先进燃气轮机燃烧室扩压器

1.本发明涉及燃烧室扩压器技术领域，尤其涉及一种先进燃气轮机燃烧室扩压器。


背景技术：

2.现代高性能地面或船用燃气轮机为了追求高效率，则要求各部件追求最小化的总压损失。燃气轮机传统燃烧室的扩压器一般采用突扩形式，突扩扩压器前部为一个轴向长度较短的常规扩压器，在其内部空气速度降为原来60％，接着气流进行突扩，然后分别绕火焰筒头部进入环绕火焰筒的内外环腔。然而由于突扩扩压器角部大的回流区的存在，采用突扩扩压器的燃烧室存在较大的总压损失。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种先进燃气轮机燃烧室扩压器，旨在解决现有技术中突扩扩压器的燃烧室存在较大的总压损失的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明实施提供一种先进燃气轮机燃烧室扩压器，包括：
5.扩压器型面板外壁2、扩压器放气孔3、扩压器型面板内壁5、燃烧室机匣外壁21、燃烧室机匣内壁22、火焰筒头部6、燃烧室中环腔通道25、扩压器空气进口26、燃烧室外环腔通道27以及燃烧室内环腔通道28；
6.所述扩压器型面板外壁2和所述扩压器型面板内壁5上均开设有至少一个所述扩压器放气孔3；
7.所述扩压器型面板外壁2、所述扩压器型面板内壁5和所述火焰筒头部6限定所述燃烧室中环腔通道25，所述燃烧室中环腔通道25设置于所述扩压器空气进口26前；
8.所述燃烧室机匣外壁21和所述扩压器型面板外壁2限定所述燃烧室外环腔通道27，所述燃烧室外环腔通道27设置于所述燃烧室中环腔通道25上；
9.所述燃烧室机匣内壁22和所述扩压器型面板内壁5限定所述燃烧室内环腔通道28，所述燃烧室内环腔通道28设置于所述燃烧室中环腔通道25下。
10.在本发明一实施例中，所述扩压器型面板外壁2和所述扩压器型面板内壁5之间构成的扩张角4大于等于3
°
且小于等于25
°
。
11.在本发明一实施例中，所述扩压器型面板外壁2和所述扩压器型面板内壁5均沿所述燃烧室轴向开设有至少一排所述扩压器放气孔3。
12.在本发明一实施例中，所述扩压器放气孔3沿所述燃烧室周向布置。
13.在本发明一实施例中，所述火焰筒头部6上安装有旋流件，所述燃烧室中环腔通道25内的部分空气经过所述旋流件流入所述火焰筒。
14.在本发明一实施例中，所述扩压器空气进口安装法兰1和所述燃烧室进口法兰24采用连接螺栓螺母23连接。
15.根据本发明实施例提供的先进燃气轮机燃烧室扩压器，扩压器型面板外壁和扩压器型面板内壁上开设有扩压器放气孔，可以使得空气沿着流路放气，实现消除壁面附面层
增厚以及延迟流动分离，且放出的气可用于冷却和掺混气体，从而达到降低总压损失和减小燃料消耗量的效果。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1示意性示出了根据本发明实施例的先进燃气轮机燃烧室新型进口锥形扩压器的结构图。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
20.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
22.图1示意性示出了根据本发明实施例的先进燃气轮机燃烧室新型进口锥形扩压器的结构图。
23.结合图1，本发明的实施例提供了一种先进燃气轮机燃烧室扩压器，包括扩压器型面板外壁2、扩压器放气孔3、扩压器型面板内壁5、燃烧室机匣外壁21、燃烧室机匣内壁22、火焰筒头部6、燃烧室中环腔通道25、扩压器空气进口26、燃烧室外环腔通道27、燃烧室内环腔通道28、。
24.扩压器型面板外壁2和扩压器型面板内壁5上均开设有至少一个扩压器放气孔3。扩压器型面板外壁2和扩压器型面板内壁5上开设有扩压器放气孔3，可以使得空气沿着流路放气，实现消除壁面附面层增厚以及延迟流动分离的技术效果。可以理解的，本发明不对扩压器放气孔3的数量以及孔径进行限定，扩压器放气孔3的数量和孔径大小可以根据燃烧室环腔通道的空气需求量进行确定。
25.扩压器型面板外壁2、扩压器型面板内壁5和火焰筒头部6限定燃烧室中环腔通道
25，燃烧室中环腔通道25设置于扩压器空气进口26前。在一实现方式中，如图1所示，扩压器型面板外壁2的尾部与火焰筒头部6的一端焊接在一起，扩压器型面板内壁5的尾部与火焰筒头部6的另一端焊接在一起。
26.燃烧室机匣外壁21和扩压器型面板外壁2限定燃烧室外环腔通道27，燃烧室外环腔通道27设置于燃烧室中环腔通道25上。在一实现方式中，如图1所示，燃烧室机匣外壁21的头部与扩压器型面板外壁2的头部焊接在一起。
27.燃烧室机匣内壁22和扩压器型面板内壁5限定燃烧室内环腔通道28，燃烧室内环腔通道28设置于燃烧室中环腔通道25下。在一实现方式中，如图1所示，燃烧室机匣内壁22的头部与扩压器型面板内壁5的头部焊接在一起。
28.结合图1以及上述发明的内容可知，本实施例提供的先进燃气轮机燃烧室扩压器，其工作原理：空气经由扩压器空气进口26后分成三股，其中两股空气分别流入燃烧室外环腔通道27和燃烧室内环腔通道28，用作火焰筒的冷却气及掺混气，另一股空气经过火焰筒头部6流入火焰筒内腔。
29.在一实施例中，扩压器型面板外壁2和扩压器型面板内壁5之间构成的扩张角4大于等于3
°
且小于等于25
°
。使得燃烧室中环腔通道25呈缓锥形，空气进入燃烧室中环腔通道25后可以较平缓的通过扩压器放气孔3进入燃烧室外环腔通道27以及燃烧室内环腔通道28。
30.在一实施例中，扩压器型面板外壁2和扩压器型面板内壁5均沿燃烧室轴向开设有至少一排扩压器放气孔3。如图1所示，扩压器型面板外壁2和扩压器型面板内壁5上的扩压器放气孔3的数量均以两排为例，可以理解的，还可以是扩压器型面板外壁2上设置两排，扩压器型面板内壁5上设置三排，本发明对此不做限制。
31.在一实施例中，扩压器放气孔3沿所述燃烧室周向布置。
32.在一实施例中，所述火焰筒头部6上安装有旋流件，所述燃烧室中环腔通道25内的部分空气经过所述旋流件流入所述火焰筒。
33.在一实施例中，所述扩压器空气进口安装法兰1和所述燃烧室进口法兰24采用连接螺栓螺母23连接。
34.综上所述，本发明实施例提供的先进燃气轮机燃烧室扩压器，通过扩压器延伸到头部以及运用扩压器放气，可达到消除壁面附面层增厚和延迟扩压器内部流动的分离，且放出的气可用于冷却和掺混气体，从而达到降低总压损失和减小燃料消耗量的目标。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”“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，因此不能理解为对本发明的限制。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。可能导致本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状、尺寸、位置关系不反映真实大小、比例和实际位置关系。
36.类似地，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分到单个实施例、图或者对其描述中。参考术语“其他实施例”、“一些实施例”、“示例
″
、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一
个实施例或示例中。本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。
37.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种先进燃气轮机燃烧室扩压器，其特征在于，包括：扩压器型面板外壁(2)、扩压器放气孔(3)、扩压器型面板内壁(5)、燃烧室机匣外壁(21)、燃烧室机匣内壁(22)、火焰筒头部(6)、燃烧室中环腔通道(25)、扩压器空气进口(26)、燃烧室外环腔通道(27)以及燃烧室内环腔通道(28)；所述扩压器型面板外壁(2)和所述扩压器型面板内壁(5)上均开设有至少一个所述扩压器放气孔(3)；所述扩压器型面板外壁(2)、所述扩压器型面板内壁(5)和所述火焰筒头部(6)限定所述燃烧室中环腔通道(25)，所述燃烧室中环腔通道(25)设置于所述扩压器空气进口(26)前；所述燃烧室机匣外壁(21)和所述扩压器型面板外壁(2)限定所述燃烧室外环腔通道(27)，所述燃烧室外环腔通道(27)设置于所述燃烧室中环腔通道(25)上；所述燃烧室机匣内壁(22)和所述扩压器型面板内壁(5)限定所述燃烧室内环腔通道(28)，所述燃烧室内环腔通道(28)设置于所述燃烧室中环腔通道(25)下。2.根据权利要求1所述的先进燃气轮机燃烧室扩压器，其特征在于，所述扩压器型面板外壁(2)和所述扩压器型面板内壁(5)之间构成的扩张角(4)大于等于3
°
且小于等于25
°
。3.根据权利要求1所述的先进燃气轮机燃烧室扩压器，其特征在于，所述扩压器型面板外壁(2)和所述扩压器型面板内壁(5)均沿所述燃烧室轴向开设有至少一排所述扩压器放气孔(3)。4.根据权利要求1或3所述的先进燃气轮机燃烧室扩压器，其特征在于，所述扩压器放气孔(3)沿所述燃烧室周向布置。5.根据权利要求1所述的先进燃气轮机燃烧室扩压器，其特征在于，所述火焰筒头部(6)上安装有旋流件，所述燃烧室中环腔通道(25)内的部分空气经过所述旋流件流入所述火焰筒。6.根据权利要求1所述的先进燃气轮机燃烧室扩压器，其特征在于，所述扩压器空气进口安装法兰(1)和所述燃烧室进口法兰(24)采用连接螺栓螺母(23)连接。

技术总结
本发明提供了一种先进燃气轮机燃烧室扩压器，应用于燃烧室扩压器技术领域，包括：扩压器型面板外壁和扩压器型面板内壁上均开设有至少一个扩压器放气孔；扩压器型面板外壁、扩压器型面板内壁和火焰筒头部限定燃烧室中环腔通道，燃烧室中环腔通道设置于扩压器空气进口前；燃烧室机匣外壁和扩压器型面板外壁限定燃烧室外环腔通道，燃烧室外环腔通道设置于燃烧室中环腔通道上；燃烧室机匣内壁和扩压器型面板内壁限定燃烧室内环腔通道，燃烧室内环腔通道设置于燃烧室中环腔通道下，可达到降低总压损失和减小燃料消耗量的效果。压损失和减小燃料消耗量的效果。压损失和减小燃料消耗量的效果。


技术研发人员：曾青华 姚敏 谢鹏福 李子万
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/8/9