一種旋轉爆震燃氣輪的製造方法

2023-10-05 08:48:19 2

一種旋轉爆震燃氣輪的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種旋轉爆震燃氣輪機，包括從左至右依次連接的進氣道、擴壓段和儲氣室，壓氣機設置在進氣道的下遊；旋轉爆震燃燒室位於儲氣室的右端，旋轉爆震燃燒室的右端依次連接有摻混室、透平和排氣管，旋轉爆震燃燒室左端面環形等間距設置有多個噴嘴，在旋轉爆震燃燒室的周向均勻布置有六個火花塞；單個噴嘴上均設有空氣通道和燃料通道，儲氣室依次通過供氣管路和若干噴嘴的空氣通道與旋轉爆震燃燒室相聯通，摻混室通過放氣旁路與儲氣室相聯通；轉子設置於壓氣機與透平的中心，通過兩個軸承將燃氣輪機轉動部件壓氣機和透平與燃氣輪機靜止承力部件機匣相連接，轉子的一端從排氣管處引出。使用時，轉子的引出端通過變速器與發電機組件相連。
【專利說明】一種旋轉爆震燃氣輪機
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及一種燃氣輪機，特別涉及一種艦船和工業用旋轉爆震燃氣輪機。
【【背景技術】】
[0002]燃燒是燃氣輪機中燃料能量釋放必不可少的一個關鍵環節，燃燒有多種形式，按火焰自行傳播的特性和方式可分為緩燃和爆震燃燒兩類。緩燃燃燒是通過熱傳導使未燃混合氣溫度升高(或由於熱擴散及熱輻射作用將自由原子、自由基傳遞到未燃混合氣中產生鏈式反應)而引起的反應加速，從而使火焰前沿不斷向未燃混合氣體中推進，緩燃燃燒的火焰面通常被稱為緩燃波，由於受緩燃燃燒溫度傳遞方式的限制，緩燃波的傳播速度較低，一般約為幾米到十幾米每秒。與緩燃燃燒過程不同，爆震燃燒過程非常迅速，可產生超聲速燃燒波，即爆震波。爆震波的傳播是通過衝擊波對可爆震混合物逐層強烈衝擊壓縮作用使其發生高速化學反應來實現的，因此可認為爆震波是耦合化學反應的強激波。爆震波的傳播速度遠遠大於緩燃波的傳播速度，一般在103m/s量級。與緩燃燃燒相比，爆震燃燒具有自增壓、火焰傳播速度快、燃燒效率高、汙染物排放低等優點。
[0003]脈衝爆震燃燒是目前最為成熟的爆震燃燒技術，但從研究現狀來看，由於脈衝爆震燃燒採用間歇式的工作方式，需要多次點火起爆，並且工作頻率難以大幅提高，動力裝置的平均能量釋放率較小，導致工程應用受阻。與脈衝爆震燃燒相比，旋轉爆震燃燒只需要一次起爆，推進劑就可以連續爆震燃燒，解決了高頻率重複起爆的難題。另外與脈衝爆震燃燒的工作頻率相比，旋轉爆震燃燒在動力裝置內部的燃燒工作頻率非常高，燃燒室近似於準穩態工作狀態，更利於基於穩態來流假設條件設計的透平機械功率提取，使動力系統輸出功率更加穩定。
[0004]目前艦船和工業用燃氣輪機均採用緩燃等壓燃燒的方式釋放燃料熱量，其循環熱效率的提高需不斷增加透平前溫度，同時適當提高壓氣機壓比。基於等壓燃燒的燃氣輪機現主要面臨如下問題:1)採用貧燃預混低汙染燃燒技術導致燃燒室燃燒穩定區域窄，容易熄火；2)燃燒室控制系統複雜，且需頻繁進行燃燒調整；3)在現有的基礎上進一步提高壓氣機壓比，壓氣機的設計難度非常大；4)為了充分提取高溫、高壓燃氣中的能量，高壓比燃氣輪機在不增加透平級數的情況下需採用大焓降透平葉片設計技術，但大焓降透平葉片的能量損失問題一直未能得到很好的解決。
【
【發明內容】
】
[0005]本發明的目的在於解決現有艦船和工業用燃氣輪機所存在的燃燒室燃燒穩定區域窄、容易熄火、燃燒控制系統複雜以及需頻繁進行燃燒調整等問題，提出了一種旋轉爆震燃氣輪機。其所採用的燃燒室是一種基於爆震燃燒的新型燃燒室，結構簡單，燃燒火焰以超聲速傳播，燃料能量釋放速率快，燃燒效率高，不存在燃燒穩定性和熄火問題，不需對燃燒室進行燃燒調整試驗。且爆震燃燒過程具有自增壓特點，避免了高壓比壓氣機設計難題，同時可減少壓氣機級數，降低壓氣機耗功，增加燃氣輪機用於發電或驅動的軸功率輸出量，提高能源有效利用率。此外由於爆震燃燒近似於等容燃燒，從熱力循環角度分析，爆震循環動力裝置在性能上較等壓循環更有優勢。
[0006]為實現上述目的，本發明採用如下的技術方案:
[0007]—種旋轉爆震燃氣輪機，包括從左至右依次連接的進氣道、擴壓段和儲氣室，壓氣機設置在進氣道的下遊；旋轉爆震燃燒室位於儲氣室的右端，旋轉爆震燃燒室的右端依次連接有摻混室、透平和排氣管，旋轉爆震燃燒室左端面環形等間距設置有多個噴嘴，在旋轉爆震燃燒室的周向均勻布置有六個火花塞；單個噴嘴上均設有空氣通道和燃料通道，儲氣室依次通過供氣管路和若干噴嘴的空氣通道與旋轉爆震燃燒室相聯通，摻混室通過放氣旁路與儲氣室相聯通；轉子設置於壓氣機與透平的中心，通過兩個軸承將燃氣輪機轉動部件壓氣機和透平與燃氣輪機靜止承力部件機匣相連接，轉子的一端從排氣管處引出。
[0008]本發明進一步改進在於，轉子的引出端通過變速器與發電機組件相連接。
[0009]本發明進一步改進在於，在儲氣室的入口處設有導流葉片，導流葉片之間的氣流通路為擴張形通道。
[0010]本發明進一步改進在於，擴壓段為一擴張環形通道，壓氣機出口的亞音速氣流經擴張環形通道後減速增壓。
[0011]本發明進一步改進在於，儲氣室為一等截面環形腔體，其長徑比為0.1?0.2，體積為旋轉爆震燃燒室的8?10倍；摻混室為一收斂環形通道，冷卻空氣和高溫高壓爆震燃氣在摻混室內均勻摻混並增速降壓。
[0012]本發明進一步改進在於，供氣管路的末端為一半球形結構，並在該半球形結構上均勻設有多個分氣歧管，分氣歧管與噴嘴的空氣通道相連；供氣管路內設有空氣流量計和空氣流量調節閥。
[0013]本發明進一步改進在於，放氣旁路內設有控制其開關的電磁閥。
[0014]本發明進一步改進在於，噴嘴包括噴嘴主體和設置於噴嘴主體周向的噴嘴外環，噴嘴外環為一中空直圓筒結構，噴嘴主體是一圓柱型結構，其末端為半球弧面，且噴嘴外環能夠繞噴嘴中心軸沿周向旋轉，噴嘴主體與噴嘴外環的周向的對應位置上成90度間距的四個區域等間距各設置有三排噴嘴主體空氣孔和噴嘴外環空氣孔；燃料通道位於噴嘴主體的中心處，若干空氣通道周向布置於噴嘴主體的左端面，並與噴嘴主體內部的環形腔體空氣流路相連。
[0015]本發明進一步改進在於，旋轉爆震燃燒室為一等截面環形燃燒室，其包括燃燒室機匣和設置在其內的燃燒室火焰筒，燃燒室火焰筒通過環形噴射結構將其分為預混室和爆震室，六個火花塞周向均勻布置在爆震室靠近環形噴射結構的一端；I號起爆隔板室、II號起爆隔板室、III號起爆隔板室、IV號起爆隔板室、V號起爆隔板室以及VI號起爆隔板室沿周向均勻設置在燃燒室機匣和燃燒室火焰筒之間，可伸縮的I號起爆隔板、II號起爆隔板、III號起爆隔板、IV號起爆隔板、V號起爆隔板以及VI號起爆隔板將爆震室均勻分成六個環形區間，其中，I號起爆隔板、II號起爆隔板、III號起爆隔板、IV號起爆隔板、V號起爆隔板以及VI號起爆隔板分別與I號起爆隔板室、II號起爆隔板室、III號起爆隔板室、IV號起爆隔板室、V號起爆隔板室以及VI號起爆隔板室相對應；
[0016]多個噴嘴沿周向均勻布置在預混室頭部，通過噴嘴將燃燒室火焰筒固定在燃燒室機匣上，同時在燃燒室機匣和燃燒室火焰筒之間形成環形冷卻通道，其中，環形噴射結構為一密集型微小多孔環形隔板，其孔徑少於2mm。
[0017]本發明進一步改進在於，透平包括從左至右依次設置的第一級透平、第二級透平以及第三級透平，其中，第一級透平採用衝擊式透平，且無透平靜葉，第二級透平和第三級透平均採用反力式透平。
[0018]與現有艦船和工業用燃氣輪機相比，本發明旋轉爆震燃燒室，其結構簡單，為一等截面環形燃燒室，無需複雜的氣膜冷卻結構；由於旋轉爆震燃燒具有自增壓的優點，本發明採用旋轉爆震燃燒室替換傳統等壓燃燒室後，燃氣輪機可減小壓氣機級數，避開高壓比壓氣機的設計難題，同時可降低壓氣機壓縮功，增加透平輸出軸功率中用於發電或驅動做功的比例，進而提高燃氣輪機的循環熱效率；同時旋轉爆震燃燒火焰傳播速度快，一般在1Vs量級，燃燒室內可燃混合物在爆震燃燒波的作用下瞬間燃燒釋熱，燃燒效率高且不存在燃燒穩定性和容易熄火的問題，故可解決現有燃氣輪機中採用貧燃預混燃燒等低汙染燃燒技術後燃燒室燃燒穩定區域變窄和容易熄火等問題，進而可降低燃氣輪機的燃燒控制系統，且可省去現有燃氣輪機中對燃燒室進行燃燒調整的試驗工序；此外因爆震燃燒近似於等容燃燒，爆震循環動力裝置在性能上較等壓循環更有優勢。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0019]圖1是本發明旋轉爆震燃氣輪機整體構成圖；
[0020]圖2a是圖1所示的燃氣輪機的旋轉爆震燃燒室的結構簡圖，圖2b為圖2a的A-A向視圖；
[0021]圖3a是圖1所示的燃氣輪機的噴嘴結構簡圖，圖3b為圖3a的A-A向視圖；
[0022]圖4是圖3所示的噴嘴三維示圖；
[0023]圖5是本發明旋轉爆震燃燒室燃燒模式一啟動示意圖；
[0024]圖6是本發明旋轉爆震燃燒室燃燒模式二啟動示意圖；
[0025]圖7是本發明旋轉爆震燃燒室燃燒模式三啟動示意圖。
[0026]其中:1、進氣道；2、壓氣機；3、擴壓段；4、儲氣室；5、供氣管路；6、電磁閥；7、放氣旁路；8、旋轉爆震燃燒室；9、摻混室；10、透平；11、排氣管；12、氣體工質流路；13、變速器；14、發電機組件；15、軸承；16、分氣歧管；17、空氣流量計；18、噴嘴；19、空氣流量調節閥；20、導流葉片；21、轉子；22、I號起爆隔板室；23、I號起爆隔板；24、II號起爆隔板室；25、II號起爆隔板；26、火花塞；27、111號起爆隔板室；28、111號起爆隔板；29、IV號起爆隔板；30、IV號起爆隔板室；31、V號起爆隔板；32、V號起爆隔板室；33、環形噴射結構；34、VI號起爆隔板室；35、VI號起爆隔板；36、燃燒室機匣；37、燃燒室火焰筒；38、冷卻通道；39、爆震室；40、預混室；41、噴嘴外環；42、噴嘴外環空氣孔；43、噴嘴主體空氣孔；44、噴嘴主體；45、燃料噴射孔；46、氧化空氣噴射孔；47、空氣通道；48、燃料通道。
【【具體實施方式】】
[0027]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0028]參見圖1，本發明一種旋轉爆震燃氣輪機，包括從左至右依次連接的進氣道1、擴壓段3和儲氣室4，壓氣機2設置在進氣道I的下遊；旋轉爆震燃燒室8位於儲氣室4的右端，旋轉爆震燃燒室8的右端依次連接有摻混室9、透平10和排氣管11，旋轉爆震燃燒室8左端面環形等間距設置有多個噴嘴18，在旋轉爆震燃燒室8的周向均勻布置有六個火花塞
26;單個噴嘴上均設有空氣通道47和燃料通道48，儲氣室4依次通過供氣管路5和若干噴嘴18的空氣通道47與旋轉爆震燃燒室8相聯通，摻混室9通過放氣旁路7與儲氣室4相聯通；轉子21設置於壓氣機2與透平10的中心，通過兩個軸承15將燃氣輪機轉動部件壓氣機2和透平10與燃氣輪機靜止承力部件機匣相連接，轉子21的一端從排氣管11處引出。轉子21的引出端通過變速器13與發電機組件14相連接。本發明形成如圖1中箭頭所示通過它們的氣體工質流路12。
[0029]進一步地，由於旋轉爆震燃燒具有自增壓優勢，本發明中壓氣機2的級數較傳統燃氣輪機少，為2至3級；擴壓段3位於壓氣機2下遊，其為擴張形環形通道，壓氣機2出口的亞音速氣流經擴張環形通道後減速增壓；儲氣室4位於擴壓段3的下遊，其體積為旋轉爆震燃燒室的8?10倍，為縮短燃氣輪機整機的長度尺寸，儲氣室4設計成長徑比為0.1?
0.2的短環形腔體，為減小壓縮空氣的流動損失，在儲氣室4的入口安裝有導流葉片20，導流葉片20之間的氣流通路設計為擴張形通道；供氣管路5的末端為一半球弧面結構，並在其上設計有多個分氣歧管16，每個分氣歧管16與噴嘴18上的空氣通道47相連，同時在供氣管路上安裝有空氣流量計17和空氣流量調節閥19，可對空氣流量大小進行精確控制並實現壓縮空氣的實時分配，以滿足不同負荷下燃氣輪機各種工作模式的空氣流量要求；在儲氣室4右側環形空間靠近邊緣位置處沿周向均勻設計有放氣旁路7，放氣旁路7直接連通儲氣室4和慘混室9，通過放氣芳路7上的電磁閥6控制放氣芳路的開關。
[0030]環形旋轉爆震燃燒室8位於燃氣輪機儲氣室4的下遊，圖2a和圖2b是旋轉爆震燃燒8室的結構簡圖，其為一等截面環形燃燒室，包括燃燒室機匣36和設置在其內的燃燒室火焰筒37，燃燒室火焰筒37通過環形噴射結構33將其分為預混室40和爆震室39，六個火花塞26周向均勻布置在爆震室39靠近環形噴射結構33的一端；I號起爆隔板室22、II號起爆隔板室24、111號起爆隔板室27、IV號起爆隔板室30、V號起爆隔板室32以及VI號起爆隔板室34沿周向均勻設置在燃燒室機匣36和燃燒室火焰筒37之間，可伸縮的I號起爆隔板23、II號起爆隔板25、111號起爆隔板28、IV號起爆隔板29、V號起爆隔板31以及VI號起爆隔板35將爆震室39均勻分成六個環形區間，其中，I號起爆隔板23、II號起爆隔板25、III號起爆隔板28、IV號起爆隔板29、V號起爆隔板31以及VI號起爆隔板35分別與I號起爆隔板室22、II號起爆隔板室24、III號起爆隔板室27、IV號起爆隔板室30、V號起爆隔板室32以及VI號起爆隔板室34相對應；多個噴嘴18沿周向均勻布置在預混室39頭部，通過噴嘴18將燃燒室火焰筒37固定在燃燒室機匣36上，同時在燃燒室機匣36和燃燒室火焰筒37之間形成環形冷卻通道38，其中，環形噴射結構33為一密集型微小多孔環形隔板，其孔徑少於2_。工作時，冷卻空氣經噴嘴18進入冷卻通道38對燃燒室火焰筒37進行冷卻，燃料和氧化空氣先經預混室40充分混合後再由環形噴射結構33高速噴入爆震室，可防止爆震燃燒壓力波回傳入燃料供給噴嘴18。
[0031]其中，旋轉爆震燃燒室8可有四種燃燒模式。
[0032]圖5為燃燒室燃燒模式一啟動示意圖，燃燒室啟動時，II號起爆隔板25通過作動機構從II號起爆隔板室24置入爆震室39內，可燃反應物通過燃燒室頭部周向布置的多個噴嘴18噴入預混室後再經環形噴射結構33噴注到環形爆震室39，由II號起爆隔板室24左側的火花塞26點火，在II號起爆隔板25左側形成燃燒波，燃燒波沿環形室周向傳播並逐漸發展為爆震波，爆震波沿環形爆震室逆時針傳播，待爆震波第一次即將通過II號起爆隔板25時，由作動機構將II號起爆隔板25送回II號起爆隔板室24內，防止爆震波被起爆隔板阻止。在爆震波傳播過程中，由於爆震波峰面處的壓力較高，高於反應物的噴注總壓，使得爆震峰面處沒有新的燃料噴入，但爆震波過後的一段環形空間由於排氣過程的進行，壓力已降到燃料噴注總壓以下，新鮮的反應物開始再次噴入到環形爆震室，完成爆震波下一循環的燃料補給，這樣在爆震室39頭部形成一個沿逆時針方向高速旋轉的穩定爆震燃燒波。
[0033]圖6是燃燒室燃燒模式二啟動示意圖，燃燒室啟動時，II號起爆隔板25和V號起爆隔板31通過作動機構分別從II號起爆隔板室24和V號起爆隔板室32置入爆震室39內，由II號起爆隔板室24和V號起爆隔板室32左側的火花塞點火，在II號起爆隔板25和V號起爆隔板31左側形成兩道燃燒波，然後沿逆時針方向傳播並逐漸發展為兩道爆震波，待爆震波第一次將通過II號起爆隔板25和V號起爆隔板31時，通過作動機構提前將II號起爆隔板25和V號起爆隔板31送回II號起爆隔板室24和V號起爆隔板室32，最終在爆震室39頭部形成兩道沿逆時針方向高速旋轉的穩定爆震燃燒波。
[0034]圖7是燃燒室燃燒模式三啟動不意圖，燃燒室啟動時，II號、IV號和VI號起爆隔板通過作動機構分別從II號、IV號和VI號起爆隔板室置入爆震室39內，由II號、IV號和VI號起爆隔板室左側的火花塞點火，在II號、IV號和VI號起爆隔板左側形成三道燃燒波，然後沿逆時針方向傳播並逐漸發展為三道爆震波，待爆震波第一次將通過II號、IV號和VI號起爆隔板時，通過作動機構提前將II號、IV號和VI號起爆隔板分別送回II號、IV號和VI號起爆隔板室，最終在爆震室39頭部形成三道沿逆時針方向高速旋轉的穩定爆震燃燒波。
[0035]燃燒室燃燒模式四見圖2a和圖2b，燃燒室啟動時，I號?VI號起爆隔板通過作動機構全部被置入爆震室39內，由I號?VI號起爆隔板室左側的火花塞點火,在I號?VI號起爆隔板左側形成六道燃燒波，然後沿逆時針方向傳播並逐漸發展為六道爆震波，待爆震波第一次將通過I號?VI號起爆隔板時，通過作動機構提前將I號?VI號起爆隔板全部送回I號?VI號起爆隔板室，最終在爆震室39頭部形成六道沿逆時針方向高速旋轉的穩定爆震燃燒波。
[0036]圖3a、和圖3b是本發明噴嘴的結構簡圖，圖4是圖3所示的噴嘴三維示圖，噴嘴包括噴嘴外環41和噴嘴主體44。噴嘴外環41為一中空直圓筒結構，噴嘴主體44是一圓柱型結構，其末端設計成半球弧面，半球弧面上開設有燃料噴射孔45和氧化空氣噴射孔46。噴嘴外環41直接套在噴嘴主體44上，噴嘴外環41可沿周向自由旋轉。分別在噴嘴外環41和噴嘴主體44管壁周向成90度間距的四個區域等間距各設置有三排噴嘴外環空氣孔42和噴嘴主體空氣孔43，在噴嘴主體44的中心設計有燃料通道48，在噴嘴主體44的頭部周向等間距設計有空氣通道47，空氣通道47在噴嘴主體44內為一環形通道。在燃氣輪機工作過程中，可通過旋轉噴嘴外環41調節噴嘴外環空氣孔41和噴嘴主體空氣孔43的錯位程度，進而實時精確控制參與燃燒室冷卻和氧化燃燒的空氣比例。
[0037]摻混室9位於旋轉爆震燃燒室下遊，其為一收斂型環形通道，從爆震室39噴出的高溫燃氣和從燃燒室冷卻通道38及放氣旁路7排出的低溫空氣進行摻混，並通過收斂型環形通道逐漸加速。透平10位於摻混室9下遊，透平10包括從左至右依次設置的第一級透平、第二級透平以及第三級透平，其中，第一級透平採用衝擊式透平，且無透平靜葉，只通過改變高速旋轉燃氣的流動方向來提取燃氣動能，第二級透平和第三級透平均採用反力式透平，其與現有燃氣輪機透平結構相同。工作時，從旋轉爆震燃燒室排出的高溫高壓燃氣具有較高的周向旋轉速度，第一級採用衝擊式透平設計有利於燃氣的能量提取，燃氣經衝擊式透平後只改變其流動方向而不膨脹加速，然後再在第二、第三級反力式透平內進一步膨脹做功，可提高旋轉爆震燃氣的能量利用率。
[0038]排氣管11置於透平10下遊，與現有燃氣輪機排氣管結構相同；發電機組件14通過變速器13與燃氣輪機轉子21相連，變速器13和發電機組件14與傳統技術相同。
[0039]為了對本發明進一步了解，現對其工作過程做一說明:
[0040]首先由啟動機帶動壓氣機2旋轉，外界空氣經進氣道I進入燃氣輪機，被壓氣機2壓縮升壓後經擴壓段3流入儲氣室4，因擴壓段3為擴張型通道，壓縮空氣經擴壓段3後速度降低壓力升高，儲氣室4入口的導流葉片20對空氣具有導流作用，可防止空氣在轉彎處產生渦流而產生額外的流動損失，導流葉片20之間的通道設計成擴張型，擴壓段3出口的空氣經導流葉片20後將進一步減速增壓。儲氣室4內的壓縮空氣經供氣管路5末端的分氣歧管16進入噴嘴18的空氣通道47，燃燒室冷卻空氣經噴嘴主體空氣孔43和噴嘴外環空氣孔42後進入由燃燒室機匣36與燃燒室火焰筒37所形成的環形冷卻通道38，燃燒氧化空氣經噴嘴末端半球弧面上的氧化空氣孔46噴入預混室40，當燃氣輪機在不同負荷模式下工作時，可通過供氣管路5上的空氣流量調節閥19和空氣流量計17精確控制燃燒室的空氣流量，通過旋轉噴嘴外環41可控制噴嘴外環空氣孔42和噴嘴主體空氣孔43的錯位程度，實現不同工作模式下燃燒室對冷卻空氣和氧化空氣的分配比例要求。通過爆震室39頭部的火花塞26點燃火花塞周圍的燃料，並形成高速旋轉的周向爆震波，燃料在爆震室39內以旋轉爆震燃燒方式快速燃燒釋熱，並從燃燒室出口高速排出，然後在摻混室9內與冷卻通道38流出的冷卻空氣進行摻混，由於摻混室9設計成收斂型，混合燃氣經摻混室9後流速增加壓力下降。加速後的摻混燃氣高速噴入透平10，由於燃氣具有較大的周向旋轉速度，故透平第一級無需導流靜葉，燃氣直接進入第一級衝擊式透平動葉，經衝擊式透平動葉後燃氣流動方向被改變，同時將能量以軸功率的形式輸出給透平，從衝擊式透平動葉排出的燃氣再在第二和第三級反力式透平內通過膨脹的方式做功，透平最終將從燃氣中所提取的總能量以軸功率的形式輸出給壓氣機2和發電機組件14，做功完的燃氣經排氣管11排出。待壓氣機2從透平10所獲得的軸功率大於壓氣機壓縮空氣所需功率時，將啟動機與壓氣機脫開，實現燃氣輪機以旋轉爆震燃燒模式發電，在工作過程中，當儲氣室4壓力達到放氣壓力時，放氣旁路7上的開關型電磁閥6將自動打開，壓縮空氣通過放氣旁路7可直接排出至摻混室9。
【權利要求】
1.一種旋轉爆震燃氣輪機，其特徵在於，包括從左至右依次連接的進氣道(I)、擴壓段(3)和儲氣室(4)，壓氣機(2)設置在進氣道(I)的下遊；旋轉爆震燃燒室(8)位於儲氣室(4)的右端，旋轉爆震燃燒室(8)的右端依次連接有摻混室(9)、透平(10)和排氣管(11)，旋轉爆震燃燒室(8)左端面環形等間距設置有多個噴嘴(18)，在旋轉爆震燃燒室(8)的周向均勻布置有六個火花塞(26);單個噴嘴上均設有空氣通道(47)和燃料通道(48)，儲氣室(4)依次通過供氣管路(5)和若干噴嘴(18)的空氣通道(47)與旋轉爆震燃燒室(8)相聯通，摻混室(9)通過放氣旁路(7)與儲氣室(4)相聯通；轉子(21)設置於壓氣機(2)與透平(10)的中心，通過兩個軸承(15)將燃氣輪機轉動部件壓氣機(2)和透平(10)與燃氣輪機靜止承力部件機匣相連接，轉子(21)的一端從排氣管(11)處引出。
2.根據權利要求1所述的一種旋轉爆震燃氣輪機，其特徵在於，轉子(21)的引出端通過變速器(13)與發電機組件(14)相連接。
3.根據權利要求1所述的一種旋轉爆震燃氣輪機，其特徵在於，在儲氣室(4)的入口處設有導流葉片(20)，導流葉片(20)之間的氣流通路為擴張形通道。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的一種旋轉爆震燃氣輪機，其特徵在於，擴壓段(3)為一擴張環形通道，壓氣機(2)出口的亞音速氣流經擴張環形通道後減速增壓。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的一種旋轉爆震燃氣輪機，其特徵在於，儲氣室(4)為一等截面環形腔體，其長徑比為0.1?0.2，體積為旋轉爆震燃燒室(8)的8?10倍；摻混室(9)為一收斂環形通道，冷卻空氣和高溫高壓爆震燃氣在摻混室(9)內均勻摻混並增速降壓。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的一種旋轉爆震燃氣輪機，其特徵在於，供氣管路(5)的末端為一半球形結構，並在該半球形結構上均勻設有多個分氣歧管(16),分氣歧管(16)與噴嘴(18)的空氣通道(47)相連；供氣管路(5)內設有空氣流量計(17)和空氣流量調節閥(19)。
7.根據權利要求1至3中任一項所述的一種旋轉爆震燃氣輪機，其特徵在於，放氣旁路(7)內設有控制其開關的電磁閥(6)。
8.根據權利要求1至3中任一項所述的一種旋轉爆震燃氣輪機，其特徵在於，噴嘴(18)包括噴嘴主體(44)和設置於噴嘴主體(44)周向的噴嘴外環(41)，噴嘴外環(41)為一中空直圓筒結構，噴嘴主體(44)是一圓柱型結構，其末端為半球弧面，且噴嘴外環(41)能夠繞噴嘴中心軸沿周向旋轉，噴嘴主體(44)與噴嘴外環(41)的周向的對應位置上成90度間距的四個區域等間距各設置有三排噴嘴主體空氣孔(43)和噴嘴外環空氣孔(42);燃料通道(48)位於噴嘴主體(44)的中心處，若干空氣通道(47)周向布置於噴嘴主體(44)的左端面，並與噴嘴主體(44)內部的環形腔體空氣流路相連。
9.根據權利要求1至3中任一項所述的一種旋轉爆震燃氣輪機，其特徵在於，旋轉爆震燃燒室(8)為一等截面環形燃燒室，其包括燃燒室機匣(36)和設置在其內的燃燒室火焰筒(37)，燃燒室火焰筒(37)通過環形噴射結構(33)將其分為預混室(40)和爆震室(39)，六個火花塞(26)周向均勻布置在爆震室(39)靠近環形噴射結構(33)的一端；I號起爆隔板室(22)、11號起爆隔板室(24)、111號起爆隔板室(27)、IV號起爆隔板室(30)、V號起爆隔板室(32)以及VI號起爆隔板室(34)沿周向均勻設置在燃燒室機匣(36)和燃燒室火焰筒(37)之間，可伸縮的I號起爆隔板(23)、II號起爆隔板(25)、111號起爆隔板(28)、IV號起爆隔板(29)、V號起爆隔板(31)以及VI號起爆隔板(35)將爆震室(39)均勻分成六個環形區間，其中，I號起爆隔板(23)、II號起爆隔板(25)、111號起爆隔板(28)、IV號起爆隔板(29)、V號起爆隔板(31)以及VI號起爆隔板(35)分別與I號起爆隔板室(22)、II號起爆隔板室(24)、111號起爆隔板室(27)、IV號起爆隔板室(30)、V號起爆隔板室(32)以及VI號起爆隔板室(34)相對應；多個噴嘴(18)沿周向均勻布置在預混室(39)頭部，通過噴嘴(18)將燃燒室火焰筒(37)固定在燃燒室機匣(36)上，同時在燃燒室機匣(36)和燃燒室火焰筒(37)之間形成環形冷卻通道(38)，其中，環形噴射結構(33)為一密集型微小多孔環形隔板，其孔徑少於2mm ο
10.根據權利要求1至3中任一項所述的一種旋轉爆震燃氣輪機，其特徵在於，透平(10)包括從左至右依次設置的第一級透平、第二級透平以及第三級透平，其中，第一級透平採用衝擊式透平，且無透平靜葉，第二級透平和第三級透平均採用反力式透平。
【文檔編號】F23R7/00GK104153884SQ201410384377
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月6日 優先權日:2014年8月6日
【發明者】李曉豐, 肖俊峰, 王峰, 段靜瑤 申請人:西安熱工研究院有限公司