[發明專利]一種燃油冷卻式蒸發管結構

有效

• 申請號: 201610095060.5
• 申請日: 2016-02-22
• 公開（公告）號: CN105716120B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 穆勇;劉存喜;劉富強;楊金虎;阮昌龍;徐綱
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所;青島輕型動力研究所（中國科學院工程熱物理研究所青島分所）
• 主分類號: F23R3/32
• 分類號: F23R3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于一種具有燃燒特征的技術領域，尤其是燃氣輪機燃燒室技術領域，具體涉及一種適用于燃氣輪機燃燒室中的燃油冷卻式蒸發管結構。

背景技術

目前，采用蒸發管燃燒技術的燃氣輪機已得到廣泛應用。如荷蘭AMT、英國Rolls-Royce、Artesjet等都有一系列的產品。某型航空燃氣輪機燃燒室的結構如圖2所示，由火焰筒前壁、內壁、外壁、蒸發管和燃油噴嘴組成。蒸發管處于燃燒高溫區內，在長期的使用過程中發現，蒸發管出口段及過渡段出現過熱甚至燒蝕等現象，嚴重制約了使用壽命。

常用的蒸發管技術將燃油噴嘴和蒸發管獨立設計，燃油不預先經過蒸發管壁面換熱而直接進入蒸發管氣體流道，蒸發管壁面沒有采用燃油冷卻，導致蒸發管特別是蒸發管的出口段過熱甚至燒蝕，同時該方法使燃油預熱效果差，進入空氣流道時溫度低、霧化差，導致火焰區變長、冒煙、燃燒效率和熄火性能下降。

發明內容

為克服現有技術的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種燃油冷卻式蒸發管結構，該燃油冷卻式蒸發管結構適用于燃氣輪機的燃燒室中，可提高蒸發管的冷卻效果和燃油預熱效果，達到延長蒸發管使用壽命和提高燃油霧化質量的目的。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種燃油冷卻式蒸發管結構，適用于燃氣輪機的燃燒室中，包括燃油進口管和蒸發管，其特征在于，

--所述蒸發管包括依次連接的進口段、過渡段和出口段，所述蒸發管通過其進口段固定設置在所述燃氣輪機的燃燒室壁面上，所述蒸發管的出口段外端部和所述燃燒室壁面之間具有一定距離，所述蒸發管的壁面由內向外依次為蒸發管內套和蒸發管外套，所述蒸發管內套和蒸發管外套之間具有間隙，二者之間的間隙形成為一封閉的燃油冷卻腔，所述蒸發管內套的內部空間形成為所述蒸發管的氣體流道；

--所述燃油進口管穿過所述燃燒室壁面后伸入所述蒸發管出口段位置處的燃油冷卻腔，所述燃油進口管用于為每個蒸發管獨立供油；

--在所述蒸發管的進口段，沿所述蒸發管內套設置至少一排沿周向均布的燃油噴嘴，所述蒸發管內套自其進口段至其出口段的外表面上設有相連通的溝槽，所述燃油進口管中的燃油自所述燃油冷卻腔的進口段沿所述溝槽輸送至所述燃油冷卻腔的出口段，并在所述蒸發管的進口段由各所述燃油噴嘴噴入蒸發管中，外界空氣也在所述蒸發管的進口段引入蒸發管中，空氣與燃油的混合物在所述蒸發管的出口段噴出。

優選地，所述蒸發管縱切面的結構形狀可以是L形、T形和直管形。

優選地，所述燃油噴嘴的數量n≥1個，噴油路徑保證維持在蒸發管氣體流道內。

優選地，所述溝槽的形狀為簡單的規則結構，或符合流動特點的雙螺旋形、雙曲線形等復雜結構。

優選地，所述蒸發管內套的外表面布置有用于強化換熱的隔板，其形狀可以為簡單的規則結構，也可以是符合強化換熱特點的復雜曲線結構。

進一步地，所述蒸發管外套與蒸發管內套隔板之間可以保持微小間隙，也可緊貼。所述蒸發管外套與蒸發管內套所形成的腔體保證燃油無泄漏。

優選地，所述燃油進口管、蒸發管內套、蒸發管外套采用分段加工和焊接方式進行成型和密封，保證燃油順利通過燃油冷卻腔到達燃油噴嘴。

優選地，所述蒸發管內套外表面上的溝槽采用機加工或化學蝕刻等方式去除材料，形成所需流道形狀。

本發明的燃油冷卻式蒸發管結構位于燃燒室的火焰區，與常見的蒸發管燃燒室位置基本相同。燃油進口管穿過燃燒室壁面，燃油總管將每個燃油進口管連接到一起，保證每個蒸發管燃油供給。

同現有技術相比，本發明的燃油冷卻式蒸發管結構具有顯著的技術效果：本發明的燃油冷卻式蒸發管，可應用于發動機或其它燃燒器中的燃燒室，蒸發管內套各段表面布置有連通槽道和隔板，與蒸發管外套各段形成內流道式換熱腔體，燃油進口管布置在蒸發管出口段，蒸發管內套進口段布置有燃油噴嘴。本發明使燃油從蒸發管出口段內部腔體到達蒸發管進口段燃油噴嘴，對蒸發管壁面進行冷卻，完成對蒸發管的熱態燒蝕保護；每路燃油獨立預熱，提高燃油預熱度，增強燃油蒸發和預混效果?？傮w設計使蒸發管得到冷卻保護，提高使用壽命；使燃油得到高強度預熱，提高蒸發預混度。

附圖說明

圖1是本發明的燃油冷卻式蒸發管縱向剖視圖；

圖2為現有蒸發管及燃燒室布置的縱向剖視圖；

圖3是本發明的燃油冷卻式蒸發管縱向剖視圖和分解圖，其中，圖3(A)為燃油冷卻式蒸發管縱向剖視圖，圖3(B)為燃油進口管示意圖，圖3(C)為蒸發管內套示意圖，圖3(D)為蒸發管外套示意圖；