[发明专利]燃烧室

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月11日提交的美国临时申请No.61/522412的优先权，所述美国临时申请的全部内容在此通过参考并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种燃料燃烧器，并且更具体地涉及一种用于气体涡轮发动机或加热装置的燃烧室，其基于燃烧空气或燃烧空气和燃料而传递离心力。

背景技术

气体涡轮机(还称为喷气发动机)是从燃烧气体的流动汲取能量的旋转式发动机。它们具有联接到下游涡轮的上游压缩机，在所述上游压缩机与所述下游涡轮之间具有燃烧腔室。气体涡轮机具有许多不同变型，但是它们全都使用相同的基本原理。

喷气式飞行器通常由涡轮喷气或涡扇发动机驱动。涡轮喷气发动机是通过下述方式工作的气体涡轮发动机：用入口和压缩机来将空气压缩、将燃料与压缩空气混合、使燃烧室中的混合物燃烧以及随后使热的高压气体穿过涡轮和喷嘴。压缩机是由涡轮驱动的，所述涡轮从穿过它的膨胀气体汲取能量。发动机将燃料中的能量转化成排出物中的动能，从而产生推力。由入口摄取的所有空气都穿过压缩机、燃烧室和涡轮。

涡扇发动机非常类似于涡轮喷气机，除了它还包含在压缩区段之前的扇形物。就像压缩机，扇形物也是由发动机的涡轮区段驱动的。不像涡轮喷气机，由扇形物加速的某些流旁通燃烧室并且通过喷嘴排出。旁通的流的速率较低，但是质量较高，从而使由扇形物产生的推力比由芯产生的推力更高效。涡扇机在次音速通常比涡轮喷气机更高效，但是它们具有更大的前部区域，所述更大的前部区域在较高速度生成更大的拖曳。

涡轮螺旋桨发动机是从热的排出喷气汲取功来使旋转轴转动的喷气发动机衍生物，所汲取的功随后用于使螺旋桨旋转从而产生另外的推力。涡轮螺旋桨发动机总体上具有比涡轮喷气机更好的性能或者具有另外的推力。涡轮螺旋桨发动机在低速(此时螺旋桨效率是高的)总体上具有比涡轮喷气机或涡扇机更好的性能，但是在高速时噪声越来越大并且效率越来越低。

涡轮轴发动机非常类似于涡轮螺旋桨发动机，不同之处在于排出物中的几乎所有能量都被引出来使旋转轴旋转。涡轮轴发动机用于固定的动力生成设备以及其他应用。

与气体涡轮发动机(尤其是在飞行器中)相关联的一个问题是灭火的可能性，这是在火焰在燃烧室内熄灭时发生的。灭火的原因中的一个是，燃烧室内的前部的火焰的不稳定。因为在飞行期间发动机故障显然是有问题的，所以构造一种气体涡轮发动机使得灭火的可能性降低将有利的。对于固定的动力生成系统，需要减少排放物(主要是NO_X)，以便满足更新、更严厉的清洁空气需求。

发明内容

本发明提供了可在喷气发动机和其他加热/燃烧应用中使用的一种新的并且改进的燃烧方法以及一种燃烧室或燃烧器。在示出的实施例中，所述燃烧室示出为将与包括压缩机部分和涡轮部分的类型的喷气发动机一起使用。

根据优选和示出的实施例中的一个，所述喷气发动机包括压缩机部分和涡轮部分。在这种一个优选和示出的实施例中，所述燃烧室包括具有中心轴线的纵向延伸管，所述纵向延伸管定位成接收由所述压缩机部分装载的空气。外部管具有外表面和内表面。内部管定位在所述外部管内并且包括相关联的外表面，所述外表面与所述外部管的内表面间隔开，从而限定可以是燃烧腔室的通道，在所述通道处燃料混合物可以至少部分燃烧。

在示出的实施例中，所述外部管包括流体导向结构，所述流体导向结构用于将由所述压缩机部分排放的空气的至少某些连通到燃烧腔室通道，所述燃烧腔室通道限定在所述外部管的内表面与所述内部管的外表面之间。所述流体导向结构将空气在从所述外部管的中心轴线偏置的方向上导向，从而导致空气围绕所述中心轴线的旋转。至少一个燃料供应构件将燃料直接或间接供应到所述燃烧腔室通道，以便在所述燃烧腔室通道中形成旋转的或涡旋的燃料空气混合物。

根据本发明，所述燃烧腔室通道中的所述旋转燃料混合物可以在所述燃烧腔室通道中被完全或部分燃烧。

在优选和示出的实施例中，所述内部管还包括相关联的流体导向结构，所述相关联的流体导向结构用于将它从所述压缩机部分接收的空气连通到所述燃烧腔室通道。所述相关联的流体导向结构将空气在也是从所述中心轴线偏置的方向上导向。