燃烧室、燃气轮机以及涡轮增压器试验台

技术领域

本发明涉及涡轮增压的技术领域，尤其是涉及一种燃烧室、燃气轮机以及涡轮增压器试验台。

背景技术

涡轮增压器试验台燃烧室大多是采用退役的涡喷-5燃烧室，随着国家政策的收紧，涡喷-5燃烧室已无法购买，研发适用于涡轮增压器试验台的燃烧室是大势所趋。

现有技术是将多个涡喷-5燃烧室并联使用，多个燃烧室并联使用存在无法同时点火成功的情况，且维护、拆卸较单个燃烧室繁琐，增加了试验时间和成本。

另外，一个试验台要对多个型号的涡轮增压器进行测试，也就是说一个燃烧室要同时满足多个型号的涡轮增压器，一般要求该燃烧室在常规工作范围内(正常升、降转速及校核点)可靠工作。但在一些特殊工况下，如超温试验，已超出燃烧室高性能区间，会产生冒烟、积炭等现象。

发明内容

本发明提供了一种燃烧室、燃气轮机以及涡轮增压器试验台，上述燃烧室提高了燃烧效率的同时，还能够避免燃烧室出现冒烟、积碳等现象。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种燃烧室，包括第一壳体、第二壳体、火焰筒、点火组件、进油组件以及旋流器，其中：第一壳体远离第二壳体的一端具有进气口，第二壳体远离第一壳体的一端具有排气口；火焰筒位于第二壳体的内部，火焰筒包括燃烧区和排气区，燃烧区的侧壁上分布若干通孔，沿由第一壳体到第二壳体的排列方向，通孔将燃烧区依次分为第一区、第二区、第三区和第四区，排气区位于第四区背离第三区的一侧；且在正常工况下，第一区的当量比大于1，第二区的当量比小于1，第三区的当量比小于第二区的当量比，第四区的当量比小于第三区的当量比，排气区穿过排气口延伸至第二壳体的外部；点火组件与火焰筒的第一区连通，且点火组件延伸至第二壳体的外部；进油组件包括喷嘴，旋流器位于第一壳体和第二壳体之间，喷嘴贯穿旋流器，喷嘴的一端与火焰筒连通，另一端延伸至第一壳体的外部。

本发明提供的燃烧室，在正常工况下：第一区为主燃区，第一区中当量比大于1，且第一区靠近旋流器的部分当量比最大，为富燃区域，第一区接近第二区的部分的当量比接近1；第二区的当量比小于1，为中间区；第三区和第四区为掺混区。

在超温工况下，由于燃烧室的总温升变高，为保证燃烧室正常工作，可通过增加燃料以及减少空气来实现；此时，在第一区中未燃烧的燃料顺着气流由第一区流入第二区，此时主燃区变为第一区和第二区，而第三区变为中间区，第四区则为掺混区。

这种设置方式，能够保证在超温工况下燃料能够在第一区、第二区和第三区完全燃烧，提高了燃烧效率的同时，还能够避免燃烧室出现冒烟、积碳等现象。

可选地，第一壳体的一端设有第一前法兰，另一端设有第一后法兰，第二壳体靠近第一壳体的一端设有第二前法兰，另一端设有第二后法兰。

可选地，旋流器呈环形，旋流器具有多个安装孔，多个安装孔环形分布；旋流器的中心处具有用于穿插喷嘴的穿插孔；旋流器分别与第一后法兰和第二前法兰连接。

可选地，进油组件还包括第一安装座以及与第一安装座连接的盖板；第一安装座安装于第一壳体的外壁，喷嘴与盖板连接，盖板与第一安装座连接。

可选地，喷嘴通过卡套与盖板连接；盖板通过螺钉与第一安装座连接。

可选地，点火组件包括点火器和第二安装座；第二安装座安装于第二壳体的外壁，点火器的一端与第二安装座连接，另一端与火焰筒的第一区连通。

可选地，燃烧室还包括支撑板；支撑板位于第二壳体远离第一壳体的一端，且与第二后法兰连接；支撑板具有用于避让火焰筒的排气区的避让孔。

可选地，避让孔的内径大于排气区的外径。

一种燃气轮机，包括上述的任一种燃烧室。

一种涡轮增压器试验台，包括上述的任一种燃烧室。

附图说明

图1为本发明实施例提供的燃烧室的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的燃烧室的火焰筒的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的燃烧室的第一壳体的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的燃烧室的第一壳体的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的燃烧室的旋流器的结构示意图。

图标：1-第一壳体；2-第二壳体；3-火焰筒；4-点火组件；5-进油组件；6-旋流器；7-通孔；8-燃烧区；9-第一区；10-第二区；11-第三区；12-第四区；13-喷嘴；14-第一前法兰；15-第一后法兰；16-第二前法兰；17-第二后法兰；18-安装孔；19-穿插孔；20-第一安装座；21-盖板；22-点火器；23-第二安装座；24-支撑板；25-排气区。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

图1为本发明实施例提供的燃烧室的结构示意图；图2为本发明实施例提供的燃烧室的火焰筒的结构示意图；图3为本发明实施例提供的燃烧室的第一壳体的结构示意图；图4为本发明实施例提供的燃烧室的第一壳体的结构示意图；图5为本发明实施例提供的燃烧室的旋流器的结构示意图。参考图1-图5，本发明实施例提供的燃烧室，包括第一壳体1、第二壳体2、火焰筒3、点火组件4、进油组件5以及旋流器6，其中：第一壳体1远离第二壳体2的一端具有进气口，第二壳体2远离第一壳体1的一端具有排气口；火焰筒3位于第二壳体2的内部，火焰筒3包括燃烧区8和排气区25，燃烧区8的侧壁上分布若干通孔7，沿由第一壳体1到第二壳体2的排列方向，通孔7将燃烧区8依次分为第一区9、第二区10、第三区11和第四区12，排气区25位于第四区12背离第三区11的一侧；且在正常工况下，第一区9的当量比大于1，第二区10的当量比小于1，第三区11的当量比小于第二区10的当量比，第四区12的当量比小于第三区11的当量比，排气区25穿过排气口延伸至第二壳体2的外部；点火组件4与火焰筒3的第一区9连通，且点火组件4延伸至第二壳体2的外部；进油组件5包括喷嘴13，旋流器6位于第一壳体1和第二壳体2之间，喷嘴13贯穿旋流器6，喷嘴13的一端与火焰筒3连通，另一端延伸至第一壳体1的外部。

本实施例提供的燃烧室，工作原理为：经过压缩的燃油由进油组件5入口流入，从喷嘴13喷出；经压缩的空气由进气口流入，如图1中A处箭头所示，通过旋流器6流入火焰筒3内，然后分阶段与火焰筒3中的燃料混合、燃烧，燃烧后的高温压缩气体由燃烧室的排气区25流出，如图1中B处箭头所示，进入下一个部件。

在正常工况下：第一区9为主燃区，第一区9中当量比大于1，且第一区9靠近旋流器6的部分当量比最大，为富燃区域，第一区9接近第二区10的部分的当量比接近1；第二区10的当量比小于1，为中间区；第三区11和第四区12为掺混区。

在超温工况下，由于燃烧室的总温升变高，为保证燃烧室正常工作，可通过增加燃料以及减少空气来实现；此时，在第一区9中未燃烧的燃料顺着气流由第一区9流入第二区10，此时主燃区变为第一区9和第二区10，而第三区11变为中间区，第四区12则为掺混区。

其中，点火组件4开启的时间应略早于燃油喷射的时间，以保障压缩空气与燃料充分混合燃烧。

另外，燃烧区8侧壁上的通孔7可包括大孔和小孔，相邻两个区域之间设置沿火焰筒3侧壁的周向分布的一圈大孔，而第一区9和第二区10的侧壁上再设置多圈沿火焰筒3侧壁的周向分布的小孔，以更加准确地通过控制进气量来调节在不同工况下各个区域的当量比。

这种设置方式，能够保证在超温工况下燃料能够在第一区9、第二区10和第三区11完全燃烧，提高了燃烧效率的同时，还能够避免燃烧室出现冒烟、积碳等现象。

参考图1-图5，作为一种可选的实施例，第一壳体1的一端设有第一前法兰14，另一端设有第一后法兰15，第二壳体2靠近第一壳体1的一端设有第二前法兰16，另一端设有第二后法兰17。

旋流器6呈环形，旋流器6具有多个安装孔18，多个安装孔18环形分布；旋流器6的中心处具有用于穿插喷嘴13的穿插孔19；旋流器6分别与第一后法兰15和第二前法兰16连接。

本实施例中，旋流器6与第一壳体1和第二壳体2通过法兰连接的方式，操作简单，易于实现，且连接牢固，保障了燃烧室的密封性和稳定性。

参考图1和图3，作为一种可选的实施例，进油组件5还包括第一安装座20以及与第一安装座20连接的盖板21；第一安装座20安装于第一壳体1的外壁，喷嘴13与盖板21连接，盖板21与第一安装座20连接。

喷嘴13通过卡套与盖板21连接；盖板21通过螺钉与第一安装座20连接。

本实施例中，第一安装座20与盖板21的设置方式结构简单，且易于安装；另外，卡套和螺钉的连接方式易于拆卸，便于喷嘴13的清理和更换。

作参考图1和图4，为一种可选的实施例，点火组件4包括点火器22和第二安装座23；第二安装座23安装于第二壳体2的外壁，点火器22的一端与第二安装座23连接，另一端与火焰筒3的第一区9连通。

参考图1，作为一种可选的实施例，燃烧室还包括支撑板24；支撑板24位于第二壳体2远离第一壳体1的一端，且与第二后法兰17连接；支撑板24具有用于避让火焰筒3的排气区25的避让孔。

避让孔的内径大于排气区25的外径。

本实施例中，当燃烧室工作时，即使排气区25因受热而略有膨胀，由于避让孔的内径大于排气区25的外径，支撑板24也不会与排气区25发生干涉。因此，支撑板24的设置，在提高了燃烧室稳定性的同时，也能够避免对火焰筒3的挤压。

本发明实施例还提供了一种燃气轮机，包括上述的任一种燃烧室。

本实施例中，燃气轮机的有益效果与上述的任一种燃烧室的有益效果相同，不再赘述。

本发明实施例还提供了一种涡轮增压器试验台，包括上述的任一种燃烧室。

本实施例中，涡轮增压器试验台的有益效果与上述的任一种燃烧室的有益效果相同，不再赘述。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。