專利名稱：金屬燃燒室膜片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體燃燒室，該氣體燃燒室包括一種金屬的燃燒室膜片。
背景技術(shù)：
具有不同形狀和不同的燃燒室膜片的現(xiàn)有技術(shù)的氣體燃燒室已經(jīng)描述過，例如，見WO 02/44618 A1和WO 01/79756 A1。
這些燃燒室的第一缺點(diǎn)是，對(duì)于一個(gè)給定的尺寸，這些燃燒室不允許輸出功率在一個(gè)大的范圍內(nèi)在低的功率下，這就是如果氣體流率低，存在火焰熄滅的危險(xiǎn)，而在高的功率下，這就是如果氣體流率高，存在火焰吹出的危險(xiǎn)。這樣導(dǎo)致需要一個(gè)范圍的各種燃燒室，它們僅在尺寸上稍有差別(例如，它們的高度)以適合于特定的功率這是第二缺點(diǎn)。
這些燃燒室的第三缺點(diǎn)是需要采購(gòu)不同的部件，組成和焊接到一起，這樣導(dǎo)致昂貴的燃燒室。焊縫本身在燃燒室內(nèi)是薄弱點(diǎn)，因?yàn)樗鼈冊(cè)谌紵沂褂脮r(shí)的加熱和冷卻循環(huán)內(nèi)最易于失效。因此焊接降低產(chǎn)品的壽命，這構(gòu)成第四缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)通常的目的是消除現(xiàn)有技術(shù)燃燒室的這些缺點(diǎn)。本發(fā)明的一個(gè)第一目的是提供一種具有一個(gè)增加的輸出功率范圍的燃燒室。本發(fā)明的一個(gè)第二目的是提供一種帶有增加的壽命的燃燒室。本發(fā)明的一個(gè)第三目的是提供一種具有降低的生產(chǎn)成本的燃燒室。本發(fā)明的一個(gè)第四目的是提供一種帶有改進(jìn)的火焰分布的燃燒室。
按照本發(fā)明的一個(gè)氣體燃燒室包括一個(gè)金屬燃燒室膜片。在幾何形狀上該燃燒室膜片包括一個(gè)底部段和一個(gè)封閉段。底部段具有一個(gè)最小曲率半徑Rbass?！白钚∏拾霃健钡暮x將在后面解釋。底部段通過一個(gè)過渡區(qū)不間斷地連接至封閉段過渡段燃燒室膜片包括與底部段和封閉段相同的元件。過渡段具有一個(gè)最小曲率半徑rtransition，該最小曲率半徑rtransition大于零和小于或等于底部段的曲率半徑Rbase0＜rtransition≤Rbass。不排除底部段是一個(gè)平板的情況，這時(shí)Rbass是無限大。更優(yōu)選地為0.02×Rbass≤rtransition≤0.7×Rbass。更加優(yōu)選地為0.02×Rbass≤rtransition≤0.35×Rbass。對(duì)封閉段的最小曲率半徑?jīng)]有限制。
“一段的最小曲率半徑”的概念現(xiàn)在解釋如下。
在幾何形狀上，在燃燒室膜片的每一點(diǎn)上可以限定許多曲徑半徑；這些曲率半徑中的每一個(gè)與按照一個(gè)平面的特定的一個(gè)剖面相關(guān)聯(lián)，該平面包括考慮的一點(diǎn)的法線。此平面與燃燒室膜片相交導(dǎo)致一個(gè)軌跡。該曲率半徑就是在交會(huì)平面內(nèi)一個(gè)圓的半徑，該圓在考慮的一點(diǎn)二階(second order)接觸軌跡。在包括通過考慮點(diǎn)的法線、帶有相關(guān)的軌跡和曲率半徑的全部可能的平面之外，選擇最小的半徑。由于一次選擇的每一點(diǎn)具有一個(gè)最小的半徑，此段的全部最小半徑中的最小的半徑可以定義為該段的最小曲率半徑。由于曲率半徑經(jīng)常是一個(gè)正數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)的最小的曲率半徑為零。相同的定義以變通的形式使用于燃燒室膜片的三部分的每一部分底部段，過渡段和封閉段。對(duì)于它們的每一個(gè)因此可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)最小曲率半徑例如，對(duì)于具有管形并帶有一個(gè)倒圓的多邊形截面的底部段，最小曲率半徑等于各邊緣倒圓處的半徑。對(duì)于一個(gè)圓筒與此相同，最小曲率半徑等于其直徑的一半。
由于幾何結(jié)構(gòu)必須減少至實(shí)際可用的，應(yīng)該明確，本發(fā)明涉及幾何結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，它當(dāng)然要受工程精度的控制。因此，應(yīng)該明確，本發(fā)明不應(yīng)局限于概括的幾何形狀，而是適用于真實(shí)的燃燒室膜片的形狀，這種形狀可以借助一個(gè)適當(dāng)?shù)挠糜?jì)算機(jī)控制的三維測(cè)量臺(tái)容易地測(cè)量，它允許直接地測(cè)定一般的幾何特性，以及尤其是曲率半徑。
燃燒室膜片的形狀以下列的方式影響燃燒室的功能具有最小曲率半徑的燃燒室膜片的這些區(qū)域與具有較高曲率半徑的區(qū)域比較，在膜片外面產(chǎn)生一個(gè)較低的氣體速度。一個(gè)較低的氣體速度導(dǎo)致一個(gè)較低的火焰前緣。因此，借助改變曲率半徑，膜片外面的氣體速度以及隨后火焰前緣能夠在表面上有利的調(diào)節(jié)。這樣除其它優(yōu)點(diǎn)之外產(chǎn)生下列的優(yōu)點(diǎn)—由于降低氣體速度的區(qū)域，火焰較少傾向于吹出。
—由于在燃燒室膜片上不同的氣體速度，使用相同的燃燒室，可以調(diào)節(jié)氣體流率的改變較大，因此消除了在庫內(nèi)儲(chǔ)備不同類型燃燒室的需要。
—帶有較小曲率半徑的區(qū)域由于較慢的氣體流動(dòng)，導(dǎo)致其本身有利于氣體的點(diǎn)燃。
按照本發(fā)明，從底部段至封閉段的過渡是不間斷的。不間斷意味形成不同段(底部段，過渡段和封閉段)的膜片不是使用任何可能導(dǎo)致膜片產(chǎn)生一條接縫以及因此在燃燒室表面上帶有阻斷的氣流的方式連接，這就是，三段底部段，過渡段和封閉段必須是透氣的。燃燒室膜片沒有間斷的事實(shí)保證沿整個(gè)燃燒室膜片有一個(gè)封閉的火焰前緣。三段(底部段，過渡段和封閉段)實(shí)施為不間斷的可借助下列的方式之一達(dá)到—借助使用一種針織或編織或紡織的不銹鋼纖維織物，這種織物可以是針織或編織或紡織的，以這種方式滿足本發(fā)明的幾何要求；—借助深拉伸或沖壓一張板材成為一個(gè)形狀，該形狀可以滿足本發(fā)明的幾何要求。必須在板材上的三段(底部段，過渡段和封閉段)鉆出小孔，以達(dá)到希望的氣體流動(dòng)；—借助深拉伸或沖壓一張已帶孔的板材，因此消除了隨后板材鉆孔的需要；—借助深拉伸或沖壓一張絲網(wǎng)，絲網(wǎng)的絲材具有一個(gè)適當(dāng)?shù)暮穸群涂沙尚涡浴?br> 也可用上述的各方法的結(jié)合，例如—一個(gè)針織或編織或紡織的不銹鋼纖維織物，該織物在一個(gè)深拉伸，或沖壓的、已經(jīng)鉆孔的板材上拉伸；—一個(gè)針織或編織或紡織的不銹鋼纖維織物，該織物在一個(gè)深拉伸，或沖壓的帶孔板材上拉伸；—一個(gè)針織或編織或紡織的不銹鋼纖維織物，該織物被一張深拉伸的或沖壓的絲網(wǎng)支承。此絲網(wǎng)也可以與針織或編織或紡織的不銹鋼纖維織物制成整體，這就是它可以與不銹鋼纖維混合針織，混合編織或混合紡織。
可以明白，以上的列舉是不全面的，按照本發(fā)明的權(quán)利要求書，可能有更多不同的可能性。
以上述的方式得到的燃燒室膜片，可以達(dá)到除其它優(yōu)點(diǎn)之外的下列優(yōu)點(diǎn)的一項(xiàng)或多項(xiàng)—借助消除現(xiàn)有技術(shù)燃燒室的不同部件的焊縫和裝配而使用深拉伸或沖壓板材或帶孔板材獲得生產(chǎn)成本的降低；—由于消除焊縫而獲得氣體燃燒室提高的壽命；—在帶孔板材上使用不銹鋼纖維隔離板材的火焰，以及導(dǎo)致帶孔板材的較低的熱應(yīng)力，以及因此提高其壽命；—使用不銹鋼纖維導(dǎo)致氣體流動(dòng)排出供給通孔時(shí)進(jìn)一步隨機(jī)的分散，它產(chǎn)生一個(gè)改進(jìn)的火焰分布。
—不間斷的燃燒室膜片保證在燃燒室的每一段，尤其是過渡段內(nèi)的一個(gè)火焰前緣。這樣顯著地改進(jìn)了火焰的穩(wěn)定性。


本發(fā)明現(xiàn)在參照附圖更詳細(xì)地說明，附圖中圖1是一個(gè)透視圖，示出本發(fā)明的基本幾何原理；圖2是一個(gè)透視圖，示出本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例；圖3(a)示出沿圖2的直線A-A’的本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例的一個(gè)剖面圖及幾何元件；圖3(b)示出沿圖2的直線A-A’的本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例的一個(gè)剖面圖及物理特性；圖4(a)示出根據(jù)底部段的一個(gè)矩形橫截面的一個(gè)第二優(yōu)選的實(shí)施例；圖4(b)和4(c)示出分別地通過圖4(a)的平面AA’和BB’的橫剖面圖；圖4(d)示出通過底部段中部的圖4(a)的燃燒室的頂視橫剖面圖；圖5(a)示出一個(gè)第三優(yōu)選的實(shí)施例的側(cè)視圖；圖5(b)示出第三優(yōu)選的實(shí)施例的頂視圖；圖5(c)示出第三優(yōu)選的實(shí)施例的一個(gè)改型的側(cè)視圖；圖6(a)示出一個(gè)第四優(yōu)選的實(shí)施例的側(cè)視圖；圖6(b)示出第四優(yōu)選的實(shí)施例的頂視圖；圖6(c)示出第四優(yōu)選的實(shí)施例的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的基本的幾何特點(diǎn)示于圖1內(nèi)，其中一種形狀的燃燒室膜片100包括一個(gè)底部段102，一個(gè)過渡段104和一個(gè)頂段106。取一點(diǎn)‘a(chǎn)’作為考慮點(diǎn)，‘a(chǎn)’點(diǎn)具有至表面的法線N。都包括法線N的平面P1，P2和P3分別地沿著不同的軌跡T1，T2和T3切割燃燒室的表面。接觸圓C在‘a(chǎn)’點(diǎn)與T1接觸。應(yīng)該明確，在全部含有N的平面內(nèi)，平面P1確定在‘a(chǎn)’處帶有最小曲率半徑R(a)的軌跡T1。如果現(xiàn)在對(duì)于過渡段的每一點(diǎn)‘X’(圖1內(nèi)未示出)求出R(x)，全部R(x)的最小值能夠選擇。當(dāng)程序使用于底部段102時(shí)，獲得一個(gè)最小曲率半徑Rbase。同樣，對(duì)于過渡段可以獲得一個(gè)最小曲率半徑rtrasition。對(duì)于本發(fā)明重要的是，過渡段的最小曲率半徑小于或等于底部段的最小曲率半徑。
圖2示出一個(gè)第一優(yōu)選的實(shí)施例200的透視圖。底部段201是截錐形的，以及在圓204處達(dá)到它的最小曲率半徑。過渡段202是一個(gè)環(huán)形的一個(gè)表面，以及封閉段203是一個(gè)平盤。
圖3(a)示出圖2的第一優(yōu)選的實(shí)施例的沿直線A-A’的幾何元件。僅示出表面膜片的外表面，以便顯示幾何元件。截錐形底部段201具有它的最小曲率半徑在較小直徑側(cè)。雖然錐體326的半頂角的0°(一個(gè)圓筒形底部段)工作的結(jié)果也是好的(實(shí)施例未示出)，圖中示出錐體326的半頂角為約30°。也不排除更高的頂角—最大為90°，即一個(gè)平面。在圓204上的全部點(diǎn)共享相同的最小曲率半徑Rbass328。帶有半徑Rbass的球320限定按照本發(fā)明過渡段可能具有的最大的“最小曲率半徑”。過渡段是一個(gè)環(huán)面的一部分，該環(huán)面是由一個(gè)圓324圍繞對(duì)稱軸340轉(zhuǎn)動(dòng)形成的。因此，圓324的半徑確定過渡段的半徑rtransition330。在圓204的平面和與其平行的一個(gè)平面之間的環(huán)表面的一部分作為過渡區(qū)。很清楚，環(huán)面也可以由一個(gè)橢圓或一個(gè)卵形或其它任何圓形圍繞對(duì)稱軸340轉(zhuǎn)動(dòng)而形成。還有這樣的情況，其中環(huán)面是退化的(degenerate)，這就是中部無孔的情況也不排除。這是例如圖3a的情況。封閉段203在本實(shí)施例中為一個(gè)平盤。在另一個(gè)實(shí)施例中，(未圖示)，封閉段是一個(gè)小的倒置球帽，因此在燃燒室膜片中心產(chǎn)生一個(gè)凹部。
由本實(shí)施例可以明確，由底部段至過渡段的跨越不需要是平滑的(“平滑”意味連續(xù)的一級(jí)導(dǎo)數(shù))，但必須是無間斷的(零級(jí)連續(xù)性)。
圖3b示出第一優(yōu)選的實(shí)施例的沿圖2所示的平面AA’剖面的物理特點(diǎn)。底部段201示出沖壓的帶孔金屬板，它是由一個(gè)單片的金屬板材制造的。帶孔的金屬板設(shè)置一系列的孔。由于孔的尺寸較大(對(duì)于本實(shí)施例為1mm)，由于板的變形引起的在過渡段孔尺寸改變不會(huì)影響氣體的流動(dòng)速度。為了擴(kuò)散氣體，一片編織的金屬纖維織物305張緊在底部段，過渡段和封閉段上。在本優(yōu)選的實(shí)施例中，織物是借助點(diǎn)焊連接至帶孔板上、雖然其它固定方式也同樣是可能的，例如，并不排除借助縫紉或借助沖壓來連接。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中(未圖示)織物是借助點(diǎn)焊在板上的夾環(huán)而保持在帶孔板上。
編織的纖維織物允許高度延伸，因此導(dǎo)致由底部段至封閉段的一個(gè)連續(xù)的過渡。箭頭307，308和309指示當(dāng)氣體流出膜片時(shí)的氣體流速。在過渡段202內(nèi)較低的氣體流速以較短的矢量308表示，而在底部段201和封閉段203處的氣體流速較高，它以較長(zhǎng)的矢量309，307分別地表示。還有對(duì)各段示出了較低的火焰前緣310(在此處氣體點(diǎn)燃)以及外火焰前緣313(在此處是火焰的頂部)。
使用本優(yōu)選的實(shí)施例，有可能達(dá)到一個(gè)最大的加熱功率40kW/dm2。一個(gè)最小的加熱功率1kW/dm2是需要的，以便獲得一個(gè)穩(wěn)定的火焰。這樣獲得一個(gè)總動(dòng)力范圍1∶40。
在圖4a內(nèi)示出一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，它更適合于代替一個(gè)矩形燃燒室。在此處底部段的橫截面基本上是矩形的，其邊緣是倒圓的。
圖4b是沿圖4a的平面AA’的橫剖面圖；底部段401平滑地前進(jìn)至進(jìn)入過渡段402，后者近似具有一個(gè)較小的半軸406和一個(gè)較大的半軸405的一個(gè)橢圓的上半部。標(biāo)號(hào)407指示與過渡段的最小曲率半徑相關(guān)的接觸圓。
圖4c示出沿圖4a的直線BB’的剖面圖，圖4c示出與圖4a的AA’剖面圖基本上相同的形狀，但其中半橢圓已切割為兩部分，以及兩個(gè)四分之一橢圓塊已位移適當(dāng)?shù)木嚯x。圖4d示出一個(gè)水平剖面圖的近視圖。倒圓的角部已基本上并合為一個(gè)半圓形，其半徑等于圖4b的橢圓的較大的半軸。
應(yīng)該指出，在本實(shí)施例中，封閉段消失為一條單獨(dú)的直線408。
在圖5a和5b所示的一個(gè)第三優(yōu)選的實(shí)施例中，圖3b的帶孔板201被一個(gè)不銹鋼絲網(wǎng)520代替。絲的直徑為0.48mm，帶有一個(gè)方形24/24網(wǎng)孔尺寸(24條絲/in)，以2/2斜織。雖然2至8mm的半徑也能同樣良好地工作，在過渡段502內(nèi)的最小曲率半徑506優(yōu)選地等于4mm。底部段501的最小曲率半徑值為25mm，以及優(yōu)選地在30至45mm范圍內(nèi)。封閉段是一個(gè)平盤504。一個(gè)編織的金屬纖維織物512點(diǎn)焊至金屬絲網(wǎng)。
圖5c示出第三實(shí)施例的一個(gè)改型。與按照第三實(shí)施例燃燒室膜片相同的部件以帶撇的相同的標(biāo)號(hào)表示。過渡段502’是一個(gè)圓峰形。圓峰的頂部具有曲率半徑506’，該曲率半率原來是過渡段的最小曲率半徑。
在圖6a和6b內(nèi)示出一個(gè)第四優(yōu)選的實(shí)施例，再次使用一個(gè)不銹鋼絲網(wǎng)610。底部段601具有一個(gè)很大的最小曲率半徑，過渡段602具有一個(gè)最小曲率半徑606，而封閉段消失為一條單獨(dú)的直線604。雖然3mm以上的值是可能的，但過渡段606的最小曲率半徑606優(yōu)選地為9mm。
圖6c示出第四實(shí)施例的代替。同樣，與按照第四實(shí)施例的燃燒室膜片相同的部件以帶撇的相同的標(biāo)號(hào)表示。過渡段602’是一個(gè)峰形，基本上延伸至縱向燃燒室膜片的長(zhǎng)度。峰的頂部具有一個(gè)曲率半徑606’，該曲率半徑原來是過渡區(qū)的最小曲率半徑。同樣，封閉段消失為一條直線604’。
權(quán)利要求
1.一種氣體燃燒室，上述的燃燒室包括一個(gè)金屬的燃燒室膜片，上述的膜片包括一個(gè)具有一個(gè)曲率半徑Rbass的底部段以及一個(gè)封閉段，其特征在于，上述的膜片是不間斷的，包括用于連接上述的底部段至上述的封閉段的一個(gè)過渡段，上述的過渡段具有一個(gè)最小曲率半徑rtrasition，該最小曲率半徑rtransition大于零以及小于或等于上述的底部段的曲率半徑Rbass。
2.按照權(quán)利要求1的氣體燃燒室，其特征在于，上述的膜片包括一個(gè)不銹鋼纖維組成的織物。
3.按照權(quán)利要求2的氣體燃燒室，其特征在于，上述的不銹鋼纖維基本上平行地排列為束。
4.按照權(quán)利要求3的氣體燃燒室，其特征在于，上述的束是針織的或編織的或紡織的。
5.按照權(quán)利要求1的氣體燃燒室，其特征在于，上述的膜片包括一個(gè)帶孔板或片。
6.按照權(quán)利要求1的氣體燃燒室，其特征在于，上述的燃燒室膜片包括一個(gè)帶孔板，上述的過渡段的外側(cè)設(shè)置不銹鋼纖維。
7.按照權(quán)利要求6的氣體燃燒室，其特征在于，上述的底部段和上述的封閉段至少部分地設(shè)置不銹鋼纖維。
8.按照權(quán)利要求6或7的氣體燃燒室，其特征在于，上述的不銹鋼纖維基本上排列為束。
9.按照權(quán)利要求8的氣體燃燒室，其特征在于，上述的束是針織的或編織的或紡織的。
10.按照權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)的氣體燃燒室，其特征在于，上述的底部段具有一個(gè)截錐形。
11.按照權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)的氣體燃燒室，其特征在于，上述的底部段具有一個(gè)圓筒形。
12.按照權(quán)利要求10或11的氣體燃燒室，其特征在于，上述的過渡段是一個(gè)環(huán)面的一部分，該環(huán)面被垂直于上述的環(huán)面的對(duì)稱軸的兩個(gè)平面限定。
13.按照權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)的氣體燃燒室，其特征在于，上述的底部段具有一個(gè)多邊形橫截面，上述的橫截面的角部是倒圓的。
14.按照權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)的氣體燃燒室，其特征在于，上述的底部段具有一個(gè)矩形橫截面，上述的橫截面的角部是倒圓的。
15.按照權(quán)利要求1至9中任何一項(xiàng)的氣體燃燒室，其特征在于，上述的底部段是一個(gè)截錐形，上述的截錐具有倒圓的邊緣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣體燃燒室，該燃燒室包括一個(gè)金屬的燃燒室膜片，具有一個(gè)底部段(201)，一個(gè)封閉段(203)，以及在它們之間的一個(gè)過渡段(202)。燃燒室膜片的形狀是這樣的，使過渡區(qū)的最小曲率半徑小于底部段的最小曲率半徑。并且燃燒室膜片是無間斷地由底部段通過過渡段進(jìn)入封閉段。這樣一種氣體燃燒室的優(yōu)點(diǎn)除其它優(yōu)點(diǎn)外還具有較大的動(dòng)力功率范圍，改進(jìn)的火焰前緣和低的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)F23D14/14GK1777775SQ200480010442
公開日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月18日
發(fā)明者D·蘭伯茨, A·范吉爾, G·弗爾克茨 申請(qǐng)人:貝克特股份有限公司, 貝克特燃燒技術(shù)股份有限公司