一种具有单管爆震燃烧室的微型燃气轮机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有单管爆震燃烧室的微型燃气轮机，燃气轮机包括压气机、涡轮、燃烧室，压气机和涡轮分别套设在转轴的两头，燃烧室设在压气机、定子及涡轮外围；其中，燃烧室为单管爆震燃烧室，所述压气机的出气口连通爆震管入口，爆震管出口收敛、且其排气直喷于涡轮端面，推动涡轮旋转；所述爆震管内还设置燃料喷嘴及点火器；所述爆震管横截面呈环形、环绕包裹所述燃气轮机的转轴设置，爆震管与燃气轮机定子固定。本实用新型专利技术的微型燃气轮机，燃烧室结构简单，不需复杂的火焰稳定器；燃烧室压缩空气可全部参与燃烧；燃烧室火焰以超声速传播，不存在燃烧稳定性和熄火问题，且不需对燃烧室进行燃烧调整试验，同时燃烧污染物排放低。放低。放低。

【技术实现步骤摘要】
一种具有单管爆震燃烧室的微型燃气轮机


[0001]本方案涉及微型燃气轮机
，具体为一种具有单管爆震燃烧室的微型燃气轮机。

技术介绍

[0002]等压燃烧是一种缓燃燃烧，其火焰传播速度较低，一般约为几米到十几米每秒，而燃气轮机中压气机出口流速较高，燃烧室火焰极易被吹熄。
[0003]目前基于等压燃烧的燃气轮机主要存在如下问题：1、燃烧室结构复杂；2、燃烧室冷却系统复杂，需大量空气对其进行冷却，实际参与燃烧的空气比例小；3、燃烧室燃烧稳定区域窄，容易熄火，需复杂的火焰稳定结构稳定燃烧室火焰； 4、燃烧室控制系统复杂；5、需频繁进行燃烧调整试验；6、燃气轮机热力循环整体性能的提高受涡轮耐高温材料的限制。
[0004]脉冲爆震发动机是一种利用脉冲式爆震燃烧波产生推力的新概念发动机。由于爆震波的传播速度极快(达到几千米/秒)，以至于燃烧产物在燃烧过程中来不及发生膨胀，爆震过程非常接近等容燃烧过程，属于爆轰燃烧，因此理论上其循环热效率要显著高于以等压燃烧为基础的常规航空发动机。

技术实现思路

[0005]本技术提出一种具有单管爆震燃烧室的微型燃气轮机，用爆震等容燃烧方式替代微型燃气轮机的传统等压燃烧方式，以解决上述问题。
[0006]为实现上述目的，本技术采取下述方案：
[0007]一种具有单管爆震燃烧室的微型燃气轮机，燃气轮机包括压气机、涡轮、燃烧室，压气机和涡轮分别套设在转轴的两头，燃烧室设在压气机、定子及涡轮外围。所述压气机和涡轮均随转轴转动。转轴通过空气轴承支承于定子内，空气轴承通过气泵供气。
[0008]所述压气机的出气口连通爆震管入口，爆震管出口收敛、且其排气直喷于涡轮端面，推动涡轮旋转；所述爆震管内还设置燃料喷嘴及点火器；所述爆震管横截面呈环形、环绕包裹所述燃气轮机的转轴设置，爆震管与燃气轮机定子固定。
[0009]进一步地，所述爆震管出气口连通烟气道，各烟气道靠近转轴的侧壁上开设开口，所述涡轮轮缘伸入烟气道开口内转动，所述爆震管排气推动涡轮转动后从烟气道排出，可进一步回收利用。
[0010]本技术的燃气轮机工作过程为：启动压气机，气体从压气机经过爆震管后流出、推动涡轮转动，进一步带动同轴的压气机转动，待转子系统到达工作转速后，通过燃料喷嘴向爆震管内喷射可爆混气，并开启点火器对爆震管内的可爆混气点火触发，开始爆震，爆震管另一端进行排气，推动涡轮转动持续做功。推动涡轮做功后的气体作为余热排出。
[0011]更进一步地，所述燃气轮机还包括启发一体式电机，所述启发一体式电机套设在转轴上且位于压气机外侧，所述启发一体式电机起初作为电动机带动压气机启动，待转子系统加速到能独立运行后，涡轮旋转带动同轴的压气机及作为发电机的启发一体式电机发
电。推动涡轮做功后的气体作为余热排出。
[0012]更进一步地，所述燃气轮机还包括自由涡轮、自由转轴和发电机，自由涡轮套设于自由转轴上、设置在涡轮后侧且轴线与转轴共线，涡轮的排气端连接至自由涡轮叶缘进气处；自由涡轮末端套设发电机发电。燃气轮机工作时，工质从压气机入口进入经压气机压缩后从其出口进入燃烧室，在燃烧室内点火并燃烧后喷出的高温高压气体推动涡轮做功，涡轮带动同轴的压气机工作，对涡轮做功后的高温高压气体排出，推动其后侧的自由涡轮转动进而带动与其同轴的发电机发电。推动自由涡轮做功后的气体作为余热排出。
[0013]更进一步地，所述燃气轮机包括回热器，以提高燃烧效率。所述回热器包括第一进口、第一出口、第二进口、第二出口；工质从压气机入口进入经压气机压缩后从其出口进入回热器的第一入口，并从第一出口流出、进入燃烧室燃烧后进入涡轮入口，工质经涡轮做工后从涡轮出口进入回热器的第二入口，在回热器内换热后从其第二出口流出。
[0014]燃气轮机排出的余热仍然具有较高的温度，可用余热回收系统将余热进行回收利用。
[0015]具体地，该余热回收系统包括换热单元、循环水箱、泵以及发电装置，燃气轮机余热排气口与换热单元的进气口连接用于为换热单元提供热源；
[0016]所述换热单元的排气口通向大气，换热单元的进水口与循环水箱的出水口连接，换热单元的蒸气出口与泵连接用于使高压蒸气进入泵做功；
[0017]所述泵连接发电装置用于带动发电装置发电；
[0018]所述循环水箱连接泵用于回收做功后由水蒸气转化的水或者水汽混合物。
[0019]进一步地，所述泵为活塞泵或罗茨式泵或螺杆式泵中的一种。
[0020]本技术与现有技术相比的优点在于：燃烧室结构简单，不需复杂的火焰稳定器；燃烧室压缩空气可全部参与燃烧；燃烧室火焰以超声速传播，不存在燃烧稳定性和熄火问题，且不需对燃烧室进行燃烧调整试验，同时燃烧污染物排放低；此外燃烧过程具有自增压特点，落压比大于进压比，排气温度更低，故可减少压气机级数，降低压气机耗功，增加发电量，提高循环热效率。
附图说明
[0021]图1是本技术的结构示意图；
[0022]图2是图1的结构简图；
[0023]图3
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5是本技术的燃气轮机其他三种实施方式的结构简图；
[0024]图6是图1的A
‑
A位置截面图；
[0025]图7是本技术余热回收系统的示意图；
[0026]附图标记：101
‑
回热器，102
‑
压气机，103
‑
启发一体式电机，104
‑
涡轮， 105
‑
燃烧室，1051
‑
爆震管，1052
‑
燃料喷嘴，1053
‑
点火器，1054
‑
烟气道，106
‑ꢀ
转轴，301
‑
自由涡轮，302
‑
发电机；200
‑
换热单元，300
‑
循环水箱，400
‑
泵，500
‑
发电装置
具体实施方式
[0027]实施例1
[0028]参见图1，燃气轮机包括压气机102、涡轮104、燃烧室105，压气机102 和涡轮104分
别套设在转轴106的两头，燃烧室105设在压气机102、定子及涡轮104外围。所述压气机102和涡轮104均随转轴106转动。转轴106通过空气轴承支承于定子内，空气轴承通过气泵供气。图2为图1所示燃气轮机的结构简图。
[0029]其中，燃烧室105为单管爆震燃烧室，参见图1、图6，所述压气机102的出气口连通爆震管1051入口，爆震管1051出口收敛、且其排气直喷于涡轮104 端面，推动涡轮104旋转；所述爆震管1051内还设置燃料喷嘴1052及点火器 1053；所述爆震管1051横截面呈环形(参见图6)、环绕包裹所述燃气轮机的转轴106设置，爆震管1051与燃气轮机定子固定。
[0030]所述爆震管10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有单管爆震燃烧室的微型燃气轮机，其特征在于，燃气轮机包括压气机、涡轮、燃烧室，压气机和涡轮分别套设在转轴的两头，燃烧室设在压气机、定子及涡轮外围；所述压气机和涡轮均随转轴转动；转轴通过空气轴承支承于定子内，空气轴承通过气泵供气；其中，燃烧室为单管爆震燃烧室，所述压气机的出气口连通爆震管入口，爆震管出口收敛、且其排气直喷于涡轮端面，推动涡轮旋转；所述爆震管内还设置燃料喷嘴及点火器；所述爆震管横截面呈环形、环绕包裹所述燃气轮机的转轴设置，爆震管与燃气轮机定子固定。2.根据权利要求1所述的一种具有单管爆震燃烧室的微型燃气轮机，其特征在于，所述爆震管出气口连通烟气道，各烟气道靠近转轴的侧壁上开设开口，所述涡轮轮缘伸入烟气道开口内转动，所述爆震管排气推动涡轮转动后从烟气道排出，可进一步回收利用。3.根据权利要求1所述的一种具有单管爆震燃烧室的微型燃气轮机，其特征在于，所述燃气轮机还包括启发一体式电机，所述启发一体式电机套设在转轴上且位于压气机外侧，所述启发一体式电机起初作为电动机带动压气机启动，待转子系统加速到能独立运行后，涡轮旋转带动同轴的压气机及作为发电机的启发一体式电机发电，推动涡轮做功后的气体作为余热排出。4.根据权利要求1所述的一种具有单管爆震燃烧室的微型燃气轮机，其特征在于，所述燃气轮机还包括自由涡轮、自由转轴和发电机，自由涡轮套设于自由转轴上、设置在涡轮后侧且轴线与转轴共线，涡轮的排气端连接至自由涡轮叶缘进气处；自由涡轮末端套设发电机发电；燃气轮机工作时，工质从压气机入口进入经压气机压缩后从其出口进入燃烧室，...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳普，
申请(专利权)人：靳普，
类型：新型
国别省市：