微型涡轮燃烧器制造技术

描述了一种用于在涡轮加热器或热电联产应用中使用的微型燃气涡轮发动机。该微型燃气涡轮发动机包括使空气-燃料通路中的沉积物形成最少化的燃料输送系统。为此，形成在燃料导流装置和抛油环本体之间的燃料输送通道形成有特形表面或波状表面。燃料导流环置于燃料输送通道与抛油环叶轮之间以利于空气-燃料混合物流到燃烧室内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及ー种自持式热电联产装置，其利用微型燃气涡轮发动机通过热交換器、催化剂或明火来提供加热的空气并用于产生能够向辅助发电机提供动カ的旋转驱动，并且更具体地，本专利技术涉及一种用于微型涡轮发动机的使在燃料输送系统内积累的微粒最少化的改进的燃料导流装置/抛油环组件。
技术介绍
本部分提供与本公开有关的背景信息，该背景信息不一定 是现有技木。近期的努力表明，微型燃气涡轮发动机可用在热电联产装置应用中以提供热和辅助电力。特别是，小型燃气轮机已被证明是轻的、相对无故障的和极为有效的，使得其成为优良的加热器。采用微型燃气涡轮发动机的发电机组的示例性实施方式是Gordon等人的美国专利No. 6，073，857、美国专利No. 6，161，768和美国专利No. 6，679，433的主題。由Gordon等人披露的这些实施方式的特征是燃料经由燃料输送管进入后壳体；在后壳体处増加了少量的热量。通过钻孔在后壳体内输送的燃料进入两个贝氏弹簧之间的输送空间。热空气也在此处被引入，并且燃料-空气混合物被供给到轴承中，从而冷却和润滑轴承。ー些燃料围绕轴承流动，从而充溢弹簧悬架系统，持续带走热量。混合物随后进入由旋转的抛油环本体和静止的燃料导流管限定的抛油环增压室。来自燃烧室的另外的热空气在燃料-空气混合物进入抛油环叶轮之前被加入，这增加了更多的热量并且将其注入到燃烧室中。通过这种结构，燃料输送是充足的并且在中度寒冷的环境温度——诸如美国大陆的北部各州所经历的环境温度——下在燃烧室内产生蓝色火焰或不可见的火焰。然而，极度寒冷的环境温度——诸如加拿大和阿拉斯加所经历的环境温度——改变表示混化因数的燃烧的化学计量关系。已知可采用燃料加热器来热调节燃料，并且已知使燃烧器和发动机壳体之间的环带隔热，以在燃烧室内保持更为一致的操作温度。在极端条件下长时间运行的过程中，已发现可在燃料导流装置、抛油环本体和抛油环组件中形成碳沉积物，并且这些碳沉积物无法除去。这种问题的传统解决方案对于消除这些沉积物没有效果，最終导致燃料输送系统内阻塞。因此，本领域需要提供在微型燃气涡轮发动机内提供充足的燃料流动和热调节而不会形成引起燃料阻塞积累的过量碳沉积物的燃料输送系统。
技术实现思路
本部分提供了本公开的总体概述，并且本部分不是对本公开的整个范围或本公开的所有特征的全面公开。改进的微型燃气涡轮发动机、并且特别是改进的燃料导流装置/抛油环组件是本专利公开的主題。如上所述，进入燃料导流装置的混合物包括空气、液体燃料和可能发展为燃料等离子体的气化燃料，其基本上构成完整范围的加热的部分燃烧燃料。为了使在燃料输送系统内的微粒累积减到最少，燃料导流装置的内表面成形为具有使沉积物減少到接近零的波状部。表面轮廓的具体尺寸是用于燃料温度、速度和机械混合量的燃料准备的函数，不管加热器的尺寸如何，其都是相似的，并且由此能够容易地依照具有排量范围的燃气涡轮发动机确定比例。一种改进的抛油环叶轮也是本专利公开的主题。特别是，改进的抛油环叶轮的特征在于完全圆的通道，从而消除了会容易形成沉积物的拐角和凹坑。通道通过围绕叶轮直径钻出锥形的孔而形成。改进的叶轮的特征还在于比早先的叶轮回扫更少。此外，在叶轮的上游设置具有多个矮三角形叶片的径向导流环。导流环利于从由燃料导流管限界的通道到进ロ段中然后到叶轮中的流动。导流环还使燃料、空气和燃烧产物的混合物混合和碰撞为最終接近均一的产物，从而进一歩降低沉积物形成的趋势。从下面提供的具体实施方式部分，本专利技术的进ー步的可应用性范围将变得明显。然而应该理解，尽管指出了本专利技术的优选实施方式，但是其详细说明和具体示例仅出于示例的目的，因为对于本领域普通技术人员而言，从该具体实施方式部分中，在本专利技术的精神和范围内的多种变化和改型将变得明显。 通过在此提供的说明，其它可应用领域将变得清楚。本
技术实现思路
部分中的说明和具体示例仅出于说明的目的而并非意在限制本公开的范围。附图说明此处描述的附图仅出于对所选实施方式进行说明的目的，而并不包括所有可能的实施方案，并且不是意在限制本公开的范围。图I是具有微型燃气涡轮发动机和催化热交换元件的涡轮加热器的局部截面视图；图2A是示出图I中所示的燃气涡轮发动机的喷嘴毂、后轴承组件和燃料抛油环的细节视图；图2B是图2A中B-B处指示的燃料输送系统和后轴承组件的放大视图；图3A是图2中示出的燃料导流装置的细节示图；图3B是图3A中B-B处指示的形成在燃料导流装置的内表面上的波状表面的放大视图；图3C是图3A中C-C处指示的燃料导流装置上的与后轴承座圈对接的凸缘的放大视图；图4A是图2中示出的抛油环组件的细节示图；图4B是导流环的放大视图；图4C是在图4A中示出的线C-C处获取的抛油环进入端ロ的细节示图；图4D是在线D-D处截取的截面视图；在附图中的若干视图中对应的附图标记始终表示对应的零部件。具体实施例方式现在将參照附图更全面地描述示例实施方式。提供示例实施方式以使得本专利技术公开充分并且向本领域技术人员完整传达了范围。阐述了许多特定细节，例如部件、装置以及方法的示例，以提供对本公开的实施方式的全面的理解。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，不必采用特定细节，可以以许多不同的形式实施示例实施方式，并且特定细节和示例实施方式二者都不应当解释为对本公开的范围进行限制。在ー些示例实施方式中，不详细描述公知方法、公知装置结构以及公知技木。现在參照图I和图2，热电联产装置或涡轮加热器10包括支撑在框架组件16内的燃气涡轮发动机12和催化热交换元件14。燃气涡轮发动机12通过压缩机18吸入环境空气、从燃料系统接收燃料以形成空气-燃料混合物，在燃烧器20内燃烧空气-燃料混合物并且通过涡轮22排出废气并使废气膨胀。这样，燃气涡轮发动机12提供热源和旋转动力源。燃气涡轮发动机12的旋转部件——即，压缩机18和涡轮22——安装在共用的高速轴组件24上。轴组件24经由减速齿轮组件或齿轮箱联接到轴流风扇26和起动电机28。齿轮箱还可联接到用于提供电カ的发电机组30 (未示出)。起动电机28经由单向超越离合器组件联接到轴流风扇26，该向超越离合器组件允许在第一旋转方向上的动カ传输和在第二 旋转方向上的空转。涡轮加热器10是用于在偏远场所提供加热的空气和电力的柴油燃料的自给、自持式加热系统。燃气涡轮发动机12被设计成将其能量的大部分作为废气形式的热提供并将少量能量作为轴动力提供，轴动カ用于驱动轴流风扇26和其它辅助的发电机构。涡轮加热器10被设计成以经济性结构为特征，并且被特别设计用于降低制造成本。诸如涡轮和压缩机轮的内部空气动力学特征使用先进的涡轮增压技木。例如，优选的流量和压カ比对于汽车涡轮增压器部件几乎是最佳的并且由此对于在涡轮加热器10中的使用几乎是最佳的。优选峰值循环温度为1500华氏度(T)以允许用于高温部件的经济材料的使用。继续參照图1，热交换元件14用于回收废气中产生的热量。在这点上，如图I所示，涡轮加热器10装备有适合的催化转化器34，该催化转化器34減少废气中的一氧化碳和其它有毒排放物，以提供基本上可呼吸的加热空气。该示例性实施方式特别适于室外建筑应用，其中使用位于热交換器组件14内的催化元件34来产生加热的空气。因为与汽油火花点火发动机相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.06 US 12/614,0351.ー种燃气涡轮发动机，包括 发动机壳体，所述发动机壳体在轴承组件上可旋转地支撑轴组件； 由所述发动机壳体封围的燃烧室； 压缩机，所述压缩机联接到所述轴组件以绕纵向轴线旋转，所述压缩机与所述燃烧室流体连通； 涡轮，所述涡轮联接到所述轴组件以绕所述纵向轴线旋转，所述涡轮与所述燃烧室流体连通；以及 用于将空气-燃料混合物输送到所述燃烧室的燃料输送系统，所述燃料输送系统包括 可旋转地支撑在所述轴组件上的燃料抛油环组件，所述燃料抛油环组件包括抛油环本体和抛油环叶轮，所述抛油环叶轮具有与所述燃烧室流体连通的排出通路；以及 固定地支撑在所述发动机壳体内的燃料导流装置，所述燃料导流装置具有内表面，所述内表面与所述抛油环本体的外表面间隔开并且面向所述外表面，从而形成燃料输送通道，所述燃料输送通道起始于与燃料进料管流体连通的入口处、沿着所述纵向轴线发散并且终止干与所述抛油环叶轮的所述排出通路邻近的出口处，其中，所述内表面和所述外表面中的至少ー个中形成有特形表面。2.如权利要求I所述的燃气涡轮发动机，其中，所述特形表面包括沿着所述纵向轴线从所述入口到所述出口形成在所述内表面中的多个同心的波状部。3.如权利要求2所述的燃气涡轮发动机，其中，所述特形表面在各个所述多个同心的波状部之间进一歩包括倒圆角的过渡部。4.如权利要求I所述的燃气涡轮发动机，其中，所述抛油环叶轮固定于所述抛油环本体以与所述抛油环本体共同旋转。5.如权利要求I所述的燃气涡轮发动机，进ー步包括多个孔，所述多个孔大体径向地延伸穿过所述抛油环叶轮而形成所述排出通路。6.如权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个孔中的每ー个从邻近所述燃料输送通道的进入端ロ到邻近所述燃烧室的排出端ロ发散，从而限定锥形的排出通路。7.如权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个孔中的每ー个具有邻接所述燃料输送通道的进入端口和邻近所述燃烧室的排出端ロ，所述排出端ロ相对于延伸穿过所述进入端ロ的径向线周向地偏移，从而限定回扫通路。8.如权利要求5所述的燃气涡轮发动机，其中，所述多个孔中的每ー个具有邻近所述燃料输送通道的特形进入端口和邻近所述燃烧室的排出端ロ。9.如权利要求I所述的燃气涡轮发动机，进ー步包括燃料导流环，所述燃料导流环具有成角度的面，所述成角度的面置于所述燃料输送通道的所述出口与所述排出通路之间。10.如权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃料导流环固定至所述抛油环本体以与所述抛油环本体共同旋转。11.如权利要求9所述的燃气涡轮发动机，其中，所述燃料导流环进ー步包括从所述成角度的面延伸并且围绕所述导流环等距离间隔开的多个叶片。12.如权利要求I所述的燃气涡轮发动机，所述燃气涡轮发动机结合与所述涡轮流体连通的热交换元件，使得从所述燃气涡轮发动机排出的废气流经所述热交...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·W·戈登已逝，
申请(专利权)人：喷气机加热公司，
类型：发明
国别省市：