[發明專利]一種利用沿面等離子體放電處理火焰筒積碳的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010534162.9
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111765484A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 曾文;陳雷;馬洪安;劉凱;楊昆;陳瀟瀟;劉宇;鄭瑋琳;劉愛虢
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: F23J1/00
• 分類號: F23J1/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

本發明公開一種利用沿面等離子體放電處理火焰筒積碳的裝置及方法，包括在火焰筒內壁上設有多個沿面放電等離子體激勵結構a，每個沿面放電等離子體激勵結構a包括石墨烯高壓電極a和陶瓷介質層a，所述陶瓷介質層a一側與火焰筒內壁緊貼固定，另一側連接有石墨烯高壓電極a。在火焰筒外壁上設有多個沿面放電等離子體激勵結構b，每個沿面放電等離子體激勵結構b包括石墨烯高壓電極b和陶瓷介質層b，所述陶瓷介質層b一側與火焰筒外壁緊貼固定，另一側連接有石墨烯高壓電極b。本申請無需頻繁拆卸火焰筒以清除積碳，從而降低在拆卸過程中對火焰筒造成的二次傷害以及拆卸時造成的人工消耗，節約積碳清除成本。

技術領域

本發明涉及航空燃氣輪機技術領域，具體涉及一種利用沿面等離子體放電處理火焰筒積碳的裝置及方法。

背景技術

在航空燃氣輪機研制的過程中,積碳是燃燒室部件中較為突出的問題之一。在燃燒室工作過程中,火焰筒內如果油氣混合不好、存在過濃區，有可能會造成壁面積碳結焦，這直接導致火焰筒燒蝕，從而影響燃燒效率和飛機安全性。隨著軍用航空發動機推重比的增大,對燃燒室溫升的要求也越來越高，同時要求燃燒室具有更高可靠性和更長使用壽命,因而解決火焰筒積碳問題顯得更緊迫。

現有技術中，申請號為201811384340.3，名稱為一種航空發動機火焰筒吹除積碳收集車的專利申請，由推車、吸塵器、積碳收集箱、火焰筒、密封膠墊、上頂板、中間隔板、支架梁、箱體、下擋塊、交叉隔板、密封圈、固定塊、導流板、吸塵接口、通風孔、凹孔構成。其存在的缺點是需要將火焰筒頻繁拆裝來進行積碳處理，這將導致對火焰筒可能會造成二次傷害，且浪費人工成本；無法準確判斷何時需處理積碳，這將導致處理積碳周期長，不能及時處理積碳，處理效率變低。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種利用沿面等離子體放電處理火焰筒積碳的裝置及方法，其能夠及時處理積碳，避免頻繁對火焰筒拆裝而造成二次傷害，節省積碳處理成本；并且使冷卻效果更好，降低制造難度。

為實現上述目的，本申請的技術方案為：一種利用沿面等離子體放電處理火焰筒積碳的裝置，包括在火焰筒內壁上設有多個沿面放電等離子體激勵結構a，每個沿面放電等離子體激勵結構a包括石墨烯高壓電極a和陶瓷介質層a，所述陶瓷介質層a一側與火焰筒內壁緊貼固定，另一側緊貼固定有石墨烯高壓電極a。在火焰筒外壁上設有多個沿面放電等離子體激勵結構b，每個沿面放電等離子體激勵結構b包括石墨烯高壓電極b和陶瓷介質層b，所述陶瓷介質層b一側與火焰筒外壁緊貼固定，另一側緊貼固定有石墨烯高壓電極b。

通過上述裝置處理火焰筒積碳方法，具體包括如下步驟：

沿面放電等離子體激勵結構安裝步驟：在火焰筒內壁的每個出氣部位旁均安裝有沿面放電等離子體激勵結構a，在火焰筒外壁的每個進氣部位旁均安裝有沿面放電等離子體激勵結構b；

油氣混合燃燒步驟：經由擴壓器擴壓后的空氣被火焰筒分為兩部分，第一部分空氣經旋流器減速后在火焰筒內與燃油噴嘴噴射的燃油組成適合燃燒的燃氣，第二部分空氣從腔體中經過，部分空氣通過火焰筒上的冷卻進氣孔進入火焰筒中；剩余部分空氣進入火焰筒中后部補充空氣使燃燒更充分；

結碳焦化步驟：由于火焰筒及燃燒室中的油氣混合不充分導致燃油不能完全燃燒進而產生結碳焦化，一部分結碳焦化會附著于火焰筒內壁及外壁上；

產生等離子體層步驟：正弦交流電源分別為石墨烯高壓電極a、石墨烯高壓電極b供電，冷卻空氣經過石墨烯高壓電極a和/或石墨烯高壓電極b時會在對應的陶瓷介質層產生一層均勻的等離子體層，所述等離子體層中富含臭氧、羥基等強氧化性粒子，這些強氧化性粒子提高結碳的活性，從而高效降低火焰筒內壁及外壁上的結碳焦化；

去除積碳步驟：當沿面放電等離子體激勵結構a、沿面放電等離子體激勵結構b穩定持續工作一段時間后，等離子體層會一直提高積碳活性，從而達到高效減少甚至徹底清除火焰筒內壁和外壁附著的積碳。