[發明專利]電動旋流器、燃燒裝置以及其使用方法

無效

• 申請號: 200810092458.9
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101285590A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: A·楊西;S·G·薩杜希;J·T·赫邦;F·P·皮尼根
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23R3/58;F23R7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李家麟;劉華聯

【技術領域】

本發明主要涉及電動旋流器，尤其涉及包括該電動旋流器的燃燒裝置以及其使用方法。

【背景技術】

各種推力和動力發生裝置，例如燃氣渦輪，燃燒空氣和燃料的混合物。在燃氣渦輪中，空氣燃料混合物被持續的供應到燃燒室并在里面持續的燃燒以產生熱燃燒氣體。這些氣體通過一個或者多個渦輪進程膨脹產生機械動能，并在一些情況下，產生推進力。脈沖爆震系統引爆空氣燃料混合物，產生具有增加的溫度和壓力的熱燃燒氣體。熱燃燒氣體從發動機被引導以產生推力。

在如圖1A-1F所示的脈沖爆震發動機中，電火花引燃混合物并開始爆燃，并通過燃燒轉爆轟(DDT)將爆燃轉變成穩定爆轟。膨脹的熱燃燒產生類似活塞的行為，加速了火焰前緣(圖1A)。由于火焰前緣加速并轉化為湍流焰(圖1C)，火焰前緣變得更皺、更多波紋形(圖1B)，并增加了火焰表面區域。火焰表面區域進一步導致傳播速度的加速和壓縮波的產生(圖1D)，該壓縮波在加速過程中被放大成沖擊波。如果沖擊波對于增加反應物的氣體溫度足夠的強并在氣封內相互作用，會發生局部爆炸(圖1E)，該局部爆炸引起過激爆震波以及沖擊波和反應區之間的接合。一旦建立了該接合，就形成了爆震波(圖1F)。

用于脈沖爆震發動機的示范性空氣燃料混合物包括氣態或液態的燃料和混合空氣。在具有較低揮發性的燃料/空氣混合物中爆震的問題是：較長的燃燒轉爆轟(DDT)長度。人們已經努力過通過在爆震室內放置障礙物以及其它的揣流強化幾何來降低DDT長度。一個特殊增加裝置穿在帶有螺旋狀螺紋的爆震室的進口端的內表面內以提供脊形表面。降低DDT長度的其它嘗試包括使用預起爆器以及改進電火花能量和位置的組合、爆震室幾何形狀、沖擊聚焦、以及燃料/空氣屬性。雖然取得了一些成功，但是更短的DDT長度對于低揮發性的爆震系統如液態燃料系統而言仍是重要的挑戰。

因此，提高空氣燃料混合，降低DDT長度，提高火焰加速進程和發展中的爆震的控制，是人們所期待的。

【發明內容】

本發明所揭示裝置的實施例包括電動旋流器及其使用方法。

在一個實施例中，燃燒裝置包括：氧化劑進口、燃料進口、與燃料進口和氧化劑進口流暢相通的混合區域、與混合區域流暢相通的被配置用于燃燒混合物的燃燒區域、以及與燃燒區域流暢相通的出口。混合區域、燃燒區域、以及/或者出口包括被配置為旋流電離氣體的電動旋流器。電動旋流器包括與電源帶電相通的多個電極。

在一個實施例中，脈沖爆震裝置包括：氧化劑進口、燃料進口、與燃料進口和氧化劑進口流暢相通的混合區域、位于混合區域下游并與之流暢相通的爆震室，以及位于爆震室下游并與之流暢相通的爆震出口。混合區域、爆震室、以及/或者爆震出口包括電動旋流器。電動旋流器包括與電源電性相通的多個電極。

在一個實施例中，產生推進力的方法包括：電動旋流燃料和氧化劑以形成混合物，點燃混合物以形成引燃混合物，燃燒引燃混合物以形成火焰，使用燃燒尾氣以產生推進力。

在另一個實施例中，產生推進力的方法包括：混合燃料和氧化劑以形成混合物，點燃混合物以形成引燃混合物，燃燒引燃混合物以形成火焰，電動旋流火焰，以及使用火焰以產生推進力。

本發明的上述描述和氣體特征通過下面的附圖和詳細說明進行例證。

【附圖說明】

本發明的參考附圖僅為示范，而不是對本發明保護范圍的限制，并且在附圖中對相同元件進行統一標號。

圖1A-1F為上述管內可燃混合物的燃燒轉爆震過程的示意圖。

圖2為包括脈沖爆震系統的典型渦扇發動機的截面側圖。

圖3為沿著圖2所示的A-A方向，使用了脈沖爆震系統的脈沖爆震增壓器的截面圖。

圖4為用于脈沖爆震室的典型配置的透視圖。

圖5為圖4中的脈沖爆震室的頂視圖。

圖6為電動旋流器的典型圓錐電極配置的透視圖。

圖7為用于如圖4所示的脈沖爆震室的典型三壓裝置的透視圖，其中，電極彼此之間120度定位。

圖8示意了使用兩壓的典型旋流器裝置，該兩壓應用在正交通過旋流器容積，例如帶有設在方形配置中的電極。

圖9示意了帶有三壓裝置和兩極的典型七個電極配置。

【具體實施方式】