一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室的制作方法

1.本发明涉及微型燃气涡轮发动机燃烧室技术领域，更具体的说是涉及一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室。

背景技术：

2.微型燃气涡轮发动机(microgasturbineengine)在军事和民用领域都有着巨大的发展潜力和重要作用，相较于大中型的燃气涡轮发动机，微型燃气轮机在体积、质量、携带、污染排放、噪音、燃油应用种类、耗油率、使用寿命和维护成本等方面均具有巨大的优势，因此微型燃气轮机在军事领域的应用需求不断的扩大。在民用领域中，由于微型燃气轮机在体积和质量上具有的优势，再加上燃料范围广泛、维护和使用成本低等特点，使其作为分布式电源不仅可以直接在城市中使用，而且在类似边远山区和农村偏远地区等环境恶劣的条件下也能够方便、快速地安装和使用。
3.本领域技术人员公知，燃气轮机最核心的部件就是燃烧室，当前，受燃气轮机尺寸微型化的影响，导致其面积容积比大，传热损失大大增加，燃油流量相对于常规燃烧室的流量也较小，对喷嘴和燃油系统的设计要求更高，而且由于燃烧驻留时间短，导致其容易出现燃料燃烧不充分的情况，再加之结构紧凑，使其存在不易于组织燃烧和近壁面燃烧的问题率较高。
4.因此，提供一种结构设计合理，能够有效提高空气-燃油混合质量，提高燃烧效率，扩大稳定燃烧范围的微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

5.有鉴于此，为了解决现有技术中微型燃气轮机燃烧效率低，燃烧驻留时间短等技术问题，本发明提供了一种结构设计合理，能够有效提高空气-燃油混合质量，提高燃烧效率，扩大稳定燃烧范围的微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，包括：
8.机匣本体，所述机匣本体为中空的环形柱状封闭结构，且所述机匣本体内部形成有环形的气流腔，所述机匣本体外侧壁上沿其径向开设有环形进气通道；
9.火焰筒筒体，所述火焰筒筒体为中空的环形筒状封闭结构，且所述火焰筒筒体内部形成有环形的混燃腔，所述火焰筒筒体纵截面呈u形，所述火焰筒筒体的u形开口端沿所述机匣本体一端插入所述气流腔内部，且所述火焰筒筒体与所述机匣本体的连接处固定有连接板，所述连接板将所述火焰筒筒体固定在所述机匣本体上，所述火焰筒筒体上开设有主燃孔和掺混孔；
10.蒸发管，所述蒸发管为多个，多个所述蒸发管均倾斜布置且固定于所述混燃腔内，且多个所述蒸发管均匀布置在同一圆周面上；
11.火焰筒挡板，所述火焰筒挡板为楔形环状结构，且所述火焰筒挡板固定于所述混燃腔内，并与多个所述蒸发管相对布置。
12.经由上述的技术方案可知，与现有技术方案相比，本发明公开提供了一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，通过将火焰筒筒体设于机匣本体内，并利用二者的连接结构，使得该回流燃烧室结构稳定性强，且整体结构紧凑性好，通过利用火焰筒筒体内的多个蒸发管，能够有效提高混燃腔内空气-燃油的混合质量，从而提高燃烧效率，通过利用火焰筒挡板，配合利用蒸发管能够使混燃腔内形成较多的小旋流区域，有利于燃油的混合和稳定燃烧。本发明的一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，不仅结构设计合理，稳定性强，而且能够有效提高空气-燃油混合质量，保证燃料充分燃烧，提高燃料的燃烧效率，扩大稳定燃烧范围，具有良好的市场应用前景和较高的推广价值。
13.进一步的，所述机匣本体包括机匣前壁、机匣外壁、机匣后壁和机匣内壁，所述机匣前壁和所述机匣外壁间形成有所述环形进气通道，所述机匣外壁、所述机匣后壁和所述机匣内壁依次设置且一体连接，且所述机匣前壁、所述机匣外壁、所述机匣后壁和所述机匣内壁之间形成有所述气流腔，所述机匣外壁上开设有进油孔，所述机匣内壁的自由端固定有所述连接板。
14.采用上述技术方案产生的有益效果是，使得该回流燃烧室结构设计合理，整体结构紧凑性好。
15.进一步的，所述进油孔为多个，多个所述进油孔均匀布置在同一圆周面上。
16.采用上述技术方案产生的有益效果是，能够有效提高空气、燃油的混合均匀度和混合质量，保证燃料充分燃烧。
17.进一步的，所述火焰筒筒体包括依次布置且一体连接的火焰筒前壁、火焰筒外壁、火焰筒后壁和火焰筒内壁，所述火焰筒前壁、所述火焰筒外壁、所述火焰筒后壁和所述火焰筒内壁之间形成有所述混燃腔，且所述火焰筒前壁、所述火焰筒外壁、所述火焰筒后壁和所述火焰筒内壁分别与对应的所述连接板、所述机匣外壁、所述机匣后壁和所述机匣内壁平行布置，所述主燃孔和所述掺混孔均形成于所述火焰筒外壁上，且所述主燃孔孔径大于所述掺混孔孔径，所述火焰筒内壁的自由端利用所述连接板与所述机匣内壁的自由端固定连接，所述火焰筒挡板的楔形尖角端固定于所述火焰筒内壁上，并与所述蒸发管相对布置；多个所述蒸发管进口端固定于所述火焰筒外壁上，出口端朝向所述火焰筒后壁倾斜布置，且多个所述蒸发管的进口端分别与对应的多个所述进油孔相对布置。
18.采用上述技术方案产生的有益效果是，使得该回流燃烧室能够形成一个典型的有限空间内外环横向射流系统，当高速流体与被射入有限空间内的低速气流成一定动量比时，使混燃腔内形成一个低速回流区。
19.进一步的，所述蒸发管和所述机匣外壁之间形成的夹角为α，且α的角度为15
°
《α《40
°
。
20.采用上述技术方案产生的有益效果是，能够使蒸发管射流出的油气混合物停留时间更长，燃烧时间更久，且燃烧的更为充分。
21.进一步的，还包括进油管，所述进油管为多个，多个所述进油管的出口端分别穿过对应的多个所述进油孔，并与对应的多个所述蒸发管进口端连通。
22.采用上述技术方案产生的有益效果是，进一步提高了该回流燃烧室整体结构的紧
凑性，提高了该回流燃烧室内燃料的燃烧效率。
23.进一步的，所述主燃孔和所述掺混孔均为多个，多个所述主燃孔均匀布置在同一圆周面上，多个所述掺混孔均匀布置在同一圆周面上。
24.采用上述技术方案产生的有益效果是，能够促进高温燃气进行掺混和燃烧，使混燃腔内的出口截面温度分布较好。
25.进一步的，所述机匣外壁和所述火焰筒外壁上分别开设有安装点火器的第一安装孔和第二安装孔，所述第一安装孔和所述第二安装孔相对布置，点火器依次穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔固定于所述机匣外壁和所述火焰筒外壁上，并与所述混燃腔内部连通。
26.采用上述技术方案产生的有益效果是，进一步提高了该回流燃烧室结构设计的合理性，同时使其结构稳定性较强。
27.进一步的，所述第一安装孔与所述混燃腔中部纵截面形成的夹角为β，且β的角度为15
°
《β《45
°
。
28.采用上述技术方案产生的有益效果是，便于该回流燃烧室与点火器的安装操作，同时能够有效扩大该回流燃烧室稳定燃烧的范围。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
30.图1附图为本发明提供的一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室的剖视图；
31.图2附图为附图1中a-a断面的剖视图。
32.其中：1-机匣本体，11-机匣前壁，12-机匣外壁，13-机匣后壁，14-机匣内壁，2-环形进气通道，3-火焰筒筒体，31-火焰筒前壁，32-火焰筒外壁，33-火焰筒后壁，34-火焰筒内壁，4-连接板，5-蒸发管，6-火焰筒挡板，7-第一安装孔。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
38.本发明公开了一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，包括：
39.机匣本体1，机匣本体1为中空的环形柱状封闭结构，且机匣本体1内部形成有环形的气流腔，机匣本体1外侧壁上沿其径向开设有环形进气通道2；
40.火焰筒筒体3，火焰筒筒体3为中空的环形筒状封闭结构，且火焰筒筒体3内部形成有环形的混燃腔，火焰筒筒体3纵截面呈u形，火焰筒筒体3的u形开口端沿机匣本体1一端插入气流腔内部，且火焰筒筒体3与机匣本体1的连接处固定有连接板4，连接板4将火焰筒筒体3固定在机匣本体1上，火焰筒筒体3上开设有主燃孔和掺混孔；
41.蒸发管5，蒸发管5为多个，多个蒸发管5均倾斜布置且固定于混燃腔内，且多个蒸发管5均匀布置在同一圆周面上；
42.火焰筒挡板6，火焰筒挡板6为楔形环状结构，且火焰筒挡板6固定于混燃腔内，并与多个蒸发管5相对布置。
43.根据本发明的一个可选实施例，机匣本体1包括机匣前壁11、机匣外壁12、机匣后壁13和机匣内壁14，机匣前壁11和机匣外壁12间形成有环形进气通道2，机匣外壁12、机匣后壁13和机匣内壁14依次设置且一体连接，且机匣前壁11、机匣外壁12、机匣后壁13和机匣内壁14之间形成有气流腔，机匣外壁12上开设有进油孔，机匣内壁14的自由端固定有连接板4，从而使得该回流燃烧室结构设计合理，整体结构紧凑性好。
44.根据本发明的一个可选实施例，进油孔为多个，多个进油孔均匀布置在同一圆周面上，从而能够有效提高空气、燃油的混合均匀度和混合质量，保证燃料充分燃烧。
45.根据本发明的一个可选实施例，火焰筒筒体3包括依次布置且一体连接的火焰筒前壁31、火焰筒外壁32、火焰筒后壁33和火焰筒内壁34，火焰筒前壁31、火焰筒外壁32、火焰筒后壁33和火焰筒内壁34之间形成有混燃腔，且火焰筒前壁31、火焰筒外壁32、火焰筒后壁33和火焰筒内壁34分别与对应的连接板4、机匣外壁12、机匣后壁13和机匣内壁14平行布置，主燃孔和掺混孔均形成于火焰筒外壁32上，且主燃孔孔径大于掺混孔孔径，火焰筒内壁34的自由端利用连接板4与机匣内壁14的自由端固定连接，火焰筒挡板6的楔形尖角端固定于火焰筒内壁34上，并与蒸发管5相对布置；多个蒸发管5进口端固定于火焰筒外壁32上，出口端朝向火焰筒后壁33倾斜布置，且多个蒸发管5的进口端分别与对应的多个进油孔相对布置，从而使得该回流燃烧室能够形成一个典型的有限空间内外环横向射流系统，当高速
流体与被射入有限空间内的低速气流成一定动量比时，使混燃腔内形成一个低速回流区。
46.根据本发明的一个可选实施例，蒸发管5和机匣外壁12之间形成的夹角为α，且α的角度为15
°
《α《40
°
，从而能够使蒸发管射流出的油气混合物停留时间更长，燃烧时间更久，且燃烧的更为充分。
47.根据本发明的一个可选实施例，还包括进油管，进油管为多个，多个进油管的出口端分别穿过对应的多个进油孔，并与对应的多个蒸发管5进口端连通，从而进一步提高了该回流燃烧室整体结构的紧凑性，提高了该回流燃烧室内燃料的燃烧效率。
48.根据本发明的一个可选实施例，主燃孔和掺混孔均为多个，多个主燃孔均匀布置在同一圆周面上，多个掺混孔均匀布置在同一圆周面上，从而能够促进高温燃气进行掺混和燃烧，使混燃腔内的出口截面温度分布较好。
49.根据本发明的一个可选实施例，机匣外壁12和火焰筒外壁32上分别开设有安装点火器的第一安装孔7和第二安装孔，第一安装孔7和第二安装孔相对布置，点火器依次穿过第一安装孔7和第二安装孔固定于机匣外壁12和火焰筒外壁32上，并与混燃腔内部连通，从而进一步提高了该回流燃烧室结构设计的合理性，同时使其结构稳定性较强。
50.根据本发明的一个可选实施例，第一安装孔7与混燃腔中部纵截面形成的夹角为β，且β的角度为15
°
《β《45
°
，从而便于该回流燃烧室与点火器的安装操作，同时能够有效扩大该回流燃烧室稳定燃烧的范围。
51.本发明一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，通过将火焰筒筒体设于机匣本体内，并利用二者的连接结构，使得该回流燃烧室结构稳定性强，且整体结构紧凑性好，通过利用火焰筒筒体内的多个蒸发管，能够有效提高混燃腔内空气-燃油的混合质量，从而提高燃烧效率，通过利用火焰筒挡板，配合利用蒸发管能够使混燃腔内形成较多的小旋流区域，有利于燃油的混合和稳定燃烧。该回流燃烧室不仅结构设计合理，稳定性强，而且能够有效提高空气-燃油混合质量，保证燃料充分燃烧，提高燃料的燃烧效率，扩大稳定燃烧范围，具有良好的市场应用前景和较高的推广价值。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
53.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，其特征在于，包括：机匣本体(1)，所述机匣本体(1)为中空的环形柱状封闭结构，且所述机匣本体(1)内部形成有环形的气流腔，所述机匣本体(1)外侧壁上沿其径向开设有环形进气通道(2)；火焰筒筒体(3)，所述火焰筒筒体(3)为中空的环形筒状封闭结构，且所述火焰筒筒体(3)内部形成有环形的混燃腔，所述火焰筒筒体(3)纵截面呈u形，所述火焰筒筒体(3)的u形开口端沿所述机匣本体(1)一端插入所述气流腔内部，且所述火焰筒筒体(3)与所述机匣本体(1)的连接处固定有连接板(4)，所述连接板(4)将所述火焰筒筒体(3)固定在所述机匣本体(1)上，所述火焰筒筒体(3)上开设有主燃孔和掺混孔；蒸发管(5)，所述蒸发管(5)为多个，多个所述蒸发管(5)均倾斜布置且固定于所述混燃腔内，且多个所述蒸发管(5)均匀布置在同一圆周面上；火焰筒挡板(6)，所述火焰筒挡板(6)为楔形环状结构，且所述火焰筒挡板(6)固定于所述混燃腔内，并与多个所述蒸发管(5)相对布置。2.根据权利要求1所述的一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，其特征在于，所述机匣本体(1)包括机匣前壁(11)、机匣外壁(12)、机匣后壁(13)和机匣内壁(14)，所述机匣前壁(11)和所述机匣外壁(12)间形成有所述环形进气通道(2)，所述机匣外壁(12)、所述机匣后壁(13)和所述机匣内壁(14)依次设置且一体连接，且所述机匣前壁(11)、所述机匣外壁(12)、所述机匣后壁(13)和所述机匣内壁(14)之间形成有所述气流腔，所述机匣外壁(12)上开设有进油孔，所述机匣内壁(14)的自由端固定有所述连接板(4)。3.根据权利要求2所述的一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，其特征在于，所述进油孔为多个，多个所述进油孔均匀布置在同一圆周面上。4.根据权利要求3所述的一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，其特征在于，所述火焰筒筒体(3)包括依次布置且一体连接的火焰筒前壁(31)、火焰筒外壁(32)、火焰筒后壁(33)和火焰筒内壁(34)，所述火焰筒前壁(31)、所述火焰筒外壁(32)、所述火焰筒后壁(33)和所述火焰筒内壁(34)之间形成有所述混燃腔，且所述火焰筒前壁(31)、所述火焰筒外壁(32)、所述火焰筒后壁(33)和所述火焰筒内壁(34)分别与对应的所述连接板(4)、所述机匣外壁(12)、所述机匣后壁(13)和所述机匣内壁(14)平行布置，所述主燃孔和所述掺混孔均形成于所述火焰筒外壁(32)上，且所述主燃孔孔径大于所述掺混孔孔径，所述火焰筒内壁(34)的自由端利用所述连接板(4)与所述机匣内壁(14)的自由端固定连接，所述火焰筒挡板(6)的楔形尖角端固定于所述火焰筒内壁(34)上，并与所述蒸发管(5)相对布置；多个所述蒸发管(5)进口端固定于所述火焰筒外壁(32)上，出口端朝向所述火焰筒后壁(33)倾斜布置，且多个所述蒸发管(5)的进口端分别与对应的多个所述进油孔相对布置。5.根据权利要求4所述的一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，其特征在于，所述蒸发管(5)和所述机匣外壁(12)之间形成的夹角为α，且α的角度为15
°
<α<40
°
。6.根据权利要求4所述的一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，其特征在于，还包括进油管，所述进油管为多个，多个所述进油管的出口端分别穿过对应的多个所述进油孔，并与对应的多个所述蒸发管(5)进口端连通。7.根据权利要求4所述的一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，其特征在于，所述主燃孔和所述掺混孔均为多个，多个所述主燃孔均匀布置在同一圆周面上，多个所述掺混孔均匀布置在同一圆周面上。
8.根据权利要求4-7任一项所述的一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，其特征在于，所述机匣外壁(12)和所述火焰筒外壁(32)上分别开设有安装点火器的第一安装孔(7)和第二安装孔，所述第一安装孔(7)和所述第二安装孔相对布置，点火器依次穿过所述第一安装孔(7)和所述第二安装孔固定于所述机匣外壁(12)和所述火焰筒外壁(32)上，并与所述混燃腔内部连通。9.根据权利要求8所述的一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，其特征在于，所述第一安装孔(7)与所述混燃腔中部纵截面形成的夹角为β，且β的角度为15
°
<β<45
°
。

技术总结

本发明公开了一种微型燃气涡轮发动机的蒸发管式回流燃烧室，包括：机匣本体，机匣本体内部形成有环形的气流腔，其外侧壁上开设有环形进气通道；火焰筒筒体，火焰筒筒体内部形成有环形的混燃腔，火焰筒筒体纵截面呈U形，且其U形开口端沿机匣本体一端插入气流腔内部，且火焰筒筒体与机匣本体的连接处固定有连接板，火焰筒筒体上开设有主燃孔和掺混孔；蒸发管，蒸发管为多个，多个蒸发管均倾斜固定于混燃腔内，且均匀布置在同一圆周面上；火焰筒挡板，火焰筒挡板固定于混燃腔内，并与多个蒸发管相对布置。该回流燃烧室，结构设计合理，稳定性强，能够有效提高空气-燃油混合质量，保证燃料充分燃烧，提高燃料的燃烧效率，扩大稳定燃烧范围。围。围。