CN107576502B - 一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室 - Google Patents

一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室，包括火焰筒，火焰筒的尾部安装火焰筒法兰，外部套接机匣筒，机匣筒两端连接至火焰筒法兰和前法兰，并设有喷嘴和点火棒，点火棒延伸至火焰筒内，喷嘴的喷头固定在火焰筒头部，火焰筒法兰和后法兰轴向固定混合器，混合器径向被混合段内筒固定，混合段内筒外部设有混合段外筒，混合段外筒的一侧设有补气口。本发明所述的带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室，在燃烧室出口增加混合段，在混合段内引入冷空气，拓宽了燃烧室出口温度的调节范围，使得燃烧室出口燃气的温度和流量调节精度高，保证了试验过程中涡轮增压器的转速平稳。

Description

一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室
技术领域
本发明属于机电技术领域，尤其是涉及一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室。
背景技术
涡轮增压器的研发过程中，需要开展压气机性能试验、涡轮流通特性试验、涡轮效率等试验。试验过程中，需要严格控制涡轮增压器转速，如果增压器的转速波动较大，试验结果就误差较大。常规的涡轮增压器试验台架采用单管燃烧室，由于油气比、燃烧效率等影响因素，燃烧室在非设计工况下燃烧效率低，燃烧室出口的燃气温度和燃气流量不稳定，这导致了试验过程中涡轮增压器的转速波动较大。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室，以解决现有涡轮增压器试验台燃烧室的油气比不好控制，燃烧效率低下，燃烧室出口的燃气温度和燃气流量不稳定的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室,包括前法兰、喷嘴、点火棒、火焰筒、机匣筒、混合段外筒、混合段内筒、混合器和后法兰，所述火焰筒的尾部固定安装火焰筒法兰，所述火焰筒法兰和所述前法兰之间安装所述机匣筒，所述机匣筒套接在所述火焰筒外部，所述机匣筒上分别固定连接所述喷嘴、所述点火棒的一端，所述点火棒的另一端延伸至所述火焰筒内部，所述喷嘴的另一端固定在所述火焰筒的头部，所述火焰筒法兰和所述后法兰将所述混合器轴向固定，所述混合器的径向被所述混合段内筒固定，所述混合段内筒上设有若干通孔，所述混合段内筒的两端分别连接至所述火焰筒法兰和所述后法兰，所述火焰筒法兰和所述后法兰之间固定安装所述混合段外筒，所述混合段外筒与所述混合段内筒之间形成环形空腔，所述混合段外筒的一侧设有补气口。
进一步的，所述混合器为圆台框架结构，所述圆台框架结构的锥度为10°-20°，所述圆台框架结构的外壁上均布若干波瓣，内壁上均布若干连接体，所述连接体的两端分别连接至相邻的两个所述波瓣的中心处，所述波瓣为类三角锥形结构。
进一步的，所述火焰筒为瓶状结构，所述火焰筒尾部设有圆环开口，头部中心处设有圆孔，所述喷嘴的喷头通过所述圆孔伸入所述火焰筒内部，所述火焰筒的内壁上设有若干小孔。
进一步的，所述前法兰和所述后法兰之间通过拉杆和螺栓连接。
进一步的，所述前法兰和所述后法兰均为双法兰直管。
进一步的，所述通孔的数量为8个，内径为15mm。
相对于现有技术，本发明所述的带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室具有以下优势：
(1)本发明所述的带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室，在燃烧室出口增加混合段，使燃烧室能够保持较高的燃烧效率；在混合段内引入冷空气，将冷空气与高温燃气充分混合，拓宽了燃烧室出口温度的调节范围，使得燃烧室出口燃气的温度和流量调节精度高，保证了试验过程中涡轮增压器的转速平稳。
(2)本发明所述的带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室，结构简单、不容易形成积碳，装配方便，方便检修和维护。
(3)本发明所述的带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室，设置的混合器和混合段内筒的结构，均有利于燃烧室内冷热空气的混合，有效保证燃烧室燃气温度和燃气流量的稳定性，从而保证燃烧室内的油气比和燃烧效率。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的燃烧室结构的剖面示意图；
图2为本发明实施例所述的混合器的剖面示意图；
图3为本发明实施例所述的混合器的A向示意图；
图4为本发明实施例所述的混合器的B向示意图；
图5为本发明实施例所述的混合段内筒剖面图；
图6为本发明实施例所述的混合段内筒C截面示意图。
附图标记说明：
1-前法兰；2-螺栓；3-喷嘴；4-拉杆；5-点火棒；6-火焰筒；7-机匣筒；8-火焰筒法兰；9-补气口；10-混合段外筒；11-混合段内筒；111-通孔；12-混合器；121-波瓣；122-连接体；13-后法兰。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“头”、“尾”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。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室，如图1至图6所示，包括前法兰1、喷嘴3、点火棒5、火焰筒6、机匣筒7、混合段外筒10、混合段内筒11、混合器12和后法兰13，所述火焰筒6的尾部固定安装火焰筒法兰8，所述火焰筒法兰8和所述前法兰1之间安装所述机匣筒7，所述机匣筒7套接在所述火焰筒6外部，所述机匣筒7上分别固定连接所述喷嘴3、所述点火棒5的一端，所述点火棒5的另一端延伸至所述火焰筒6内部，所述喷嘴3的另一端固定在所述火焰筒6的头部，所述火焰筒法兰8和所述后法兰13将所述混合器12轴向固定，所述混合器12的径向被所述混合段内筒11固定，所述混合段内筒11上设有若干通孔111，冷空气可以通过通孔111进入混合器12中；所述混合段内筒11的两端分别连接至所述火焰筒法兰8和所述后法兰13，所述火焰筒法兰8和所述后法兰13之间固定安装所述混合段外筒10，所述混合段外筒10与所述混合段内筒11之间形成环形空腔，所述混合段外筒10的一侧设有补气口9，用于引入冷空气，将冷空气与高温燃气充分混合，拓宽了燃烧室出口温度调节范围，使得燃烧室出口燃气的温度和流量调节精度高，保证了试验过程中涡轮增压器的转速平稳，而且这种燃烧室不容易积碳。
所述混合器12为圆台框架结构，圆台框架结构的入口直径为226mm，出口凸起的最大直径为270mm，所述圆台框架结构的锥度为17°，带有这种尺寸混合段的涡轮增压器试验台燃烧室的总的流量范围大致在0-1.8kg/s之间，在该尺寸下，燃烧室结构最优；所述圆台框架结构的外壁上均布若干波瓣121，内壁上均布若干连接体122，所述连接体122的两端分别连接至相邻的两个所述波瓣121的中心处，所述波瓣121为类三角锥形结构，有利于燃烧室冷热空气的混合。
所述火焰筒6为瓶状结构，所述火焰筒6尾部设有圆环开口，头部中心处设有圆孔，所述喷嘴3的喷头通过所述圆孔伸入所述火焰筒6内部，所述火焰筒6的内壁上设有若干小孔。
所述前法兰1和所述后法兰13之间通过拉杆4和螺栓2连接，方便装配和检修。
所述前法兰1和所述后法兰13均为双法兰直管，装配方便，同时方便与外界设备连接。
所述通孔111的数量为8个，内径为15mm，有利于燃烧室冷热空气的混合。
一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室的工作原理为：
当燃烧室工作时，压缩空气从前法兰1进入，燃油从喷嘴3的喷头喷入火焰筒6中，点火棒5点火后，燃油在火焰筒6内对空气进行加热；另外一路不经过加热的压缩空气通过补气口9、混合段内筒11的通孔111进入混合器12。在混合器12内，高温燃气与冷空气充分混合，经后法兰13流出进入被试验件的涡轮。通过同时调节进入前法兰1和补气口9中压缩空气的流量，可以控制通过后法兰13的燃气的温度。试验过程中，进入喷嘴3的燃油需要根据进入前法兰1的压缩空气流量进行即时调节，以保持适当的油气比。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室，其特征在于：包括前法兰(1)、喷嘴(3)、点火棒(5)、火焰筒(6)、机匣筒(7)、混合段外筒(10)、混合段内筒(11)、混合器(12)和后法兰(13)，
所述火焰筒(6)的尾部固定安装火焰筒法兰(8)，所述火焰筒法兰(8)和所述前法兰(1)之间安装所述机匣筒(7)，所述机匣筒(7)套接在所述火焰筒(6)外部，所述机匣筒(7)上分别固定连接所述喷嘴(3)、所述点火棒(5)的一端，所述点火棒(5)的另一端延伸至所述火焰筒(6)内部，所述喷嘴(3)的另一端固定在所述火焰筒(6)的头部，
所述火焰筒法兰(8)和所述后法兰(13)将所述混合器(12)轴向固定，所述混合器(12)的径向被所述混合段内筒(11)固定，所述混合段内筒(11)上设有若干通孔(111)，所述混合段内筒(11)的两端分别连接至所述火焰筒法兰(8)和所述后法兰(13)，所述火焰筒法兰(8)和所述后法兰(13)之间固定安装所述混合段外筒(10)，所述混合段外筒(10)与所述混合段内筒(11)之间形成环形空腔，所述混合段外筒(10)的一侧设有补气口(9),
所述混合器(12)为圆台框架结构，所述圆台框架结构的锥度为10°-20°，所述圆台框架结构的外壁上均布若干波瓣(121)，内壁上均布若干连接体(122)，所述连接体(122)的两端分别连接至相邻的两个所述波瓣(121)的中心处，所述波瓣(121)为类三角锥形结构；
所述火焰筒(6)为瓶状结构，所述火焰筒(6)尾部设有圆环开口，头部中心处设有圆孔，所述喷嘴(3)的喷头通过所述圆孔伸入所述火焰筒(6)内部，所述火焰筒(6)的内壁上设有若干小孔。
2.根据权利要求1所述的一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室，其特征在于：所述前法兰(1)和所述后法兰(13)之间通过拉杆(4)和螺栓(2)连接。
3.根据权利要求1所述的一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室，其特征在于：所述前法兰(1)和所述后法兰(13)均为双法兰直管。
4.根据权利要求1所述的一种带混合段的涡轮增压器试验台燃烧室，其特征在于：所述通孔(111)的数量为8个，内径为15mm。
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