CN103062798B - 一种燃烧室燃油喷射和混合装置 - Google Patents
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Abstract
一种燃烧室燃油喷射和混合装置，从外到内依次布置有主燃级、中间级、预燃级，燃油分别从主燃级进油孔、中间级进油孔和预燃级进油孔流入主燃级、中间级和预燃级的油路，并分别通过主燃级喷嘴、中间级喷嘴和预燃级喷嘴将油路中的燃油喷入主燃级通道、中间级通道和预燃级通道，主燃级喷嘴为预膜式喷嘴，主燃级喷嘴的两侧壁面为装置的装配面，主燃级油路在转弯段后逐渐扩张成为狭缝以使主燃级油路中的燃油在主燃级喷嘴的外侧壁面后形成一层燃油液膜，在主燃级喷嘴周围布置旋流器组件，旋流器组件能够将被喷入所述主燃级通道的燃油在旋流作用下剪切雾化。本发明的装置能够改善主燃级油气掺混均匀性，进而达到改善燃烧室出口温度分布的目的。
Description
技术领域
本发明涉及动力装置领域，特别地，涉及航空发动机燃烧室燃油装置的改进。
背景技术
随着大气环境问题在世界范围内收到越来越多的关注，各种动力装置的低排放要求也同样越来越被重视。对于航空发动机更是如此，在现今的排放要求中，NOx的排放要求比现役发动机降低了50％。
经研究证明，NOx的排放量随着当地温度的升高呈逐渐增加的趋势，并且随着温度的升高，NOx的排放量增加幅度增大。通过试验得知，当温度高于1900K时，温度的增加会导致NOx排放量急剧增加，因此，控制燃烧室内的燃气温度成为控制NOx污染排放的关键，而控制燃烧温度的主要技术途径之一就是贫油燃烧。
在现有技术中，低污染燃烧室设计思想之一就是采用分级供油、分区燃烧的方式，但是目前已有的燃烧室主燃级均采用了直射式点喷射形式，这种喷射形式会带来周向供油不均的问题，从而影响燃烧室的出口温度分布，对航空发动机热端部件的寿命带来不利影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃烧室燃油喷射和混合装置，其能够有效改善周向供油的均匀性，并且结构简单，装配容易，供油的油路可以随本燃油喷射和混合装置一同拆装。
为实现上述目的，本发明的燃烧室燃油喷射和混合装置从外到内依次布置有主燃级、中间级、预燃级，燃油分别从主燃级进油孔、中间级进油孔和预燃级进油孔流入所述主燃级、中间级和预燃级的油路，并分别通过主燃级喷嘴、中间级喷嘴和预燃级喷嘴将油路中的燃油喷入主燃级通道、中间级通道和预燃级通道，其特征在于，所述主燃级喷嘴为预膜式喷嘴，所述主燃级喷嘴的两侧壁面为所述装置的装配面，所述主燃级油路在转弯段后逐渐扩张成为狭缝以使所述主燃级油路中的燃油在所述主燃级喷嘴的两侧壁面后形成一层燃油液膜，在所述主燃级喷嘴周围布置旋流器组件，所述旋流器组件能够将被喷入所述主燃级通道的燃油在旋流作用下剪切雾化。
特别地，在所述旋流器组件包括第三级旋流器和第四级旋流器，所述第四级旋流器设置在所述主燃级外侧，所述第三级旋流器设置在所述主燃级和中间级之间。
特别地，在所述预燃级和中间级之间设置有第一级旋流器，所述第一级旋流器嵌套在所述预燃级外侧并被容纳在围壁中，所述预燃级喷嘴为离心喷嘴。
特别地，在所述围壁与所述中间级之间还设置有第二级旋流器。
特别地，所述中间级为套筒结构，在所述中间级的油路上还设置有集油腔，所述集油腔与所述套筒的燃油喷射孔连通，所述燃油喷射孔将所述集油腔中的燃油喷射入所述旋流杯部件的气流通道内。
特别地，为了降低所述套筒外侧的腔体的温度，在所述套筒的前端开设有进气缝用于冷却套筒外侧的腔体。
本发明的装置本发明充分考虑了供油不均的问题，将主燃级设计为预膜式喷嘴，改善主燃级油气掺混均匀性，进而达到改善燃烧室出口温度分布的目的。另一方面将主燃级的两侧壁面作为装配面可以实现使本发明的拆装变得更加简便。
附图说明
图1是本发明装置的剖视图；
图2是本发明装置的剖视立体图。
具体实施方式
如图1和2所示，在本发明的实施例中，燃烧室燃油喷射装置是一个由燃油喷嘴系统和旋流器构成的燃油喷射、油气混合系统，其通过安装配合面1和配合面2与头部转接段和挡溅盘连接。配合面2也是本装置的外壁面。
如图2所示，预燃级采用离心喷嘴12与旋流杯13。在所述离心喷嘴和旋流杯13之间设置有第一级旋流器14，所述第一级旋流器14嵌套在所述离心喷嘴12的外侧并被容纳在旋流杯13中。
在所述中间级的两侧设置有第二级旋流器16和第三级旋流器19，其中第二级旋流器16在旋流杯13与中间级内侧围壁之间，第三级旋流器19在中间级和主燃级喷嘴4的内侧壁面之间。
中间级充分利用套筒11内侧壁面，燃油经中间级油路8上的集油腔9使得燃油周向上均匀分布后，通过套筒上的燃油喷射小孔17喷射入旋流杯13的气流通道15内。套筒前端开有进气缝18用于冷却套筒外侧的腔体22，以降低腔体壁面20的温度。
主燃级喷嘴4采用预膜式喷嘴，主燃级油路为单点小孔6供油，在转弯段后逐渐扩张成为狭缝7，撞击装置外壁面1后形成薄薄的一层燃油液膜，并喷入主燃级通道5内，在第三级旋流器19和第四级旋流器3所形成的旋流作用下剪切雾化。如图1和2所示，第四级旋流器设置在喷嘴4的外侧壁面和装置外壁面1之间。
在本发明的实施例中，主燃级燃油油环21与所述第四级旋流器3的内环23处设计为可轴向移动的方式，从而便于装拆。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述结构作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施例的描述是例示性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。
Claims (7)
1.一种燃烧室燃油喷射和混合装置，从外到内依次布置有主燃级、中间级、预燃级，燃油分别从主燃级进油孔、中间级进油孔和预燃级进油孔流入所述主燃级、中间级和预燃级的油路，并分别通过主燃级喷嘴、中间级喷嘴和预燃级喷嘴将油路中的燃油喷入主燃级通道、中间级通道和预燃级通道，其特征在于，所述主燃级喷嘴为预膜式喷嘴，所述主燃级喷嘴的两侧壁面为所述装置的装配面，所述主燃级油路在转弯段后逐渐扩张成为狭缝以使所述主燃级油路中的燃油在所述主燃级喷嘴的外侧壁面后方形成一层燃油液膜，在所述主燃级喷嘴周围布置旋流器组件，所述旋流器组件能够将被喷入所述主燃级通道的燃油在旋流作用下剪切雾化。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋流器组件包括第三级旋流器和第四级旋流器，所述第四级旋流器设置在所述主燃级外侧，所述第三级旋流器设置在所述主燃级和中间级之间。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述预燃级和中间级之间设置有第一级旋流器，所述第一级旋流器嵌套在所述预燃级外侧并被容纳在围壁中，所述预燃级喷嘴为离心喷嘴。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述围壁与所述中间级之间还设置有第二级旋流器。
5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述中间级为套筒结构，在所述中间级的油路上还设置有集油腔，所述集油腔与所述套筒的燃油喷射孔连通，所述燃油喷射孔将所述集油腔中的燃油喷射入所述中间级的气流通道内。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述套筒的前端开设有进气缝用于冷却套筒外侧的腔体。
7.如权利要求2-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述主燃级的燃油油环与所述第四级旋流器的内环处设计为可轴向移动的方式。
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