一種緊湊微型燃?xì)廨喌闹圃旆椒?br> 【專利摘要】一種緊湊微型燃?xì)廨啓C(jī)，主要包括進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、軸系安裝體、軸及外殼；壓氣機(jī)為單級(jí)離心壓氣機(jī)，燃燒室為全環(huán)燃燒室，渦輪為單級(jí)向心渦輪；進(jìn)氣道與前法蘭螺釘連接；擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)和擴(kuò)壓器外環(huán)全部焊接在前法蘭上，氣流通過擴(kuò)壓器后方向由徑向轉(zhuǎn)為軸向，軸系安裝體前端固定于擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)內(nèi)；渦輪與軸加工為一體，渦輪軸穿過軸系安裝體后，壓氣機(jī)安裝于渦輪軸前端并用壓氣機(jī)輪鎖緊螺母鎖緊；軸系安裝體后端與渦輪安裝板前端螺釘連接，渦輪安裝板后端與渦輪導(dǎo)向器前端固定；燃燒室置于軸系安裝體之外，并軸向覆蓋渦輪前半部分，氣流通過燃燒室后方向由軸向轉(zhuǎn)為徑向，通過渦輪導(dǎo)向器，沖擊渦輪；渦輪導(dǎo)向器、燃燒室后端、渦輪外殼集體與后法蘭固定。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)，特別涉及一種緊湊微型燃?xì)廨啓C(jī)。 一種緊湊微型燃?xì)廨啓C(jī)

【背景技術(shù)】
[0002] 微型燃?xì)廨啓C(jī)是指單機(jī)功率在數(shù)百千瓦以內(nèi)的小功率燃?xì)廨啓C(jī)，它能以天然氣、 沼氣、汽油、柴油及烷類氣體等作為燃料。微型燃?xì)廨啓C(jī)可作為分布式能源技術(shù)的核心裝 置，實(shí)現(xiàn)冷熱電聯(lián)產(chǎn)的高效能源利用。微型燃?xì)廨啓C(jī)也可用于航空、航天等領(lǐng)域，，還可用 于軍用車輛輔助動(dòng)力裝置、車用混合動(dòng)力裝置等。
[0003] 國外的微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展較早，美國、日本及歐洲一些國家都在研究微型燃?xì)廨?機(jī)并開發(fā)其應(yīng)用功能，現(xiàn)在已經(jīng)有多種產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。國內(nèi)，微型燃?xì)廨啓C(jī)是"十五"國家 "863"計(jì)劃中能源【技術(shù)領(lǐng)域】的重大專項(xiàng)，經(jīng)過第一階段的研究，初步掌握了微型燃?xì)廨啓C(jī)成 套設(shè)備設(shè)計(jì)、制造。但是迄今為止，國內(nèi)現(xiàn)在還沒有一種完全自主研發(fā)的型號(hào)微型燃?xì)廨啓C(jī) 用于商業(yè)運(yùn)行中。國內(nèi)自己生產(chǎn)的微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組大多是采用國外的微型燃?xì)廨?機(jī)，自己僅設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)、回?zé)崞鞯雀郊?。有一些微型燃?xì)廨啓C(jī)采用單管燃燒室，壓氣機(jī)出口 到燃燒室進(jìn)口距離長且?guī)状握哿?，氣流壓力損失大，體積也很大。微型燃?xì)廨啓C(jī)要商品化， 應(yīng)用廣泛，就需要降低其制造成本，并使其體積小，效率高，維護(hù)方便。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：充分利用國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)，研制一種成本低、易于制 造、結(jié)構(gòu)緊湊、性能良好的緊湊微型燃?xì)廨啓C(jī)，對(duì)微型燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，使其可以作 為分布式能源及輔助動(dòng)力裝置等的核心裝置。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種緊湊微型燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于： 包括進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、軸系安裝體、軸及外殼；壓氣機(jī)為單級(jí)離心壓氣機(jī)，燃燒 室為全環(huán)燃燒室，渦輪為單級(jí)向心渦輪；進(jìn)氣道與前法蘭螺釘連接；擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)和擴(kuò)壓器 外環(huán)全部焊接在前法蘭上，氣流通過擴(kuò)壓器后方向由徑向轉(zhuǎn)為軸向，軸系安裝體前端固定 于擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)內(nèi)；渦輪與軸加工為一體，渦輪軸穿過軸系安裝體后，壓氣機(jī)安裝于渦輪軸前 端并用壓氣機(jī)輪鎖緊螺母鎖緊；軸系安裝體后端與渦輪安裝板前端螺釘連接，渦輪安裝板 后端與渦輪導(dǎo)向器前端固定；燃燒室置于軸系安裝體之外，并軸向覆蓋渦輪前半部分，氣流 通過燃燒室后方向由軸向轉(zhuǎn)為徑向，通過渦輪導(dǎo)向器，沖擊渦輪；渦輪導(dǎo)向器、燃燒室后端、 渦輪外殼集體與后法蘭固定。
[0006] 所述微型燃?xì)廨啓C(jī)空氣流量為0· 1?2kg/s，點(diǎn)火時(shí)軸系轉(zhuǎn)速為5000?6000r/ min，額定轉(zhuǎn)速為50000r/min。
[0007] 所述壓氣機(jī)增壓比為2. 5?3,渦輪膨脹比為1. 3?2. 45。
[0008] 所述擴(kuò)壓器由無葉徑向擴(kuò)壓段，轉(zhuǎn)彎段和軸向擴(kuò)壓段三部分組成，由前法蘭、軸系 安裝體、擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)及擴(kuò)壓器外環(huán)圍成。
[0009] 所述渦輪導(dǎo)向器葉片數(shù)量為20。
[0010] 本發(fā)明的工作原理：空氣通過進(jìn)氣道后，進(jìn)入離心壓氣機(jī)中，并在其中壓縮增壓 后，接著進(jìn)入擴(kuò)壓器中，方向由徑向轉(zhuǎn)為軸向，進(jìn)入燃燒室中。同時(shí)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)燃油泵，將 燃油經(jīng)噴嘴噴入燃燒室中與壓縮空氣混合燃燒，產(chǎn)生高溫燃?xì)狻Ｈ紵液蠖说膿交炜走M(jìn)來 的冷卻空氣會(huì)與高溫燃?xì)鈸交?，使混合氣達(dá)到渦輪能夠承受的溫度。氣流在燃燒室末端，方 向由軸向轉(zhuǎn)為徑向。通過渦輪導(dǎo)向器，膨脹，部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，形成了高速氣流。然后 沖擊向心渦輪。渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)輸出機(jī)械功。軸系轉(zhuǎn)動(dòng)過程中需要潤滑，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滑油泵， 通過滑油管道及油濾后進(jìn)入軸系安裝體中，起到潤滑和冷卻的作用，然后由回油管道回到 滑油箱。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0012] (1)本發(fā)明的微型燃?xì)廨啓C(jī)易加工、體積小、成本低，并可以自由移動(dòng)；
[0013] (2)本發(fā)明的微型燃?xì)廨啓C(jī)采用全環(huán)形燃燒室，并置于軸系安裝體之外，并軸向覆 蓋渦輪的前半部分，縮短了軸向距離，充分利用了空間；
[0014] (3)本發(fā)明的微型燃?xì)廨?，氣流從離心壓氣機(jī)出來后，九十度轉(zhuǎn)彎進(jìn)入燃燒室，氣 流壓力損失較使用單管燃燒室兩次九十度轉(zhuǎn)彎小；
[0015] (4)本發(fā)明的微型燃?xì)廨啓C(jī)采用單級(jí)向心渦輪，效率高，葉輪據(jù)有較好的強(qiáng)度和剛 度，又使用了渦輪導(dǎo)向器，整個(gè)向心渦輪結(jié)構(gòu)非常簡單，易于制造。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的微型燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明的擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明的渦輪導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖中：1進(jìn)氣道，2壓氣機(jī)，3燃燒室，4渦輪，5軸系安裝體，6軸，7燃油進(jìn)口，8燃 油管，9噴嘴，10滑油進(jìn)口，11滑油進(jìn)油管，12滑油出油管，13滑油出口，14擴(kuò)壓器，15前法 蘭，16渦輪安裝板，17渦輪導(dǎo)向器，18渦輪安裝定位環(huán)，19外殼，20擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)，21擴(kuò)壓器 外環(huán)，22壓氣機(jī)輪鎖緊螺母，23點(diǎn)火器，24渦輪外殼，25后法蘭，26渦輪導(dǎo)向器前安裝板，27 渦輪導(dǎo)向葉片，28渦輪導(dǎo)向器后安裝板。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】詳細(xì)介紹本發(fā)明。
[0021] 本實(shí)施例的一種微型燃?xì)廨啓C(jī)，包括壓氣機(jī)2、燃燒室3、渦輪4、軸系安裝體5、軸 6及外殼19 ;壓氣機(jī)2為單級(jí)離心壓氣機(jī)；燃燒室3為全環(huán)形燃燒室；渦輪4為單級(jí)向心渦 輪；如圖1所示，進(jìn)氣道1與前法蘭15用螺釘連接，裝在壓氣機(jī)2前端，空氣經(jīng)進(jìn)氣道1進(jìn) 入壓氣機(jī)；擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)20及擴(kuò)壓器外環(huán)21都焊接在前法蘭15上（如圖2所示），擴(kuò)壓器 內(nèi)環(huán)20留有螺栓孔，擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)20與軸系安裝體5前端外徑間隙配合，用壓片及螺釘將軸 系安裝體5固定到擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)20上，這樣前法蘭15、擴(kuò)壓器外環(huán)21、擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)20及軸系 安裝體5圍成了擴(kuò)壓器14,其分為徑向擴(kuò)壓段，轉(zhuǎn)彎段和軸向段三個(gè)部分，將壓氣機(jī)2壓縮 后的空氣由徑向轉(zhuǎn)為軸向；渦輪4與軸6加工為一體，穿過渦輪安裝定位環(huán)18后，從軸系安 裝體5后端插入，軸6的前端伸出軸系安裝體5,將壓氣機(jī)2安裝在軸6的前端，然后用壓氣 機(jī)輪鎖緊螺母22將壓氣機(jī)2鎖緊，即壓氣機(jī)2與渦輪4單軸連接；渦輪安裝板16靠渦輪安 裝定位環(huán)18定位后，與軸系安裝體5后端螺釘連接，渦輪安裝板16后端與渦輪導(dǎo)向器17 也螺釘連接，渦輪導(dǎo)向器17由20片渦輪導(dǎo)向葉片27焊接在渦輪導(dǎo)向器錢安裝板26及渦 輪導(dǎo)向器后安裝版上（如圖3所示），氣流通過渦輪導(dǎo)向器17后，熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，速度增 大；燃油管8分為兩段，用螺栓固定在擴(kuò)壓器外環(huán)21的外圍，并與燃油進(jìn)口 7相連，燃油管 8末端加工螺紋，安裝噴嘴9,噴嘴9為離心噴嘴，噴嘴9插入燃燒室3前端；電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)燃 油泵，將燃油經(jīng)燃油入口 7、燃油管8、噴嘴9噴入燃燒室中；，燃燒室3可分為直段、斜段及 垂直段，其置于軸系安裝體5之外，軸向覆蓋渦輪4前半部分，氣流經(jīng)燃燒室3后，由軸向轉(zhuǎn) 為徑向；燃燒室3后端開螺紋孔，固定好了的渦輪導(dǎo)向器17后端對(duì)應(yīng)位置也開螺紋孔，渦輪 外殼24相應(yīng)外置打通孔，后法蘭25相應(yīng)位置打通孔，用螺釘從后法蘭25旋入，將渦輪導(dǎo)向 器17、燃燒室3、渦輪外殼24與后法蘭25固定；當(dāng)軸系轉(zhuǎn)速達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，點(diǎn)火器23實(shí) 現(xiàn)燃燒室的點(diǎn)火啟動(dòng)；滑油進(jìn)口管11與軸系安裝體5潤滑口相連，可以給軸系中通入滑油， 滑油起到潤滑軸及冷卻軸和渦輪端熱量的作用，然后依靠重力，從滑油出油管12經(jīng)滑油出 口 13流回油箱；外殼19前后有法蘭，分別與前法蘭15和后法蘭25螺栓連接。
【權(quán)利要求】
1. 一種緊湊微型燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于：包括進(jìn)氣道（1)、壓氣機(jī)（2)、燃燒室（3)、渦輪 (4)、軸系安裝體（5)、軸（6)及外殼（19);壓氣機(jī)（2)為單級(jí)離心壓氣機(jī)，燃燒室（3)為全 環(huán)燃燒室，渦輪（4)為單級(jí)向心渦輪；進(jìn)氣道（1)與前法蘭（15)螺釘連接；擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)（20) 和擴(kuò)壓器外環(huán)（21)全部焊接在前法蘭（15)上，氣流通過擴(kuò)壓器（14)后方向由徑向轉(zhuǎn)為軸 向，軸系安裝體（5)前端固定于擴(kuò)壓器內(nèi)環(huán)（20)內(nèi)；渦輪（4)與軸（6)加工為一體，渦輪軸 穿過軸系安裝體（5)后，壓氣機(jī)（2)安裝于渦輪軸前端并用壓氣機(jī)輪鎖緊螺母（22)鎖緊； 軸系安裝體（5)后端與渦輪安裝板（16)前端螺釘連接，渦輪安裝板（16)后端與渦輪導(dǎo)向 器（17)前端固定；燃燒室（3)置于軸系安裝體（5)之外，并軸向覆蓋渦輪（4)前半部分，氣 流通過燃燒室（3)后方向由軸向轉(zhuǎn)為徑向，通過渦輪導(dǎo)向器（17)，沖擊渦輪（4);渦輪導(dǎo)向 器（17)、燃燒室（3)后端、渦輪外殼（24)集體與后法蘭（25)固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊微型燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于：其空氣流量為0. 1? 2kg/s，點(diǎn)火時(shí)軸系轉(zhuǎn)速為5000?6000r/min，額定轉(zhuǎn)速為50000r/min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊微型燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于：壓氣機(jī)（2)增壓比為 2. 5?3,渦輪（4)膨脹比為1. 3?2. 45。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊微型燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于：擴(kuò)壓器（14)由無葉徑 向擴(kuò)壓段，轉(zhuǎn)彎段和軸向擴(kuò)壓段三部分組成，由前法蘭（15)、軸系安裝體（5)前端、擴(kuò)壓器 內(nèi)環(huán)（20)及擴(kuò)壓器外環(huán)（21)圍成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種緊湊微型燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于：渦輪導(dǎo)向器（17)葉片 數(shù)量為20。
【文檔編號(hào)】F01D5/02GK104088702SQ201410311141
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】林宇震, 王建臣, 許全宏, 張弛 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)