一种用于燃气轮机燃烧室的点火器的制作方法

1.本实用新型属于燃气轮机燃烧室的引燃或火焰点火技术领域，具体涉及一种用于燃气轮机燃烧室的点火器。


背景技术：

2.燃气轮机是一种将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，被广泛应用于航空航天器中。燃气轮机的工作过程是：压气机连续地从大气中吸入空气并对空气进行压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与燃烧室中喷入的燃料混合后燃烧，进而成为高温燃气，随即高温燃气流入到燃气涡轮处膨胀做功，并高温燃气推动涡轮带着压气机一起旋转。
3.燃气轮机自问世以来，由于其具有功率大、体积小、启动快、工作稳定以及可使用多种燃料等优点，获得国内外的广泛认可，同时国内外众多科技工作者也对其开展了大量的研究工作，并在较短时间内已经取得了跨越式的发展，在航空、船舶等动力机械领域以及电力、化工等工业领域都得到了广泛应用。在燃气轮机方面的技术水平的优劣也同时反映了一个国家科学技术水平和军事实力的高低。
4.此外，随着近年来环境污染的日益恶化，全球对于污染物的排放格外关注，人们的环保观念和意识不断增强，世界各国不断推出越来越严格的污染物排放标准。为解决由燃烧带来的污染物排放高的问题，国内外专家致力于研究新的燃烧方式，以降低nox、uhc等污染物的排放量；目前燃烧室常采用贫燃预混燃烧技术，以降低燃烧温度、提高燃烧效率，进而达到降低污染物排放的目的。火焰筒头部设计朝贫油方向发展，头部空气流量增加的同时，火焰筒内气流平均速度加大，使得燃烧室的点火部位气流流速加快，进而使得燃烧室的点火性能恶化，点火难度增加。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中在燃气轮机燃烧室贫油条件下点火难度大的技术问题，本方案提供了一种用于燃气轮机燃烧室的点火器，该点火器能够向燃烧室喷出火焰，利用火焰点燃燃烧室中的燃料和空气的混合物。
6.本实用新型所采用的技术方案为：
7.一种用于燃气轮机燃烧室的点火器，包括：
8.点火器壳体，在所述点火器壳体内设置有点火室；
9.燃料喷头，连接在所述点火器壳体上，所述燃料喷头的燃料喷嘴呈管状并伸入点火室内；燃料喷嘴的出口端延伸至点火室的出口处；在燃料喷嘴出口端后侧的管壁上设置有分流孔，燃料能够从分流孔处扩散至点火室内；
10.点火电嘴，连接在所述点火器壳体上，且其点火部伸入点火室内，以使点火室中的燃料和其出口处的燃料能够先后引燃。
11.可选的：分流孔具有一个或多个，且至少一个分流孔可与点火电嘴的点火部斜向相对，以将燃料斜向扩散至点火电嘴的点火部处。
12.可选的：在点火室的外侧壁处设置有进气通道，所述进气通道逆向于点火室中的火焰方向设置，并用于将空气引入点火室中。
13.可选的：所述点火器壳体包括有点火室壳体和机匣，所述点火室壳体的下部设置有罩状部，所述罩状部嵌入在机匣内，且罩状部内侧的空间作为所述点火室或者作为点火室的一部分。
14.可选的：所述点火电嘴和燃料喷头均斜向插接在点火室壳体上。
15.可选的：所述机匣包括有衬套部和管状部，衬套部呈套筒状，管状部连接在衬套部的底部并与点火室连通，所述管状部的端部与点火室的出口正对。
16.可选的：在衬套部的内底面上设置有安装槽，罩状部的下沿能够嵌设到该安装槽内，
17.可选的：在点火器壳体内设置有进气通道，该进气通道沿点火室的外侧壁设置，且其气流方向逆向于点火室中的火焰方向，进气通道连通于点火室与外部环境之间。
18.可选的：在衬套部下沿处连接有挡板，且该挡板向管状部延伸；所述进气通道包括位于挡板与管状部之间的间隙、设置于衬套部底面上的进气孔、衬套部与罩状部之间的间隙和设置于罩状部上的通气口。
19.可选的：进气通道的通气口对分流孔斜向相对，使分流孔喷出的燃料与空气对冲混合后能够到达点火电嘴的点火部处。
20.本实用新型的有益效果为：
21.1.由于目前对低排放的要求，燃烧室头部为贫燃头部，头部的空燃比较大，火焰筒内平均气流流速较高，若采用直接点火方式，需要能量很高的点火器，且点火范围较窄；而本实用新型采用的点火器是一种间接点火方式，即是先利用电火花点燃点火室，然后利用点火室的火焰点燃燃烧室的方式，而不是直接使用点火电嘴点燃燃烧室，从而能够在燃烧室处于贫油状态时，也能够成功点燃燃烧室，该方式中只需要使用小能量的点火点嘴即可，而无需采用高能量的点火点嘴；
22.2.本方案中，由于点火点嘴不直接点燃火焰筒内的空气与燃气的混合气，在点火器内具有单独的燃气注入通道，因此其点火性能不受火焰筒内混合气体的流速、空燃比等状态的影响；当燃烧室的空燃比或者流速发生变化时，点火器的出口处始终能够产生火焰用以点燃燃烧室；
23.3.本方案中的该点火器应用于以可燃气体为燃料的燃气轮机，点火室点火器和燃烧室的所燃烧的燃料一致，不需要额外为点火器提供单独的燃料供应系统；因此，在对低排放标准的要求下，不会因为燃料不同而影响整个燃气轮机的总体设计；
24.4.在引火点燃燃烧室的时候，该点火器在点火室中燃烧并产生了高热量、大能量的火焰，并从点火室的出口处喷入燃烧室中，所产生的火舌进入火焰筒内能快速稳定的点燃火焰筒内混合气，从而使得点火启动更加迅速，同时点火器的整体点火范围更宽。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
26.图1是本方案中用于燃气轮机燃烧室的点火器的剖面结构图；
27.图2是本方案中用于燃气轮机燃烧室的点火器的整体结构示意图；
28.图3是本方案中点火器的点火室壳体结构示意图；
29.图4是本方案中点火器的机匣结构示意图。
30.图中：1
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机匣；11
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衬套部；12
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斜向挡板；13
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水平挡板；14
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安装槽；15
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管状部；16
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第二螺栓孔；17
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定位梢孔；18
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进气孔：2
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定位梢；3
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点火室壳体；31
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电嘴安装座；311
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内螺纹；312
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支板；313
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第一保险孔；32
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第一螺栓孔；33
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喷头安装座；331
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螺纹孔；332
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喷嘴安装孔；34
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点火室出口；35
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通气口；36
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罩状部；4
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燃料喷头；41
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连接柄部；42
‑‑
燃料进口；43
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分流孔；44
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燃料出口；45
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燃料喷嘴；5
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机匣连接螺栓；6
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点火电嘴；61
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电嘴接头；62
‑
第二保险孔；63
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外螺纹；64
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点火部；7
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锁片；8
‑
喷嘴安装螺栓。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
32.实施例1
33.如图1
‑
2所示，本实施例设计了一种用于燃气轮机燃烧室的点火器，包括点火器壳体、燃料喷头4和点火电嘴6等结构。
34.在点火器壳体内设置有点火室；点火室的出口朝向燃气轮机的燃烧室，使得点火室中的燃料被点燃后能够通过该点火室出口34将火焰喷入到燃烧室中，从而使得利用点火室中的火焰点燃燃烧室。
35.燃料喷头4固定连接在所述点火器壳体上，该燃料喷头4包括有燃料喷嘴45，该燃料喷嘴45呈管状并伸入到点火室内；燃料喷嘴45的出口端作为燃料出口44延伸至点火室的出口处；该燃料喷嘴45的燃料出口44能够呈收敛状，即是可以使燃料喷嘴45的内径沿燃料的输输送方向逐渐变小；可以将燃料喷嘴45的内径设置为一大一小的两段，而燃料出口44位于燃料喷嘴45内径较小的一段处。
36.在燃料喷嘴45中部的管壁上设置有分流孔43，并且分流孔43可以设置一个或多个，当分流孔43只有一个时，可以使得该分流孔43朝向点火电嘴6的点火部64；使得点火部64能够更快的点燃被分流孔43处扩散出来的燃料；而当分流孔43设置有多个时，各个分流孔43可以沿管壁的周向均匀分布，使得从分流孔43处喷射出来的燃料能够均匀布满整个点火室，并且，可以设置其中一个分流孔43朝向点火电嘴6的点火部64；同时，由于燃料喷嘴45的燃料出口44呈收敛状，可以根据设计时燃料出口44的收敛程度，调节分流孔43处燃料的喷射速度。
37.点火电嘴6固定安装连接在点火器壳体上，点火电嘴6的点火部64伸入到点火室内的侧壁处，该点火部64的部位位于燃料出口44相对的一侧，当点火部64产生火花时，能够使得点火室中的从分流孔43扩散出来的燃料被先一步被点燃，然后被点燃的火焰向点火室出口34燃烧，而燃料出口44喷出的燃料在点火室出口34处被点燃，由于该处的燃料更多，从而
能够在点火室出口34处产生火舌，火舌被喷入到燃烧室内点燃燃烧室，从而使得点火器本身的点火性能不受火焰筒内混合气体的流速、空燃比等状态的影响。
38.实施例2
39.如图1
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2所示，本实施例设计了一种用于燃气轮机燃烧室的点火器，包括点火器壳体、燃料喷头4和点火电嘴6等结构。
40.点火器壳体内设置有点火室，且该点火器壳体包括有点火器壳体包括有点火室壳体3和机匣1两个部分，并且在点火器壳体内，点火室壳体3和机匣1能够通过机匣1螺栓相互连接固定。
41.点火室壳体3包括有呈盖状的壳体主体和连接在该壳体主体下部的罩状部36，该罩状部36朝下开口，在罩状部36的周向侧壁上设置有多个通气口35；罩状部36内侧的空间能够作为点火器主体的点火室或者作为点火室的一部分。壳体主体的周沿处设置有若干第一螺栓孔32，使得该壳体主体的周沿呈法兰结构状，壳体主体可以通过该法兰结构连接到机匣1上。在壳体主体上部的中心处设置有电嘴安装座31；电嘴安装座31可以呈圆管状，位于电嘴安装座31内部的孔能够连通到罩状部36的内侧，同时该电嘴安装座31的内侧壁上可以设置内螺纹311，该电嘴安装座31用于安装固定点火电嘴6；电嘴安装座31远离壳体主体一端的口沿外侧设置有支板312，所有的支板312均径向向外伸出状，在每个支板312上均可以设置一个或者多个第一保险孔313；点火电嘴6所连接电路的保险丝可以安装到该第一保险孔313内。在壳体主体上部的中心处还设置有喷头安装座33；该喷头安装座33呈凸起于壳体主体的凸台状，该凸台的中部设置有喷嘴安装孔332，在该喷嘴安装孔332两侧处设置有螺纹孔331，当燃料喷头4安装到该喷头安装座33处时，可以通过两个喷嘴安装螺栓8将燃料喷头4固定到喷头安装座33处；两个喷嘴安装螺栓8分别连接到对应的螺纹孔331中。
42.机匣1包括有衬套部11和管状部15，衬套部11呈套筒状，该套筒状的末端可以作为喷口，直径为8.5mm，套筒状末端的喷口伸入燃烧室或火焰筒中，起到火焰导向作用，管状部15一体连接在衬套部11的底部，管状部15用于与点火室连通，管状部15靠近衬套部11一侧的端部与点火室的出口正对；衬套部11的底部呈漏斗状，并且该漏斗状的结构与管状部15的端部正对并连通；在该漏斗状上部口沿的外侧设置有安装槽14，安装槽14呈环形，且该安装槽14用于点火室壳体3的罩状部36的下沿嵌入并密封；而在该安装槽14的径向外侧分布有多个进气孔18，该进气孔18为连通衬套部11内外两侧的通孔。衬套部11的上沿处径向向外延伸，并且该延伸的部分与壳体主体的法兰结构相应对，在该延伸部分的周向上均布有多个第二螺栓孔16，各个第二螺栓孔16对第一螺栓孔32一一对应并能够通过机匣连接螺栓5相互连接，该第二螺栓孔16可以是带螺纹的孔；在实际制造中，第二螺栓孔16可以采用的直径为4.25mm，第二螺栓孔16和第一螺栓孔32的数量为10个；在该延伸部分处还可以设置一个或多个定位梢2孔17，该定位梢2孔17用于点火室壳体3和机匣1之间的对位和定位。在衬套部11的下沿处设置有挡板，挡板分为斜向挡板12和水平挡板13，挡板的一侧与衬套部11的下沿相连，挡板的另一侧向管状部15延伸，在挡板与管状部15之间能够形成用于通气的间隙。
43.当点火室壳体3和机匣1相连后；通过机匣连接螺栓5进行固定连接；然后燃料喷头4可以固定连接到点火室壳体3的喷头安装座33处，且燃料喷头4包括有燃料喷嘴45、连接柄部41和燃料进口42；连接柄部41位于燃料喷嘴45的柄部并用于安装固定，在燃料进口42位
于连接柄部41的尾部并用于连通燃料供应通道，该燃料喷嘴45穿过喷头安装座33处的喷嘴安装孔332并伸入到点火室内；该燃料喷嘴45呈管状，该燃料喷嘴45的出口端延伸至点火室的出口处，并在燃料喷嘴45中部的管壁上设置有分流孔43，燃料能够从分流孔43处扩散至点火室内。分流孔43具有一个或多个，比如为四个分流孔43，且至少一个分流孔43可与点火电嘴6的点火部64斜向相对，以将燃料斜向喷射至点火电嘴6的点火部64处，分流孔43处的燃料喷射至整个点火室中。进气通道的通气口35对分流孔43斜向相对，使分流孔43喷出的燃料的喷射与空气混合，燃料与空气的混合物能够充满整个点火室。点火电嘴6可以固定连接在所述点火器壳体上的电嘴安装座31处，点火部64伸入点火室内。点火电嘴6可以包括电嘴接头61，在电嘴接头61的尾部连电，在电嘴接头61上设置有用于保险丝安装的第二保险孔62，在电嘴接头61上还设置有外螺纹63用以连接电嘴安装座31上的内螺纹311；点火部64位于电嘴接头61的前端。喷嘴安装螺栓8与喷头安装座33连接处设置了锁片7用于提高连接的牢固性。
44.在点火器壳体上形成了用于空气进入的进气通道，该进气通道迂回弯折，并先后包括位于挡板与管状部15之间的间隙、设置于衬套部11底面上的进气孔18、衬套部11与罩状部36之间的间隙和设置于罩状部36上的通气口35。该进气通道沿点火室和管状部15的外侧壁设置，且其气流方向逆向于点火室中的火焰方向，进气通道连通于点火室与外部环境之间，当空气通过该进气通道向点火室中加入空气时，空气能够被点火室的温度加热。挡板与和衬套部11之间形成进气槽，进气槽的面积远大于进气孔18的面积，从而起到了限制进入点火室空气流量的作用，同时罩状部36上的通气口35的面积远大于进气孔18，从而使得进入点火室内的空气流速大大被降低，使得燃料与空气的混合气速度较小，使得分流孔43处燃料的扩散现象更加明显，进而方便于点火电嘴6的点火。燃料通过燃料喷嘴45供入点火室过程中，一部分燃料从分流孔43处喷出并向点火室扩散，点火后燃料在点火室内初步燃烧，形成小火焰，在该小火焰通过燃烧至燃料出口44处时，自燃料出口44喷出的另一部分燃料被小火焰点燃，从而形成一股具有高能量、大热量的火舌，火舌作为整个燃烧室的点火源从管状部15喷出。
45.在点火器进行点火时候，可以将点火器安装在燃烧室机匣上，先利用点火电嘴6通电产生的火花点燃其点火室，然后利用点火室的火焰引燃燃烧室的方式，从而在燃烧室处于贫油状态时，也能够点燃燃烧室，该方式中只需要使用小能量点火点嘴即可，而无需采用高能量的点火点嘴。
46.点火室壳体3的内壁上可以涂覆热障涂层，用以保护点火室壳体。
47.上述实施例仅仅是为了清楚地说明所做的举例，而并非对实施方式的限定；对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围内。