CN108758689A - 一种微型涡轮发动机燃烧室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微型涡轮发动机燃烧室，包括输油圈、点火器、蒸发管、燃烧室壳体和燃烧室点火腔，其中，在燃烧室壳体的外壁上开设有燃烧室进气孔，燃烧室壳体外壁的下部区域向本体的内部延伸弯曲后形成内壁，外壁与内壁构成一个环形的U型空腔为燃烧室腔体，输油圈固定连接在燃烧室壳体的上端，且输油管末端置于蒸发管内部，点火器设置在燃烧室壳体侧壁上，多个蒸发管固定连接在燃烧室腔体的内部，本发明利用燃烧室内高温高压气流的引射作用，将蒸发管内燃油和空气的混合气带出，使燃烧室内的燃烧更为均匀，同时燃烧室内使用了单独点火腔，提高了点火的稳定性。

Description

一种微型涡轮发动机燃烧室

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机燃烧室领域，涉及一种微型涡轮发动机燃烧室。

背景技术

燃气涡轮发动机一般包含五大部件，依次是进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管，燃烧室作为燃气涡轮发动机的主要部件之一，其性能指标与发动机整体性能指标密切相关。在燃气涡轮发动机中，蒸发管式燃烧室一般采用Г型或T型蒸发管设计，对于微型发动机，蒸发管多采用竖直型蒸发管，混合气从蒸发管另一端射出，也有在蒸发管壁开孔的设计；现有的微型涡轮发动机蒸发管式燃烧室都采用在燃烧室内直接点火的方式，其点火成功受到点火处气流速度的直接影响，点火往往不稳定。为了解决上述问题，本发明设计了一种微型涡轮发动机燃烧室，燃烧室点火腔利用了蒸发管内的高油气比，同时其内部气流较慢，且处于燃烧室的高温环境中，易于点火，提高了微型发动机的点火稳定性。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种微型涡轮发动机燃烧室，本发明利用燃烧室内高温高压气流的引射作用，将蒸发管内燃油和空气的混合气带出，使燃烧室内的燃烧更为均匀，并且燃烧室内使用了单独点火腔，提高了点火的稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种微型涡轮发动机燃烧室，包括输油圈、点火器、蒸发管和燃烧室壳体，

其中，在所述燃烧室壳体的外壁上开设有所述燃烧室进气孔，燃烧室壳体外壁的下部区域向本体的内部延伸弯曲后形成内壁，外壁与内壁构成一个环形的U型空腔为燃烧室腔体，内壁上开设有通孔，所述输油圈通过下设的输油管固定连接在所述燃烧室壳体的上端，且输油管的末端置于蒸发管内部，所述点火器设置在燃烧室壳体的侧壁上，多个所述蒸发管固定连接在燃烧室腔体的内部；

还包括燃烧室点火腔，是在其中一个蒸发管尾部设置的椭球型腔体，所述点火器置于所述燃烧室点火腔内，所述燃烧室点火腔与点火器配合使用；

所述蒸发管沿燃烧室壳体内壁均匀周向布置，蒸发管的侧壁上开设有混合气出气口，开孔方向为斜上方；

所述燃烧室腔体为环状腔体，环状腔体上方开口，开口方向指向燃烧室壳体的中心。

优选的，所述蒸发管侧壁上混合气出气口的开孔方向与蒸发管的中心轴线成45°角。

优选的，所述蒸发管的数量为12个。

优选的，所述燃烧室点火腔与燃烧室壳体通过3D打印一体成型。

优选的，所述蒸发管卡接在燃烧室腔体底部。

优选的，所述燃烧室壳体为中心处贯通的圆柱形腔体。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

（1）本发明在结构上增加了燃烧室点火腔，利用了蒸发管内的高油气比，同时燃烧室点火腔内部气流较慢，且处于燃烧室的高温环境中，易于点火，提高了微型发动机的点火稳定性。

（2）本发明采用竖直型蒸发管，在蒸发管的管壁开设通孔，蒸发管侧壁的通孔与燃烧室内的气流为45度角，利于蒸发管外气流的引射作用，燃烧室外的高压气流与燃油混合后一起进入蒸发管，在蒸发管内气化，被燃烧室内蒸发管外的高温高压气流带出，然后在燃烧室内燃烧。

（3）本发明的结构简单，可直接提高微型发动机的点火稳定性，适合规模化的生产和应用。

附图说明

图1为本发明微型涡轮发动机燃烧室的剖面结构示意图；

图2为本发明微型涡轮发动机燃烧室的气体流向结构示意图；

图3为本发明微型涡轮发动机燃烧室的俯视结构示意图；

图4为本发明微型涡轮发动机燃烧室的蒸发管的结构示意图；

图5为本发明微型涡轮发动机燃烧室的燃烧室点火腔的结构示意图；

本发明的附图标记列示如下：

1-输油圈，2-点火器，3-燃烧室进气孔，4-蒸发管，5-燃烧室腔体，6-燃烧室点火腔，7-混合气出气口，8-燃烧室壳体。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。此外，术语“第一”，“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明利用燃烧室内高温高压气流的引射作用，将蒸发管内燃油和空气的混合气带出，使燃烧室内的燃烧更为均匀，并且燃烧室内使用了单独点火腔，提高了点火的稳定性。

以下结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种微型涡轮发动机燃烧室，包括输油圈1、点火器2蒸发管4和燃烧室壳体8，

其中，在燃烧室壳体8的外壁上开设有燃烧室进气孔3，用于将燃烧室外的高压气流通过燃烧室进气孔3进入到燃烧室中，燃烧室壳体8外壁的下部区域向本体的内部延伸弯曲后形成内壁，外壁与内壁构成一个环形的U型空腔为燃烧室腔体5，内壁上开设有通孔，所述输油圈1属于燃油系统，和外部管路相连，输油圈1下设的输油管通过金属连接片焊接在所述燃烧室壳体8的上端，且输油管的末端置于蒸发管4内部；所述点火器2设置在所述燃烧室腔体8的侧壁上，另外有多个蒸发管4固定连接在燃烧室腔体8内；燃烧室点火腔6，是在其中一个蒸发管4尾部设置的椭球型腔体，所述点火器2的一端置于所述燃烧室点火腔6内，燃烧室点火腔6与点火器2配合使用，蒸发管4内的部分混合气在燃烧室点火腔6的腔体内被点火器2点燃；

所述蒸发管4沿燃烧室腔体8均匀周向布置，蒸发管4的侧壁上开设有混合气出气口7，开孔方向为斜上方，用于将混合气从蒸发管4流出；

所述燃烧室腔体5为环状腔体，环状腔体上方开口，开口方向指向燃烧室壳体8的中心，即环状腔体上方开口并向燃烧室壳体8中心的中空部分翻边形成导流边，燃气通过导流边形成的导流通道流入到燃烧室腔体5外部和燃烧室壳体8内部形成的中空腔体内。

实施例2

如图1-5所示，一种微型涡轮发动机燃烧室，包括输油圈1、点火器2、燃烧室进气孔3、蒸发管4和燃烧室壳体8，

其中，在燃烧室壳体8的外壁上开设有燃烧室进气孔3，用于将燃烧室外的高压气流通过燃烧室进气孔3进入到燃烧室中，燃烧室壳体8外壁的下部区域向本体的内部延伸弯曲后形成内壁，外壁与内壁构成一个环形的U型空腔为燃烧室腔体5，内壁上开设有通孔，所述输油圈1通过下设的输油管固定连接在所述燃烧室壳体8的上端且输油管的末端置于所述燃烧室腔体5内部，输油圈1属于燃油系统，和外部管路相连，输油圈1下设的多个输油管通过金属连接片与燃烧室壳体8的上部焊接，所述点火器2设置在所述燃烧室腔体8的侧壁上，另外有多个蒸发管4焊接在燃烧室腔体8的内部，燃烧室点火腔6，是在其中一个蒸发管4尾部设置的椭球型腔体，所述点火器2的一端置于所述燃烧室点火腔6内，燃烧室点火腔6与点火器2配合使用，蒸发管4内的部分混合气在燃烧室点火腔6的腔体内被点火器2点燃；

所述蒸发管4沿燃烧室腔体8内壁均匀周向布置，蒸发管4的侧壁上开设有混合气出气口7，开孔方向为斜上方，用于将燃油和部分高压空气从蒸发管4流出；

所述燃烧室腔体5为环状腔体，环状腔体上方开口，开口方向指向燃烧室壳体8的中心，即环状腔体上方开口并向燃烧室壳体8中心的中空部分翻边形成导流边，燃气通过导流边形成的导流通道流入到燃烧室腔体5外部和燃烧室壳体8内部形成的中空腔体内。

如图4所示，优选的，所述蒸发管4侧壁上混合气出气口7的开孔方向与蒸发管的中心轴线成45°角，微型发动机在工作状态时，燃油通过输油圈1，经输油管喷出，燃烧室壳体8外的高压气流与燃油混合后一起进入蒸发管4，在蒸发管4内气化，被燃烧室腔体5内蒸发管4外的高温高压气流带出，然后在燃烧室腔体内燃烧；蒸发管4侧壁的混合气出气口7与燃烧室内的气流为45度角，利于蒸发管4外气流的引射作用。

如图5所示，优选的，所述燃烧室点火腔6的腔体侧壁开设有两个通孔，蒸发管4内的部分混合气在此处被点火器2点燃，通过腔体侧壁上的通孔将火焰传播到燃烧室腔体5外部和燃烧室壳体8内部形成的中空腔体内。

如图1-2所示，优选的，所述蒸发管4的数量为12个，可以让高压气流和燃油得到充分气化。

如图1-2所示，优选的，所述燃烧室点火腔6与燃烧室壳体8通过3D打印一体成型，是考虑到在实际生产中加工和组装的便捷性。

如图1-2所示，优选的，所述蒸发管4卡接在燃烧室腔体5底部，通过对卡结构将每一个蒸发管4固定在燃烧室腔体5的底部。

如图3所示，优选的，所述燃烧室壳体为中心处贯通的圆柱形腔体，由燃烧室壳体8内部和燃烧室腔体5外部形成一个中空腔体，便于将燃气流出燃烧室 。

工作原理：

微型发动机在工作状态时，输油圈1与外部管道连接，燃油通过输油圈1下部设置的输油管喷出，燃烧室壳体8侧壁开设有多个通孔，即燃烧室进气孔3，燃烧室外的高压气流（空气）通过这些燃烧室进气孔3进入燃烧室；

燃烧室外的高压气流与燃油混合后一起进入蒸发管4，蒸发管4侧壁开设有通孔，即混合气出气口7，开孔方向与蒸发管4的中心轴线，即燃烧室内的气流的方向，成45度角，这样的角度最利于蒸发管4外气流的引射作用；高压气流（空气）与燃油的混合气在蒸发管4内气化，之后被蒸发管4外的高温高压气流带出，其中一根蒸发管4的尾部设计有一个椭球形的用于点火器2进行点火的腔体，即为燃烧室点火腔6，蒸发管4内的部分混合气在此处被点火器2点燃，通过腔体侧壁上的两个通孔将火焰传播到燃烧室腔体5内，则从混合气出气口7流出的混合气在燃烧室腔体5内燃烧；

燃烧室点火腔6处于一根蒸发管4的尾部，其利用了蒸发管4内的高油气比，同时其内部气流较慢，且处于燃烧室的高温环境中，易于点火，提高了微型发动机的点火稳定性。

本发明采用了引射式蒸发管，且蒸发管侧壁的混合气出气口的开口方向与燃烧室内的气流为45度角，有利于蒸发管外气流的引射作用，创新地发明了专用的燃烧室点火腔，利用了蒸发管内的高油气比，同时其内部气流较慢，且处于燃烧室的高温环境中，易于点火，提高了微型发动机的点火稳定性，克服了现有技术中微型发动机蒸发管式燃烧室都采用在燃烧室内直接点火的方式，其点火成功受到点火处气流速度的直接影响，点火往往不稳定的问题。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (7)

1.一种微型涡轮发动机燃烧室，其特征在于：包括输油圈（1）、点火器（2）、蒸发管（4）和燃烧室壳体（8），

其中，在所述燃烧室壳体（8）的外壁上开设有所述燃烧室进气孔（3），燃烧室壳体（8）外壁的下部区域向本体的内部延伸弯曲后形成内壁，外壁与内壁构成一个环形的U型空腔为燃烧室腔体（5），内壁上开设有通孔，所述输油圈（1）通过下设的输油管固定连接在所述燃烧室壳体（8）的上端，且输油管的末端置于蒸发管（4）内部，所述点火器（2）设置在燃烧室壳体（8）的侧壁上，多个所述蒸发管（4）固定连接在燃烧室腔体（5）的内部；

还包括燃烧室点火腔（6），是在其中一个蒸发管（4）尾部设置的椭球型腔体，所述点火器（2）置于所述燃烧室点火腔（6）内，所述燃烧室点火腔（6）与点火器（2）配合使用；

所述蒸发管（4）沿燃烧室壳体（8）内壁均匀周向布置，蒸发管（4）的侧壁上开设有混合气出气口（7），开孔方向为斜上方；

所述燃烧室腔体（5）为环状腔体，环状腔体上方开口，开口方向指向燃烧室壳体（8）的中心。

2. 根据权利要求1所述的微型涡轮发动机燃烧室，其特征在于：所述蒸发管（4）侧壁上混合气出气口（7）的开孔方向与蒸发管（4）的中心轴线成45°角。

3.根据权利要求1或2所述的微型涡轮发动机燃烧室，其特征在于：所述燃

烧室点火腔（6）的腔体侧壁开设有两个通孔。

4.根据权利要求2所述的微型涡轮发动机燃烧室，其特征在于：所述蒸发管

的数量为12个。

5.根据权利要求1所述的微型涡轮发动机燃烧室，其特征在于：所述燃烧室

点火腔（6）与燃烧室壳体（8）通过3D打印一体成型。

6.根据权利要求1或2所述的微型涡轮发动机燃烧室，其特征在于：所述蒸

发管（4）卡接在燃烧室腔体（5）底部。

7.根据权利要求1所述的微型涡轮发动机燃烧室，其特征在于：所述燃烧室

壳体（8）为中心处贯通的圆柱形腔体。