调节掺混气量的燃烧室火焰筒异型掺混孔机构和方法技术

本发明专利技术提供了一种调节掺混气量的燃烧室火焰筒异型掺混孔机构和方法，所述机构包括：机匣和燃烧室火焰筒，所述机匣与所述燃烧室火焰筒的壁面形成环腔通道，所述燃烧室火焰筒下方壁面设置有至少一个冷却孔和至少一个掺混孔，所述掺混孔上方设置有底座；所述底座的上表面和下表面之间形成空心夹层，所述底座的上表面和下表面设置有通孔，所述通孔与所述掺混孔联通，所述空心夹层内设置有支持转动的扇形转盘，所述底座上表面设置有连杆孔；连杆穿过所述连杆孔与所述扇形转盘相连，所述连杆通过机匣上设置的穿孔伸出机匣外；伸出机匣外的所述连杆的端部与外部电机连接，在电机的作用下带动所述扇形转盘转动，以改变掺混孔的流通面积与形状。积与形状。积与形状。

【技术实现步骤摘要】
调节掺混气量的燃烧室火焰筒异型掺混孔机构和方法


[0001]本专利技术涉及燃气轮机燃烧领域，尤其涉及一种调节掺混气量的燃烧室火焰筒异型掺混孔机构和方法。

技术介绍

[0002]现代燃气轮机朝高温升方向发展，导致燃烧室出口温度越来越高，即涡轮的进口温度不断增大。出口温度是燃烧室的重要性能指标之一，直接影响第一级涡轮导向叶片和工作叶片的寿命与可靠性，因此调控出高品质的出口温度场，已经成为当前燃气轮机燃烧室的研究重点与难点。在满足燃烧和空气冷却的要求后，剩余空气与燃烧产物将在掺混区进行掺混，以提供能被涡轮承受的出口气流。从掺混孔射流进入燃烧室的空气，对调控燃烧室出口温度分布起重要作用。如果掺混区设计不合理，会导致出口温度不均匀性增加，产生局部热点，降低涡轮效率，增大涡轮动叶的热负荷，导致涡轮叶片受热不均，引起叶栅局部过热甚至烧蚀。
[0003]不同工况对掺混气量的需求不同，为获得良好的出口温度分布，高油气比大工况条件下，通常要求较高的掺混气量，而低油气比小工况条件下，一般不需要较高的掺混气量。掺混段的结构确定后，不同工况下燃烧室各部分的气量分配一定，掺混射流深度相对保持不变。当在某一工况下，燃烧室出口温度分布不均匀不合理时，为调试出口温度场的品质而进一步优化掺混段结构，将耗费大量的时间与财力物力。

技术实现思路

[0004]在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0005]鉴于此，本专利技术提供了一种调节掺混气量的燃烧室火焰筒异型掺混孔机构和方法，以至少解决现有技术中无法从外部主动调试出口温度场的问题。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种调节掺混气量的燃烧室火焰筒异型掺混孔机构，包括：机匣和燃烧室火焰筒，所述机匣与所述燃烧室火焰筒的壁面形成环腔通道，所述燃烧室火焰筒下方壁面设置有至少一个冷却孔和至少一个掺混孔，所述掺混孔上方设置有底座；所述底座的上表面和下表面之间形成空心夹层，所述底座的上表面和下表面设置有通孔，所述通孔与所述掺混孔联通，所述空心夹层内设置有支持转动的扇形转盘，所述底座上表面设置有连杆孔；连杆穿过所述连杆孔与所述扇形转盘相连，所述连杆通过机匣上设置的穿孔伸出机匣外；伸出机匣外的所述连杆的端部与外部电机连接，在电机的作用下带动所述扇形转盘转动，以改变掺混孔的流通面积与形状。
[0007]可选地，伸出机匣外的所述连杆的端部连接旋转支杆的一端，旋转支杆的另一端与齿轮连接，所述齿轮与外部电机连接，在电机的作用下带动所述扇形转盘转动。
[0008]可选地，所述通孔的直径与所述的掺混孔的直径相等，并且所述通孔位置与掺混孔位置相对应。
[0009]可选地，所述底座内部下表面设置有圆形凹槽，所述的扇形转盘底部设置转动锥，所述圆形凹槽作为所述转动锥的转动支点，当扇形转盘转动时，通过所述转动锥在所述圆形凹槽内的转动。
[0010]可选地，所述连杆与所述旋转支杆焊接固定，所述扇形转盘与所述连杆焊接固定。
[0011]可选地，所述扇形转盘与所述转动锥焊接固定。
[0012]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种燃烧室火焰筒出口温度分布的调控方法，利用上述的调节掺混气量的燃烧室火焰筒异型掺混孔机构实现，所述方法包括：标记各种工况下燃烧室进口压力与燃油流量所对应掺混孔的流通面积的对应关系；根据所述对应关系，计算出在当前工况下掺混孔所需的流通面积，并转化成电机的转动调节信号传递到齿轮传动机构中；利用电机的转动带动连杆转动，由连杆转动控制扇形转盘的旋转方向与旋转角度；控制扇形转盘沿逆时针或顺时针方向旋转，遮挡掺混孔的流通面积，形成异型掺混孔结构，改变掺混孔的流通面积与形状，调控燃烧室火焰筒出口温度分布。
[0013]本专利技术的调节掺混气量的燃烧室火焰筒异型掺混孔机构和方法，在掺混孔上表面设置有底座；底座的空心夹层内设置有可以转动的扇形转盘，底座外部上表面设置有连杆孔；连杆穿过连杆孔与扇形转盘相连，连杆伸出机匣外；电机利用齿轮传动机构带动连杆转动，连杆带动扇形转盘沿顺时针或逆时针转动不同角度；扇形转盘转动后将遮挡掺混孔，改变掺混孔的流通面积，达到调节掺混气量的目的。通过调节由掺混孔进入掺混区的掺混气量，满足不同工况条件对掺混气量的需求，达到调控燃烧室出口温度分布的目的；通过改善出口温度品质，提高涡轮的使用寿命与工作可靠性。
[0014]通过以下结合附图对本专利技术的最佳实施例的详细说明，本专利技术的这些以及其他优点将更加明显。
附图说明
[0015]本专利技术可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本专利技术的优选实施例和解释本专利技术的原理和优点。在附图中：
[0016]图1是示出本专利技术的调节掺混气量的燃烧室火焰筒异型掺混孔机构的一个示例性结构示意图；
[0017]图2是示出本专利技术的调节掺混气量的燃烧室火焰筒异型掺混孔机构的另一个示例性结构示意图；
[0018]图3是示出本专利技术的扇形转盘和连杆的一个示例的放大示意图；
[0019]图4是示出本专利技术的扇形转盘和转动锥的一个示例的放大示意图；
[0020]图5是示出本专利技术的底座的一个示例的放大示意图；
[0021]图6是示出本专利技术的底座的一个示例的剖视图；
[0022]图7是本专利技术所采用的燃烧室火焰筒出口温度分布的调控方法的一个示例的流程图；
[0023]图8是本专利技术所采用的燃烧室火焰筒出口温度分布的调控方法的一个示例的系统示意图；
[0024]其中，1
‑
燃烧室火焰筒，2
‑
冷却孔，3
‑
机匣，4
‑
旋转支杆，5
‑
齿轮，6
‑
连杆，7
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掺混孔，8
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扇形转盘，9
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底座，10
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转动锥，11
‑
圆形凹槽，12
‑
连杆孔。
[0025]本领域技术人员应当理解，附图中的元件仅仅是为了简单和清楚起见而示出的，而且不一定是按比例绘制的。例如，附图中某些元件的尺寸可能相对于其他元件放大了，以便有助于提高对本专利技术实施例的理解。
具体实施方式
[0026]在下文中将结合附图对本专利技术的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.调节掺混气量的燃烧室火焰筒异型掺混孔机构，其特征在于，包括：机匣和燃烧室火焰筒，所述机匣与所述燃烧室火焰筒的壁面形成环腔通道，所述燃烧室火焰筒下方壁面设置有至少一个冷却孔和至少一个掺混孔，所述掺混孔上方设置有底座；所述底座的上表面和下表面之间形成空心夹层，所述底座的上表面和下表面设置有通孔，所述通孔与所述掺混孔联通，所述空心夹层内设置有支持转动的扇形转盘，所述底座上表面设置有连杆孔；连杆穿过所述连杆孔与所述扇形转盘相连，所述连杆通过机匣上设置的穿孔伸出机匣外；伸出机匣外的所述连杆的端部与外部电机连接，在电机的作用下带动所述扇形转盘转动，以改变掺混孔的流通面积与形状。2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，伸出机匣外的所述连杆的端部连接旋转支杆的一端，旋转支杆的另一端与齿轮连接，所述齿轮与外部电机连接，在电机的作用下带动所述扇形转盘转动。3.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述通孔的直径与所述的掺混孔的直径相等，并且所述通孔位置与掺混孔位置相对应。4.根据权利要求1所述的机...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宁波，姚建朋，庞历瑶，郑洪涛，邓福泉，杨洪磊，杨仁，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：