用于燃料燃燒的設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃燒技術，并且可被用于在燃氣輪機裝置、燃氣-蒸汽裝置、鍋爐和其它熱裝置中燃燒碳氫化合物燃料。燃料和空氣通過燃料-空氣入口進入到燃燒室中。可通過噴嘴噴射液態(tài)或者氣態(tài)燃料供應燃料。燃料-空氣混合在入口中發(fā)生。當燃料-空氣混合物從入口切向進入到燃燒室中時，就在燃燒室中發(fā)生渦旋，并且渦旋燃燒。燃燒殘渣因為在燃燒室的切向上布置的入口，所以引起旋轉(zhuǎn)運動。中空錐體以其頂端朝向燃燒室的方式定向和設置，并且有助于形成燃燒殘渣的渦旋角度。收縮噴頭增加了流動阻力，因而在燃燒室中的壓力增加。這導致化學反應的速度的增加以及在燃燒殘渣的溫度上的增加。
【專利說明】用于燃料燃燒的設備

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通常由權利要求1的前序部分限定的用于燃料燃燒的設備。
[0002]本發(fā)明可被用在燃燒技術中，并且用于在燃氣輪機裝置、燃氣-蒸汽裝置、鍋爐和其它熱裝置中燃燒碳氫化合物燃料。

【背景技術】
[0003]從RU 2333422的俄羅斯專利公開中可知一種渦旋式燃燒器。該渦旋式燃燒器包括具有切向入口和軸向排放口的殼體和封閉在其中的渦旋式腔室。該渦旋式腔室包括切向葉片渦旋式發(fā)生器，其與設置有軸向窗口和噴嘴的端壁以連續(xù)方式連接并且共軸設置。在排放口的壁和噴嘴之間，嵌入環(huán)形通道。點火單元被構造在殼體內(nèi)。
[0004]該已知技術實施例的缺陷是由葉片渦旋式發(fā)生器產(chǎn)生的在渦旋式腔室內(nèi)對于燃料-空氣混合物的運動的相當大的流動阻力。因此，在電扇上的負載增加。
[0005]與本申請的發(fā)明最接近的已有技術(原型)是用于燃料燃燒的設備(俄羅斯專利RU 100185)。該用于燃料燃燒的設備具有端壁、第一柱形壁、第一錐形壁、入口、第二柱形壁、第二錐形壁和點火裝置。該第一柱形壁被限定為圓形。第一錐形壁被限定為截頭錐體的護套面。該第一柱形壁在一個端部被連接到第一錐形壁上，在具有最大直徑的端部上。第一柱形壁和第一錐形壁共軸設置。端面被連接到第一柱形壁上，在其邊界處，具體在與第一錐形壁相對的端部上。點火裝置位于中空腔室內(nèi)，該中空腔室由第一柱形壁和端壁形成。入口切向地連接到第一柱形壁上。在入口到第一柱形壁的連接點處，具有第一開口。第二柱形壁被連接到第一錐形壁上，在其較小直徑的端部。另一方面，第二錐形壁在較大直徑的一側(cè)上被連接到第二柱形壁上。第二柱形壁和第二錐形壁與第一柱形壁共軸設置。端面被限定為圓形。
[0006]該原型的缺陷是在腔室內(nèi)渦旋運動期間燃燒殘渣的長期的殘留。這引起了燃燒室的過熱，并且減少了用于燃料燃燒的設備的有效作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提高燃燒室中使得燃燒殘渣燃燒的有效作用。
[0008]通過權利要求1的特征實現(xiàn)了該目的。
[0009]本發(fā)明的用于燃料燃燒的設備具有端壁、第一柱形壁、第一錐形壁、燃料-空氣入口、第二柱形壁、第二錐形壁和點火裝置。所述第一柱形壁是圓形。所述第一錐形壁是截頭錐體的護套面。所述第一柱形壁在一端被連接到所述第一錐形壁上，在其較大直徑的端部。所述第一柱形壁和所述第一錐形壁共軸設置。所述端壁被連接到所述第一柱形壁上，沿著其邊緣在與所述第一錐形壁相對的端部上。所述點火裝置位于所述燃料-空氣入口中。所述燃料-空氣入口被切向地連接到所述第一柱形壁上。第一開口設置在所述燃料-空氣入口和所述第一柱形壁的連接點處。所述第二錐形壁在其較大直徑的端部被連接到所述第二柱形壁上。所述第二柱形壁和所述第二錐形壁與所述第一柱形壁共軸地設置。所述端面設置為圓形。所述第一錐形壁的具有較小直徑的邊緣被連接到所述第二柱形壁上，在其外表面的中部。所述第二柱形壁被分為內(nèi)部和外部。所述內(nèi)部由所述第二柱形壁的從所述第二柱形壁的邊緣開始到與所述第一錐形壁的連接的區(qū)域限定。該邊緣位于中空腔室內(nèi)，該中空腔室由所述第一柱形壁、所述第一錐形壁和中空錐體限定。所述外部由所述第二柱形壁的從與所述第一錐形壁的連接點到與所述第二錐形壁的連接點的區(qū)域限定。所述柱形中空腔室由第三柱形壁和所述第二柱形壁限定。所述中空錐體由所述錐體的護套面和所述端壁限定。
[0010]從從屬權利要求中可得出該設備的其它有利的實施例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]在圖中示出了本發(fā)明的一個典型的實施例。在附圖中:
[0012]圖1示出了從外部看的設備的視圖；
[0013]圖2以橫截面不出了該設備；和
[0014]圖3以縱截面不出了該設備。

【具體實施方式】
[0015]該設備的主要部件是燃燒室3、中空錐體23、錐形部5、具有內(nèi)部16和外部17的柱形部6和收縮噴頭7。該設備的內(nèi)側(cè)面朝向彼此并且朝向設備的軸線定向。該設備的外面是從該設備向外翻轉(zhuǎn)，即，遠離該設備的軸線。
[0016]在圖1中，參考數(shù)字I表示設備的端壁，參考數(shù)字2表示進入到燃料-空氣入口 14內(nèi)的第一開口。
[0017]燃燒室3是中空腔室，其由第一柱形壁12和中空錐體23構成。第一柱形壁12根據(jù)柱形表面的形狀構造。在個別情況下，它可以是圓形的。第一柱形壁12在邊緣處被結(jié)合到中空錐體23上。
[0018]中空錐體23的頂端沿著第一柱形壁12的軸線朝向燃燒室3定向。中空錐體23在其圓周處以氣密方式結(jié)合到第一柱形壁12上。該第一柱形壁12在與中空錐體23相對的邊緣處結(jié)合到第一錐形壁11上。
[0019]第一錐形壁11形成錐形部5。第一錐形壁11具體化為截頭錐體的護套面。第一錐形壁11的較大直徑等于第一柱形壁12的直徑。第一錐形壁11的較小直徑等于第二柱形壁10的直徑，如下所述。錐形部5與燃燒室3共軸地定位。第一錐形壁11以氣密的方式由其具有較大直徑的邊緣結(jié)合到第一柱形壁12上。第一錐形壁11由其具有較小直徑的邊緣結(jié)合到第二柱形壁10的外表面，具體結(jié)合在第二柱形壁10的中部。
[0020]第二柱形壁10與第三柱形壁19形成了柱形中空腔室20。第三柱形壁19的上部和下部被結(jié)合到出口 18和入口 21上。
[0021]第二柱形壁10形成了柱形部6。第二柱形壁10被限定為圓形的柱形表面。第二柱形壁10的外表面的直徑設置為使得第一錐形壁11由其具有第一錐形壁11的較小直徑的邊緣可被連接到其上。第二柱形壁10的一部分位于燃燒室3和錐形部5內(nèi)，并且形成了柱形部6的內(nèi)部16。內(nèi)部16表示第二柱形壁10的具有與第二柱形壁10的位于燃燒室3中的對應邊緣，直到第二柱形壁10到第一錐形壁11的連接點的區(qū)域。外部17由第二柱形壁10的從第二柱形壁10連接到第一錐形壁11的點處到第二柱形壁10的位于燃燒室3的外部的邊緣的區(qū)域形成。該柱形部6與錐形部5并且與燃燒室3共軸。該第二柱形壁10被連接到位于燃燒室3的外部、第二錐形壁9所具有的邊緣，如下所述。
[0022]第二錐形壁9形成收縮噴頭7。第二錐形壁9被限定為截頭錐體的護套面。第二錐形壁9的較大直徑的邊緣在橫截面上與第二柱形壁10的直徑相同。收縮噴頭7與柱形部6、錐形部5和燃燒室3共軸設置。第二錐形壁9的具有較小直徑的邊緣形成了第二開口8。
[0023]點火裝置4位于燃燒室3內(nèi)。作為點火裝置4，各種火花塞、噴火器或者其它裝置可例如被用于點燃燃料-空氣混合物。點火裝置4設置在燃料-空氣入口 14中。第一開口 2被設置在第一柱形壁12中。第一柱形壁12以氣密的方式在第一開口 2的圓周處結(jié)合到燃料-空氣入口 14。燃料-空氣入口 14到第一柱形壁12的連接設置成保證燃料-空氣混合物的流動13能夠不受妨礙的運動。
[0024]燃料-空氣入口 14被具體化為管節(jié)段。燃料-空氣入口 14與第一柱形壁12切向地設置。燃料-空氣入口 14的軸線位于垂直于燃燒室3的軸線并且不與燃燒室3的軸線相交的平面中。噴嘴15設置在燃料-空氣入口 14中。噴嘴15是用于燃料霧化的裝置。
[0025]本發(fā)明的功能如下:
[0026]燃料和空氣通過燃料-空氣入口 14流入燃燒室3中。燃料傳送可通過噴嘴15利用液態(tài)燃料或者氣態(tài)燃料噴射實現(xiàn)。燃料和空氣的傳送一起和單獨地都能實現(xiàn)。無論空氣和燃料傳送的類型和方式如何，燃料-空氣的混合都發(fā)生在燃料-空氣入口 14中。在點火裝置4響應之后，燃料-空氣混合物在燃燒室3內(nèi)燃燒，產(chǎn)生燃燒殘渣。因為燃料-空氣入口 14切向于第一柱形壁12設置，所以該燃燒殘渣進入到燃燒室3中的旋轉(zhuǎn)流中。在燃燒室3內(nèi)的中空錐體23形成了燃燒殘渣的渦旋角度。在旋轉(zhuǎn)運動期間，燃料-空氣混合物的燃燒殘渣被密集地混合。
[0027]燃燒殘渣從燃燒室3出來進入到柱形部6中。該燃燒殘渣在柱形部6中繼續(xù)它們的旋轉(zhuǎn)運動。因為在第一柱形壁12和第二柱形壁10在直徑上的差，燃燒殘渣運動的速度被增加。
[0028]在強烈旋轉(zhuǎn)期間，熱的燃燒殘渣流出了柱形部6并且通過收縮噴頭7進入到熱設備的爐腔中。
[0029]在柱形部6的端面處的收縮噴頭7增加了流動阻力。因為在流動阻力上的增加，在柱形部6和在燃燒室3中的壓力增加。隨著在壓力上的增加,燃燒殘渣的化學反應速度也與其成比例地增加。在這個過程中，燃料-空氣混合物的燃燒效率增加。
[0030]中空腔室20由第二柱形壁10和第三柱形壁19形成。制冷劑在中空腔室20中通過入口 21和出口 18循環(huán)。制冷劑也在中空錐體23中通過入口 24和出口 25循環(huán)。制冷劑和絕緣材料22表現(xiàn)出在用于燃料燃燒的設備的操作中的熱的所需傳送。
[0031]因此，設備的該實施例確保了在燃料-空氣混合物的燃燒效率上的增加，該設備具有燃燒室3、在燃燒室3中設置的內(nèi)部16和外部17和收縮噴頭7，其中該燃燒室3具有切向設置的燃料-空氣入口 14、中空錐體23、錐形部5和柱形部6。
[0032]在附圖中，參考數(shù)字具有下面的含義:
[0033]I 端壁
[0034]2第一開口
[0035]3燃燒室
[0036]4點火裝置
[0037]5錐形部
[0038]6柱形部
[0039]7收縮噴頭
[0040]8v 第二開口
[0041]9第二錐形壁
[0042]10第二柱形壁
[0043]11第一錐形壁
[0044]12第一柱形壁
[0045]13燃料-空氣混合物的流動
[0046]14燃料-空氣入口
[0047]15噴嘴
[0048]16內(nèi)部
[0049]17外部
[0050]18出口
[0051]19第三柱形壁
[0052]20柱形中空腔室
[0053]21入口
[0054]22絕緣材料
[0055]23中空錐體
[0056]24入口
[0057]25出口
【權利要求】
1.一種用于燃料燃燒的設備，具有端壁(I)、第一柱形壁(12)、第一錐形壁(11)、燃料-空氣入口(14)、第二柱形壁(10)、第二錐形壁(9)和點火裝置(4)，其中，所述第一柱形壁(10)被限定為圓形；所述第一錐形壁(9)被限定為截頭錐體的護套面；所述第一柱形壁(10)在一端被連接到所述第一錐形壁(9)的較大直徑的端部；所述第一柱形壁(10)和所述第一錐形壁(9)共軸設置；所述端壁(I)在與所述第一錐形壁(11)相對的端部上沿著所述第一柱形壁(10)的邊緣被連接到所述第一柱形壁(10)上；所述點火裝置(4)位于所述燃料-空氣入口(14)中；所述燃料-空氣入口(14)被切向地連接到所述第一柱形壁(12)上；第一開口(2)設置在所述燃料-空氣入口(14)和所述第一柱形壁(12)的連接點處；所述第二錐形壁(9)在其較大直徑的端部被連接到所述第二柱形壁(10)上；所述第二柱形壁(10)和所述第二錐形壁(9)與所述第一柱形壁(12)共軸地設置，并且所述端面設置為圓形， 其特征在于 所述第一錐形壁(11)在其具有較小直徑的邊緣處被連接到所述第二柱形壁(10)的外表面的中部； 所述第二柱形壁(10)被分為內(nèi)部(16)和外部(17)； 所述內(nèi)部(16)由所述第二柱形壁(10)的具體從所述第二柱形壁(10)的位于所述中空腔室中的邊緣開始，到與所述第一錐形壁(11)連接的區(qū)域限定，其中所述中空腔室由所述第一柱形壁(12)、所述第一錐形壁(9)和中空錐體(23)限定； 所述外部(17)由所述第二柱形壁(10)的從與所述第一錐形壁(11)的連接點到與所述第二錐形壁(9)的連接點的區(qū)域限定； 柱形中空腔室(20)由第三柱形壁(19)和所述第二柱形壁(10)限定；并且 所述中空錐體(23)由所述錐體的護套面和所述端壁(I)限定。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其特征在于 所述第一柱形壁(12)和所述第一錐形壁(11)，以及所述第二柱形壁(10)和所述第二錐形壁(9)被絕緣材料(22)包圍； 在所述第一錐形壁部分(11)和所述第二柱形壁部分(10)，以及所述第二錐形壁部分(9)之間，形成柱形中空腔室(20)，其中填充有制冷劑；并且 所述絕緣材料(22)在所述柱形中空腔室(20)的附近設置有用于所述制冷劑的入口(21)和出 口 (18)。
3.根據(jù)權利要求1或者2所述的設備，其特征在于 所述燃料-空氣入口(14)與所述第一柱形壁(12)切向地定向；并且 所述噴嘴(15)建立在所述燃料-空氣入口(14)的進口內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1、2或者3所述的設備，其特征在于 所述點火裝置(4)垂直于所述燃料-空氣入口(14)的軸線被引入到所述燃料-空氣入口 (14)中。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的設備，其特征在于 所述第二錐形壁(9)的具有較小直徑的邊緣形成了第二開口(8)，燃燒殘渣通過該第二開口(8)從所述柱形部(6)流出。
6.根據(jù)權利要求5所述的設備，其特征在于 所述第二錐形壁(9)形成收縮噴頭(7)，其與所述柱形部￠)、燃燒室(3)和由所述第一錐形壁(11)限定的錐形部(5)共軸地設置。
7.根據(jù)權利要求6所述的設備，其特征在于 所述收縮噴頭(7)在所述柱形部(6)的端面增加流動阻力，因而增加在所述柱形部(6)和所述燃燒室(3)中的壓力，壓力與所述流動阻力成比例地增加，化學反應速度增加。
8.根據(jù)前述權利要求之一所述的設備，其特征在于 所述燃料-空氣入口(14)的軸線沒有與所述燃燒室(3)的軸線相交，并且位于垂直于所述燃燒室(3)的軸線的平面中。
9.根據(jù)權利要求1至7之一所述的設備，其特征在于 所述燃料-空氣入口(14)的軸線與所述燃燒室(3)的軸線以互相偏斜的方式設置。
10.根據(jù)前述權利要求之一所述的設備，其特征在于 火花塞或者噴火器可設置為點火裝置(4)。
11.根據(jù)前述權利要求之一所述的設備，其特征在于 燃料的傳送通過液態(tài)燃料或者氣態(tài)燃料的噴射實現(xiàn)。
12.根據(jù)前述權利要求之一所述的設備，其特征在于 燃料和空氣的傳送一起或者單獨地實現(xiàn)。
13.根據(jù)前述權利要求之一所述的設備，其特征在于 在所述燃燒室(3)中的所述中空錐體(23)決定所述燃燒殘渣的渦旋角度。
【文檔編號】F23C3/00GK104379996SQ201380026990
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年6月4日 優(yōu)先權日:2012年6月21日
【發(fā)明者】A·鮑柏克, N·鮑柏克 申請人:A·鮑柏克, N·鮑柏克