專利名稱：可調(diào)微型單管燃燒室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為涉及在熱力葉輪機(jī)械領(lǐng)域的一些應(yīng)用場(chǎng)合作為獨(dú)立的燃?xì)獍l(fā)生器，具體 的可用于渦輪增壓器試驗(yàn)臺(tái)燃?xì)獍l(fā)生器、微型燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室等場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
微型單管燃燒室是一種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的常用的燃燒器，用于生成高溫的燃?xì)?，廣 泛的應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。隨著燃燒技術(shù)的提高和燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的發(fā)展，近年來微型 燃?xì)廨啓C(jī)的研究取得了很大的進(jìn)展，微型燃?xì)廨啓C(jī)可用于車用動(dòng)力、小型分布式電站的動(dòng) 力來源，如車用輔助動(dòng)力，甚至可以走進(jìn)家庭作為便攜式的動(dòng)力源。微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展， 對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸和流量較小、布置方便的微型單管燃燒室提出了研究要求。此外，在某些特殊的 使用場(chǎng)合也需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的微型單管燃燒室作為燃?xì)獍l(fā)生器，比如渦輪增壓器性能測(cè)試試 驗(yàn)臺(tái)中采用微型單管燃燒室產(chǎn)生接近發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際排氣狀態(tài)的高溫燃?xì)?，以及利用渦輪增壓 器改裝的微型燃?xì)廨啓C(jī)也采用微型單管燃燒室作為燃?xì)獍l(fā)生器。當(dāng)前設(shè)計(jì)使用的微型單管燃燒室的各個(gè)結(jié)構(gòu)屬于固定件和固定結(jié)構(gòu)，旋流器的流 通面積、旋流角度，主燃孔的大小、個(gè)數(shù)，燃燒室內(nèi)外筒空隙間距等參數(shù)都是固定的。對(duì)于一 個(gè)具有固定結(jié)構(gòu)的單管燃燒室而言，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定燃燒的空氣流量范圍也是固定的，當(dāng)空 氣流量超過可以接受的最大邊界時(shí)，旋流器后部原來產(chǎn)生的穩(wěn)定火焰會(huì)被吹到燃燒室的后 部導(dǎo)致火焰熄滅；當(dāng)空氣流量低于最小流量邊界時(shí)，旋流器的旋流作用減弱，產(chǎn)生的回流區(qū) 強(qiáng)度很弱，同時(shí)燃油的霧化效果變差，單管燃燒室的燃燒區(qū)域變長(zhǎng)，改變了單管燃燒室理想 的溫度分布情況，甚至使得高溫區(qū)延伸到燃燒室的出口處。由于在許多實(shí)際應(yīng)用需求中，要 求微型單管燃燒室具有較寬廣的穩(wěn)定燃燒范圍，因此，拓寬微型單管燃燒室的穩(wěn)定燃燒邊 界一直是微型單管燃燒室研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容。經(jīng)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)檢索，尚未發(fā)現(xiàn)帶調(diào)節(jié)裝置的可調(diào)微型單管燃燒室和在使用過程中 通過調(diào)節(jié)可調(diào)裝置來拓寬穩(wěn)定燃燒邊界的微型單管燃燒室。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題為在結(jié)構(gòu)固定的單管燃燒室上增加一個(gè)可調(diào)裝置，該可 調(diào)裝置能夠在一定流量范圍內(nèi)通過改變單管燃燒室一次空氣和二次空氣的分配比例來改 善燃燒室內(nèi)部流場(chǎng)的形態(tài)，拓寬單管燃燒室的穩(wěn)定燃燒邊界。已有的研究中微型單管燃燒室內(nèi)的火焰形態(tài)受到回流區(qū)流場(chǎng)形態(tài)的影響非常大， 對(duì)回流區(qū)影響最大的是旋流器的作用。對(duì)微型單管燃燒室而言，其主要結(jié)構(gòu)都屬于固定件 和固定結(jié)構(gòu)，在使用過程中，旋流器的流通面積、旋流角度，主燃孔的大小、個(gè)數(shù)，燃燒室內(nèi) 外筒空隙間距等參數(shù)都無法進(jìn)行調(diào)節(jié)?；谝陨峡紤]，對(duì)微型單管燃燒室流量邊界的調(diào)節(jié) 方式采用改變旋流器流通氣量與內(nèi)外筒間隙流通氣量之間的比例，即通過改變一次空氣與 二次空氣的分配比例，在各種不同流量條件下改變?nèi)紵覂?nèi)部流場(chǎng)的形態(tài)，來實(shí)現(xiàn)拓寬微 型單管燃燒室穩(wěn)定燃燒邊界的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下該一種可調(diào)微型單管燃燒室，其特征在于在單管燃燒室前增加了一個(gè)調(diào)節(jié)裝置， 該調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)套筒、橡膠密封圈和調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿；調(diào)節(jié)套筒安裝在單管燃燒室進(jìn) 氣管內(nèi)部，在套筒與進(jìn)氣管之間兩端采用兩個(gè)橡膠密封圈進(jìn)行密封，防止進(jìn)氣管與調(diào)節(jié)套 筒之間的間隙漏氣；在調(diào)節(jié)套筒上加工有一個(gè)螺紋孔，在進(jìn)氣管相應(yīng)位置上加工一個(gè)直槽， 調(diào)節(jié)套筒上的螺紋孔對(duì)準(zhǔn)進(jìn)氣管上的直槽，將底部帶螺紋的調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿穿過進(jìn)氣管的 直槽旋入調(diào)節(jié)套筒的螺紋孔內(nèi)，通過沿進(jìn)氣管的直槽拖動(dòng)調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿使調(diào)節(jié)套筒在進(jìn) 氣管內(nèi)沿軸向移動(dòng)；當(dāng)調(diào)節(jié)套筒在進(jìn)氣管內(nèi)沿軸向移動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)套筒與旋流器之間的距離 變化，改變二次空氣的流通截面，從而改變一次空氣與二次空氣的流量分配比例，使得燃燒 室內(nèi)部流場(chǎng)形態(tài)發(fā)生改變。工作原理調(diào)節(jié)裝置外筒2 —端通過調(diào)節(jié)裝置連接法蘭1與燃燒室的進(jìn)氣管相連 接，另一端通過調(diào)節(jié)裝置連接法蘭5與單管燃燒室連接法蘭7相連接；調(diào)節(jié)套筒3安裝在調(diào) 節(jié)裝置外筒2內(nèi)部，調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿4固定在調(diào)節(jié)套筒3上(螺紋連接)，用來驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)套 筒3在調(diào)節(jié)裝置外筒2內(nèi)部沿可調(diào)微型單管燃燒室10軸向方向移動(dòng)；調(diào)節(jié)裝置外筒2與調(diào) 節(jié)套筒3之間采用調(diào)節(jié)套筒密封圈8密封，以防止進(jìn)入燃燒室的空氣泄漏；調(diào)節(jié)套筒導(dǎo)流器 6用來引導(dǎo)一次空氣的流動(dòng)以減少微型單管燃燒室進(jìn)氣的壓力損失。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采用一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作的調(diào)節(jié)裝置對(duì)微型單管燃燒室一次空氣和二次 空氣的分配比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)實(shí)例的數(shù)值模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證表明該調(diào)節(jié)裝置有效的拓寬了 微型單管燃燒室穩(wěn)定燃燒的流量邊界。該發(fā)明的應(yīng)用可有效的提高以微型單管燃燒室作為 燃燒器的動(dòng)力機(jī)械的穩(wěn)定工作范圍，進(jìn)一步滿足實(shí)際使用中對(duì)微型單管燃燒室的需求。


圖1為背景技術(shù)中固定結(jié)構(gòu)的微型單管燃燒室結(jié)構(gòu)原理2為可調(diào)微型單管燃燒室結(jié)構(gòu)原理3為本發(fā)明中調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)2和圖3中調(diào)節(jié)裝置連接法蘭1，調(diào)節(jié)裝置外筒2，調(diào)節(jié)套筒3，調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng) 桿4，調(diào)節(jié)裝置連接法蘭5，調(diào)節(jié)套筒導(dǎo)流器6，微型單管燃燒室連接法蘭7，調(diào)節(jié)套筒密封圈 8，燃燒室帽罩9，微型單管燃燒室10。
具體實(shí)施例方式可調(diào)微型單管燃燒室設(shè)計(jì)實(shí)例和具體調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)方法如下1)可調(diào)微型單管燃燒室的設(shè)計(jì)微型單管燃燒室的設(shè)計(jì)要求在空氣流量范圍0. 04 0. 3kg/s內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。首先考慮微型單管燃燒室在低流量情況下難以形成穩(wěn)定的火焰作為點(diǎn)火源而導(dǎo) 致燃燒不穩(wěn)定，將微型單管燃燒室的設(shè)計(jì)流量選擇在靠近大流量一側(cè)，在低流量時(shí)采用調(diào) 節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。將空氣流量0. 2kg/s作為微型單管燃燒室的設(shè)計(jì)流量點(diǎn)，確定單 管燃燒室的結(jié)構(gòu)參數(shù)(此部分與固定結(jié)構(gòu)微型單管燃燒室的設(shè)計(jì)方法相同)，然后根據(jù)微 型單管燃燒室的匣尺寸確定調(diào)節(jié)裝置外筒2的結(jié)構(gòu)尺寸(結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)應(yīng)關(guān)系見圖3)，調(diào)節(jié)套筒3的結(jié)構(gòu)尺 寸根據(jù)材料和使用場(chǎng)合，在保證調(diào)節(jié)套筒3在全工況范圍內(nèi)能夠在調(diào)節(jié)裝 置外筒2內(nèi)自由滑動(dòng)的前提下，使得調(diào)節(jié)裝置外筒2與調(diào)節(jié)套筒3之間的間隙盡可能小，以 有利于密封。2)調(diào)節(jié)裝置的安裝在微型單管燃燒室調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)套筒3上加工一個(gè)直徑為4mm的螺紋孔，在調(diào) 節(jié)裝置外筒2相應(yīng)的位置加工一道長(zhǎng)度為25mm，寬4. 5mm的直槽，調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿4直徑 為4mm，底部加工一段長(zhǎng)度為6mm的螺紋，螺紋參數(shù)與套筒上的螺紋孔相對(duì)應(yīng)，這樣該調(diào)節(jié) 裝置調(diào)節(jié)套筒3的可調(diào)節(jié)距離為20mm。安裝時(shí)，由于調(diào)節(jié)套筒導(dǎo)流器6的存在，須先將調(diào) 節(jié)套筒3無調(diào)節(jié)套筒導(dǎo)流器6的一端從微型單管燃燒室10機(jī)匣內(nèi)穿出；然后，將裝有調(diào)節(jié) 套筒密封圈8的調(diào)節(jié)裝置外筒2套裝在調(diào)節(jié)套筒3上；安裝時(shí)，將調(diào)節(jié)套筒3上的螺紋孔對(duì) 準(zhǔn)調(diào)節(jié)裝置外筒2上所開的直槽，將調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿4上螺紋部分通過直槽旋入螺紋孔；最 后，將調(diào)節(jié)裝置通過調(diào)節(jié)裝置連接法蘭1和調(diào)節(jié)裝置連接法蘭5分別與燃燒室的進(jìn)氣管相 連接和微型單管燃燒室連接法蘭7相連接。3)調(diào)節(jié)裝置的標(biāo)定根據(jù)實(shí)際使用需求確定微型單管燃燒室并安裝好調(diào)節(jié)裝置后，為確定該型可調(diào)微 型單管燃燒室調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)規(guī)律，須在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)標(biāo)定。在微型單管燃燒室的出 口距離旋流器40、100、150、200mm處的截面上，分別采用均布的三支熱電偶測(cè)量燃燒室內(nèi) 部的溫度分布情況，選擇0. 04,0. 10,0. 16,0. 20,0. 30kg/s五個(gè)流量工況點(diǎn)，每個(gè)流量點(diǎn)處 調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿4分六個(gè)行程0、4、8、12、16、20!11111進(jìn)行溫度分布的測(cè)試。最后，根據(jù)溫度分 布測(cè)試結(jié)果確定不同流量下燃燒效果最佳的調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿4行程。4)可調(diào)微型單管燃燒室的使用通過以上步驟即可完成可調(diào)微型單管燃燒室的設(shè)計(jì)開發(fā)和標(biāo)定，對(duì)于工況變化相 對(duì)穩(wěn)定的使用場(chǎng)合，可根據(jù)標(biāo)定結(jié)果采取手動(dòng)的方式對(duì)調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿4的行程進(jìn)行調(diào) 節(jié)；對(duì)于工況需要經(jīng)常變化的使用場(chǎng)合，調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿4可采用自動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)根據(jù)標(biāo)定 結(jié)果對(duì)其行程進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)微型單管燃燒室，其特征在于在單管燃燒室前增加了一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，該 調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)套筒、橡膠密封圈和調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿；調(diào)節(jié)套筒安裝在單管燃燒室進(jìn)氣 管內(nèi)部，在套筒與進(jìn)氣管之間兩端采用兩個(gè)橡膠密封圈進(jìn)行密封，防止進(jìn)氣管與調(diào)節(jié)套筒 之間的間隙漏氣；在調(diào)節(jié)套筒上加工有一個(gè)螺紋孔，在進(jìn)氣管相應(yīng)位置上加工一個(gè)直槽，調(diào) 節(jié)套筒上的螺紋孔對(duì)準(zhǔn)進(jìn)氣管上的直槽，將底部帶螺紋的調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿穿過進(jìn)氣管的直 槽旋入調(diào)節(jié)套筒的螺紋孔內(nèi)，通過沿進(jìn)氣管的直槽拖動(dòng)調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿使調(diào)節(jié)套筒在進(jìn)氣 管內(nèi)沿軸向移動(dòng)；當(dāng)調(diào)節(jié)套筒在進(jìn)氣管內(nèi)沿軸向移動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)套筒與旋流器之間的距離變 化，改變二次空氣的流通截面，從而改變一次空氣與二次空氣的流量分配比例，使得燃燒室 內(nèi)部流場(chǎng)形態(tài)發(fā)生改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)微型單管燃燒室，其特征在于在調(diào)節(jié)套筒在靠近 燃燒室的一端具有調(diào)節(jié)套筒導(dǎo)流器6。
全文摘要
本發(fā)明為可調(diào)微型單管燃燒室，涉及熱力葉輪機(jī)械領(lǐng)域。在單管燃燒室前增加了一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)套筒、橡膠密封圈和調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿；調(diào)節(jié)套筒安裝在單管燃燒室進(jìn)氣管內(nèi)部，在套筒與進(jìn)氣管之間兩端采用兩個(gè)橡膠密封圈進(jìn)行密封；在調(diào)節(jié)套筒上加工有一個(gè)螺紋孔，在進(jìn)氣管相應(yīng)位置上加工一個(gè)直槽，調(diào)節(jié)套筒上的螺紋孔對(duì)準(zhǔn)進(jìn)氣管上的直槽，將底部帶螺紋的調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿穿過進(jìn)氣管的直槽旋入調(diào)節(jié)套筒的螺紋孔內(nèi)，通過沿進(jìn)氣管的直槽拖動(dòng)調(diào)節(jié)套筒驅(qū)動(dòng)桿使調(diào)節(jié)套筒在進(jìn)氣管內(nèi)沿軸向移動(dòng)；改變二次空氣的流通截面，從而改變一次空氣與二次空氣的流量分配比例，使得燃燒室內(nèi)部流場(chǎng)形態(tài)發(fā)生改變。
文檔編號(hào)F23R3/26GK102095208SQ200910241819
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者張志強(qiáng), 霍學(xué)敏, 馬朝臣, 鮑捷 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)