、密封套筒2、转轴3以及旋转阀4；

3、所述混气和空气分层套筒1内置有与其同轴设置的内套管，通过内套管将混气和空气分层套筒1内部空间分为空气内层5和混气外层6；

4、所述密封套筒2固定连接在混气和空气分层套筒1的一端，在所述密封套筒2上开设有连通空气内层5的内层端口12以及连通混气外层6的外层端口11；

5、所述转轴3转动连接在密封套筒2的中心，所述旋转阀4固定安装在转轴3上，并且贴合在密封套筒2的表面上；所述旋转阀4上开设有与外层端口11处在同一圆周上的混气端口22以及分处在混气端口22两端的扫气端口23、压缩端口24，所述混气端口22贯通所述旋转阀4，所述扫气端口23、压缩端口24的入口与内层端口12处在同一圆周上，并且扫气端口23、压缩端口24的出口连通混气端口22与混气端口22处在同一圆周上；

6、所述转轴3连接旋转动力源，并且在混气端口22所处的圆周上固定布置有燃烧室。燃烧室可通过另外的机架与密封套筒2保持相对静止，燃烧室的数量可以任意选择，但都需要与混气端口处在同一个圆周上。

7、进一步的，在所述混气和空气分层套筒1的外壁上开设有燃料进口，所述空气内层5远离密封套筒2的一端为空气进口，所述空气内层5中还固定连接有导流锥8。

8、进一步的，在所述密封套筒2的中心开设有转轴端口25，所述转轴端口25背向旋转阀4的一侧开设有沉台10，所述转轴3上固定连接有限位凸台18，所述限位凸台18转动连接在沉台10中。

9、进一步的，在所述转轴3上则固定连接有旋转阀固定盘16，所述旋转阀4套装在转轴3上，并且旋转阀4固定安装在旋转阀固定盘16上，所述密封套筒2、旋转阀4处在限位凸台18与旋转阀固定盘16之间。

10、本发明中的有益效果为：本案在混气和空气分层套筒配合所设计的旋转阀，实现了空气和混气在分层套筒里的径向分层转变为波转子通道内的轴向分层。这不仅有效地避免了回火和热自燃的危险，还能够压缩混气，获得额外的增压效果。此外，所设计的旋转阀不仅充当进气端口，还实现了混气分层的功能，改变了现有内燃波转子复杂的填充结构。旋转阀固定在轴上，方便拆换，扩展了其适用端口范围。

技术特征：

1.一种应用于内燃波转子混气分层的旋转阀装置，其特征在于，包括混气和空气分层套筒（1）、密封套筒（2）、转轴（3）以及旋转阀（4）；

2.根据权利要求1所述的一种应用于内燃波转子混气分层的旋转阀装置，其特征在于，在所述混气和空气分层套筒（1）的外壁上开设有燃料进口，所述空气内层（5）远离密封套筒（2）的一端为空气进口，所述空气内层（5）中还固定连接有导流锥（8）。

3.根据权利要求1所述的一种应用于内燃波转子混气分层的旋转阀装置，其特征在于，在所述密封套筒（2）的中心开设有转轴端口（25），所述转轴端口（25）背向旋转阀（4）的一侧开设有沉台（10），所述转轴（3）上固定连接有限位凸台（18），所述限位凸台（18）转动连接在沉台（10）中。

4.根据权利要求3所述的一种应用于内燃波转子混气分层的旋转阀装置，其特征在于，在所述转轴（3）上则固定连接有旋转阀固定盘（16），所述旋转阀（4）套装在转轴（3）上，并且旋转阀（4）固定安装在旋转阀固定盘（16）上，所述密封套筒（2）、旋转阀（4）处在限位凸台（18）与旋转阀固定盘（16）之间。

技术总结
本发明公开了一种应用于内燃波转子混气分层的旋转阀装置，涉及燃烧组织技术领域。可以在燃烧室通道内做到分层的混气分布，有效解决现有的静止通道内燃波转子存在的混气填充问题。包括混气和空气分层套筒、密封套筒、转轴以及旋转阀；所述密封套筒固定连接在混气和空气分层套筒的一端；所述转轴转动连接在密封套筒的中心，所述旋转阀固定安装在转轴上；所述转轴连接旋转动力源，并且在混气端口所处的圆周上固定布置有燃烧室。本案在混气和空气分层套筒配合所设计的旋转阀，实现了空气和混气在分层套筒里的径向分层转变为波转子通道内的轴向分层。这不仅有效地避免了回火和热自燃的危险，还能够压缩混气，获得额外的增压效果。

技术研发人员：李建中,韦晓农,巩二磊,姚倩,袁丽
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25