CN104713128B - 喷嘴杆部、燃油喷嘴及航空发动机燃气轮机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷嘴杆部、燃油喷嘴及航空发动机燃气轮机,涉及航空发动机技术领域,用于解决现有技术中对于主油路为非连续工作油路、副油路为连续工作油路的供油方案,在工作状态下,喷嘴杆部的燃油易结焦的问题,以及燃油喷嘴寿命低的问题。该喷嘴杆部包括杆状本体以及主油路、副油路。副油路设置在主油路的周围,主油路内的流体与副油路内的流体能换热;经由主油路的进流口进入的流体能通过主油路的出流口流出;经由副油路的入油口进入的流体,在副油路中能至少经历一次由接近主油路的出流口的位置折返至接近主油路的进流口的位置的过程,然后经由副油路的出油口流出。上述技术方案能避免燃油结焦问题且能提高燃油喷嘴使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域,具体涉及一种喷嘴杆部、燃油喷嘴及航空发动机燃气轮机。
背景技术
众所周知,燃气轮机燃油喷嘴的作用是将高压燃油从燃油总管输送到燃烧室机匣内进行燃烧。通常,燃油喷嘴包括靠近燃油总管的喷嘴进口、一个或多个燃油油路、与旋流器相连接的喷嘴出口、喷嘴安装座、与喷嘴安装座相连的喷嘴杆部以及与喷嘴杆部近似垂直的喷嘴头部。喷嘴头部与喷嘴杆部固定,喷嘴安装座用于将喷嘴杆部固定在燃烧室机匣上。
大多数燃油喷嘴包括多个燃油油路,其目的是为了更好地调节流量。例如,燃油油路可分为燃油流量较大的主油路和燃油流量较小的副油路,在大功率状态,燃油喷嘴的两个油路均供油,而在小功率状态,只有一个油路供油。
此外,燃油在高温下容易发生变质,如燃油结焦。燃油温度过高会发生热氧化或热裂解反应,形成固体颗粒物,并附着在油管内壁上,即燃油沉积或结焦。燃油沉积或结焦后,会在油路壁面上形成固体的沉积物,这些沉积物会局部堵塞燃油喷嘴,进而降低燃油喷嘴的效率和可靠性。而来自高压压气机出口的高温空气的对流换热和来自燃烧区的高温燃气的辐射换热会显著地提高燃油喷嘴的温度,进而导致燃油超温。因此,为了防止燃油因温度过高而变质,在燃油油路外通常都会带有热防护结构。
对于双油路燃油喷嘴,在两个油路均工作的大功率状态,由于燃油流量大,流速高,可以有效地带走热量,将燃油温度保持在结焦限制温度下。在小功率状态下,由于一个燃油油路不工作(不供油),其油路内的燃油流速较低或不流动,即使油路外有热防护结构,油路内的低速/静止燃油的温度也会随着时间不断地升高,最终导致结焦。
为此,申请号为12/072356的美国专利提供了两种针对喷嘴杆部的解决方案,一种是副油路在中心,主油路中的燃油沿螺旋槽向下流动的螺旋槽方案;另一种是副油路在中心,主油路燃油沿多个平行凹槽向下流动的平行凹槽方案。这两种方案只适用于主油路为连续工作油路、副油路为非连续工作油路的供油方案。由于主油路中的燃油流量较大,油路中的燃油流速较高,在大功率状态和小功率状态都可较好地避免燃油超温。但是对于主油路为非连续工作油路、副油路为连续工作油路的供油方案,为保证燃油在小功率状态(主油路不工作)下不超温,主油路应布置在中心,副油路布置在周围。如为保证换热面积足够大,油路的流通面积就较大,由于副油路燃油流量较小,副油路的燃油流速就较低,换热效果较差。如果保证燃油流速足够,则流通面积和换热面积就偏小(尤其是平行凹槽方案),同样会导致换热效果低的问题。因此对于主油路为非连续工作油路、副油路为连续工作油路的供油方案,该专利方案无法满足热防护的要求。
从传热的角度考虑,燃油喷嘴有两个热源一个冷源。一个热源是高压压气机出口的高温空气,温度在500K~1000K左右,其对整个燃油喷嘴(包括喷嘴杆部和喷嘴头部)加热。另一个热源是燃烧室内的高温燃气,温度在1800K以上,其通过辐射换热作用于喷嘴头部。冷源是燃油,从喷嘴进口处流入,燃油温度在450K以下。冷热源共同作用的结果是燃油喷嘴的喷嘴杆部的温度从杆部上端到下端大体是逐渐升高,由此造成油管存在一个热应力,会降低喷嘴的寿命和可靠性。申请号为12/072356的美国专利方案同样无法避免该问题。
发明内容
本发明的其中一个目的是提出一种喷嘴杆部、燃油喷嘴及航空发动机燃气轮机,解决了现有技术中在各个工作状态下喷嘴杆部的燃油易结焦的问题,以及燃油喷嘴寿命低的问题。
本发明优选技术方案所能产生的诸多技术效果将在后文详述。
为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明提供了一种喷嘴杆部,包括杆状本体以及设置在杆状本体上的主油路、副油路,其中:
所述副油路设置在所述主油路的周围,所述主油路内的流体与所述副油路内的流体能通过所述副油路与所述主油路之间的介质换热;
经由所述主油路的进流口进入的流体能通过所述主油路的出流口流出;
经由所述副油路的入油口进入的流体,在所述副油路中能至少经历一次由接近所述主油路的出流口的位置折返至接近所述主油路的进流口的位置的过程,然后经由所述副油路的出油口流出。
在优选或可选的实施例中,所述杆状本体包括燃油套管和中心管路;
所述燃油套管套设在所述中心管路之外;
所述中心管路的中部存在中空腔体,所述中空腔体形成所述主油路,所述中空腔体在所述中心管路轴向方向上的两个端口中其中一个端口形成所述主油路的进流口,其中另一个端口形成所述主油路的出流口;
所述燃油套管的内壁和所述中心管路的外壁之间存在有至少一条中空通道,所述中空通道形成所述副油路。
在优选或可选的实施例中,所述中空通道为开设在所述中心管路的外壁上的凹槽以及所述燃油套管的内壁共同形成,所述燃油套管的内壁为光滑内壁。
在优选或可选的实施例中,所述凹槽包括至少两条螺旋槽以及连通相邻的两条所述螺旋槽的连通段。
在优选或可选的实施例中,所述凹槽包括至少两条直线型凹槽以及连通相邻的两条所述直线型凹槽的连通段。
在优选或可选的实施例中,所述连通段为周向槽,所述周向槽的长度方向与所述中心管路的周向方向相一致,所述周向槽位于所述中心管路外壁上接近所述主油路的进流口或者出流口的位置。
在优选或可选的实施例中,所述中空通道为开设在所述燃油套管的内壁上的凹槽以及所述中心管路的外壁共同形成,所述中心管路的外壁为光滑外壁。
在优选或可选的实施例中,所述凹槽的横截面的外轮廓呈带圆角的四边形。
在优选或可选的实施例中,所述中心管路沿其轴向方向依次包括上游段、中间段以及下游段,其中:
所述凹槽设置在所述中心管路的中间段的外壁上,所述上游段的外径与所述下游段的外径均小于所述中间段的外径;
所述上游段的外壁与所述燃油套管的内壁形成上环腔,所述副油路的入油口为所述上环腔在所述中心管路轴向方向上远离所述下游段的端口;
所述下游段的外壁与所述燃油套管的内壁形成下环腔,所述副油路的出油口为所述下环腔在所述中心管路轴向方向上远离所述上游段的端口;
所述上环腔与所述下环腔均与所述凹槽相连通。
本发明还提供一种燃油喷嘴,包括喷嘴安装座、喷嘴头部以及本发明任一技术方案所提供的喷嘴杆部,其中:
所述喷嘴安装座与所述喷嘴杆部固定连接,且所述燃油喷嘴的燃油进口设置在所述喷嘴安装座上;
所述主油路的进流口以及所述副油路的入油口各自均与所述燃油喷嘴的燃油进口相连通;
所述主油路的出流口以及所述副油路的出油口各自均与所述喷嘴头部的燃油入口相连通。
本发明再提供一种航空发动机燃气轮机,包括燃烧室外机匣、燃烧室火焰筒以及本发明任一技术方案所提供燃油喷嘴,其中:
所述喷嘴安装座与所述燃烧室外机匣固定连接;
所述喷嘴头部的燃油喷射口位于所述燃烧室火焰筒之内。
基于上述技术方案,本发明实施例至少可以产生如下技术效果:
上述技术方案,适合于主油路为非连续油路、副油路为连续油路的供油方案。副油路中的油液可以从上至下一次或多次折返,使得副油路中的油液能充分与主油路中的油液换热;主油路和副油路中的热量可以经由主、副油路之间的介质交换,主油路中的热量可以及时被副油路中的油液带走,解决了上述供油方案下燃油易结焦的问题。另外,由于副油路中的油液多次折返,降低了喷嘴杆部上下两端的温度差,降低了油管的热应力,提高了燃油喷嘴的寿命和可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例一提供的喷嘴杆部与喷嘴头部的连接示意图;
图2为图1的A-A剖面示意图;
图3a为图1中的中心管路的左视示意图;
图3b为图1中的中心管路的主视示意图;
图3c为图1中的中心管路的右视示意图;
图4为本发明实施例二提供的喷嘴杆部与喷嘴头部的连接示意图;
图5为图4的B-B剖面示意图;
图6为图4中的中心管路的示意图;
附图标记:10、燃油喷嘴;12、喷嘴杆部;16、喷嘴头部;17、上游;18、下游;20、燃油进口;22、中心管路;24、燃油套管;26、外壁面;28、内壁面;30、螺旋槽;31、螺旋槽;32、螺旋槽;34、主油路;35、副油路;37、上游段;38、下游段;40、上环腔;42、下环腔;50、连通段;51、连通段;110、燃油喷嘴;112、喷嘴杆部;114、上游;116、喷嘴头部;117、上游;118、下游;120、燃油进口;122、中心管路;124、燃油套管;126、外壁面;128、内壁面;130、直线型凹槽;131、直线型凹槽;132、直线型凹槽;134、主油路;135、副油路;137、上游段;138、下游段;140、上环腔;142、下环腔;150、连通段;151、连通段;511、隔热腔;52、喷嘴杆部的外壁;53、环形结构。
具体实施方式
下面可以参照附图图1~图6以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式,对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是:本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种,为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案,也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一,所以本领域技术人员应该知晓:本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围,本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。
下面结合图1~图6对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述,将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的技术方案均应该在本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供一种喷嘴杆部,该喷嘴杆部优选应用在燃油喷嘴或者有类似需求的设备上,尤其适合于主油路为非连续油路、副油路为连续油路的供油方案。本文给出三个优选的实现例以详细介绍喷嘴杆部,详见实施例一、实施例二及实施例三。
实施例一
参见图1、图2、图3a、图3b和图3c,本发明实施例一提供一种喷嘴杆部12,喷嘴杆部12包括杆状本体以及设置在杆状本体上的主油路34、副油路35。其中:副油路35设置在主油路34的周围,主油路34内的流体与副油路35内的流体能通过副油路35与主油路34之间的介质换热。经由主油路34的进流口进入的流体能通过主油路34的出流口流出;经由副油路35的入油口进入的流体,在副油路35中能至少经历一次由接近主油路34的出流口的位置折返至接近主油路34的进流口的位置的过程,然后经由副油路35的出油口流出。
参见图2,隔热腔511中填充低导热系数材料,如空气或燃油的沉积焦,用于减少从喷嘴杆部的外壁52向燃油套管24的传热量。喷嘴安装座向下延伸形成了环形结构53,环形结构53可与喷嘴杆部的外壁52做成一体结构,此时无隔热效果;也可在环形结构53和喷嘴杆部的外壁52之间留一个小的空隙,此时可起到隔热作用。
此处,副油路35为连续工作油路,主油路34为非连续工作油路。在大功率状态下,燃油流量较大的油路为主油路34,在杆状本体中心,其为非连续工作油路。在小功率状态下,燃油流量较大的油路为副油路35,副油路35包围在主油路34外,副油路35为连续工作油路。
副油路35与主油路34之间的介质是指副油路35和主油路34之间的壁体,以后文的副油路35形成在中心管路22和燃油管路之间、主油路34形成在中心管路22中部为例,介质是指中心管路22的壁体。
与现有技术相比,上述技术方案中,主油路34设置在内侧,副油路35设置在外侧。副油路35中的流体(比如油液)不是单一的从杆状本体的上端流向下端,而是至少向上折返一次再流出。在大功率状态下,来流空气温度高,主油路34中燃油流量大,流速高,可有效冷却副油路35中的燃油。在小功率状态下,来流空气温度较低,主油路34中燃油流速低或不流动,副油路35中的燃油包围在主油路34的燃油周围,可将由燃油喷嘴10壳体表面传导来的热量及时携带走,避免主油路34中的燃油超温结焦。另一方面,副油路35中的燃油在副油路35中一次或多次折返,可降低喷嘴杆部12上端和下端的温度差,降低喷嘴杆部12的热应力,从而提高燃油喷嘴10的寿命和可靠性。
杆状本体具体包括燃油套管24和中心管路22;燃油套管24套设在中心管路22之外。中心管路22的中部存在中空腔体,中空腔体作为主油路34,中空腔体在中心管路22轴向方向上的两个端口中其中一个端口(此处为上端的端口)形成主油路34的进流口,其中另一个端口(此处为下端的端口)形成主油路34的出流口。燃油套管24的内壁和中心管路22的外壁之间存在有至少一条中空通道,所有的中空通道形成副油路35。燃油套管24的内壁与中心管路22的外壁紧密贴合。
中空腔体具体可以为均一内径的通孔,或是内径不一的通孔,只要不影响主油路34中流体的正常流动且满足流量要求即可。
副油路35所包括的中空通道的数量可以是一条或互不连通的多条,在本实施例中,以副油路35只包括一条中空通道为例。图1、图2、图3a、图3b和图3c示出了由一个中空通道构成的副油路35。
中空通道可采用下述实现方式形成:中空通道为开设在中心管路22的外壁上的凹槽以及燃油套管24的内壁共同形成,燃油套管24的内壁为光滑内壁。
凹槽的具体形状可以有多种,比如螺旋槽、直线型凹槽、弧线形槽等。本实施例中,以凹槽为螺旋槽为例。若喷嘴杆部是应用在燃油喷嘴上,且喷嘴头部不进行改进,那么螺旋槽的数量优选为奇数条,至少应为三条。这样的话,第一条螺旋槽的入口可位于杆状本体的上端,最后一条螺旋槽的出口可位于杆状本体的下端,便于喷嘴杆部与喷嘴头部之间的连接。相邻的两条螺旋槽之间可以直接连通,或是通过过渡部分连通,下面将分别详细介绍。
第一种情况为各螺旋槽之间直接连通。此处,各螺旋槽环绕设置在中心管路22的外壁上,螺旋槽的数量也至少为两条,且优选为奇数条。相邻的两条螺旋槽除了在连接处直接连通外,在其他地方并不连通。直接连通的实现方式有多种,可以将螺旋槽需要连接的端部的结构做适应性的改进,以实现连通。
第二种情况为各螺旋槽之间通过过渡部分连通。参见图1、图2、图3a、图3b和图3c,凹槽包括至少两条螺旋槽以及连通相邻的两条螺旋槽的连通段。螺旋槽优选为奇数条,此处,以设置三条螺旋槽30、31、32为例,那么需要两条连通段,即连通段50、51。连通段50、51也可以是周向的、或半圆形弯槽等。优选地,各连通段50、51都为周向槽。各周向槽优选开设在中心管路22的外壁上,并且,周向槽的长度方向均与中心管路22的周向方向相一致;周向槽位于中心管路22外壁上接近主油路34的进流口或者出流口的位置,具体地,连通段51位于接近主油路34的进流口的位置,连通段50位于接近主油路34的出流口的位置。周向槽和螺旋槽之间的数量关系为:周向槽的数量比螺旋槽的数量少一条。
下面结合图2-图3c详细介绍主油路34和副油路35。主油路34由中心管路22的中空腔体构成,主油路34沿中心管路22轴向从喷嘴杆部12上游17延伸至喷嘴杆部12的下游18,并通过拐弯段(未画出)与喷嘴头部16连通,主油路34中燃油与副油路35中燃油通过与中心管路22的对流换热来进行热量交换。中心管路22采用高导热系数的材料以增强主油路34中燃油与副油路35中燃油的换热效果。
如图2-图3c所示,中心管路22沿其轴向方向依次包括上游段37、中间段以及下游段38。其中:螺旋槽30、31、32以及周向槽都设置在中心管路22的中间段的外壁上,上游段37的外径与下游段38的外径均小于中间段的外径。上游段37的外壁与燃油套管24的内壁形成上环腔40,副油路35的入油口为上环腔40在中心管路22轴向方向上远离下游段38的端口。下游段38的外壁与燃油套管24的内壁形成下环腔42,副油路35的出油口为下环腔42在中心管路22轴向方向上远离上游段37的端口;上环腔40与螺旋槽30相连通,下环腔42与螺旋槽32相连通。
如图1-图3c所示,在工作时,燃油从燃油进口20流至上环腔40,并由上环腔40沿螺旋槽30从中心管路22的上游段37流至中心管路22的下游段38,在中心管路22的下游段38通过连通段50流至螺旋槽31,并沿着螺旋槽31折返流至中心管路22的上游段37,再经连通段51流至螺旋槽32,并沿螺旋槽32流至中心管路22的下游段38,最终通过下环腔42流到喷嘴头部16。
通过改变螺旋槽30、31、32的环绕圈数和通道截面积,在副油路35中燃油流量较小的情况下也可兼顾副油路35中燃油的流速和流通面积,通过控制副油路35中燃油上下往返次数,可保证副油路35中燃油有足够的换热面积,确保在各个状态下副油路35中燃油与中心管路22可有效换热。
在大功率状态,燃烧室进口空气温度较高,燃油喷嘴10热负荷较大,燃油主要从主油路34供入燃烧室,副油路35中燃油通过上下往复流动,与主油路34中燃油进行充分换热,可有效降低副油路35中燃油的温度。在小功率状态,主油路34中不供燃油或只供少量燃油,燃油主要从副油路35供入燃烧室,由于副油路35中燃油在主油路34中燃油周围环绕流动,通过副油路35中燃油与中心管路22的热交换,将通过燃油套管24传向主油路34中燃油的热量有效地携带走,避免主油路34中燃油温度过高引起燃油结焦。
在本文各个实施例中,凹槽的横截面的外轮廓优选都可呈带圆角的四边形。此处螺旋槽30、31、32的外轮廓优选都呈带圆角的四边形,参见图2所示。
上述技术方案提供的喷嘴杆部12,控制螺旋槽30、31、32的流通面积和数量,可保证副油路35中的燃油在各个状态下流速足够大,强化主油路34燃油和副油路35燃油的传热效果。上述技术方案,与现有技术相比,解决了主油路34为非连续工作油路、副油路35为连续工作油路的供油方案下燃油易结焦的问题,同时提高了燃油喷嘴10的寿命和可靠性。
实施例二
参见图4、图5和图6,本实施例与上述实施例的技术方案具有以下不同:副油路135所包括的中空通道的数量不同,以及形成中空通道的凹槽的具体实现不同。本实施例中,副油路135包括两条互不连通的中空通道,各条中空通道的结构可以相同,也可以不同,此处以相同为例。每条中空通道的凹槽都包括三条直线型凹槽130、131、132,直线型凹槽130和131之间通过连通段150连通,直线型凹槽131和132之间通过连通段151连通。连通段150、151可以是周向的,或与轴向呈一定角度等。优选地,连通段150、151都为周向槽。
此处同样需要说明的是,直线型凹槽至少为两条,但若设置偶数条直线型凹槽,第一条直线型凹槽的入口和最后一条直线型凹槽的出口会在一个方向,比如都在杆状本体的上端。若喷嘴杆部是应用在燃油喷嘴上,且喷嘴头部不进行改进,那么优选的是直线型凹槽为奇数条,且至少为三条。设置奇数条直线型凹槽,第一条直线型凹槽的入口可位于杆状本体的上端,最后一条直线型凹槽的出口可位于杆状本体的下端,便于与喷嘴头部的连通。
参见图4、图5和图6,本实施例中,燃油喷嘴110包括喷嘴杆部112、喷嘴安装座(未画出)和头部116。喷嘴安装座的作用是将喷嘴杆部112的上游114固定在燃烧室外机匣上,喷嘴头部116在喷嘴杆部112的下游118,其作用是将燃油喷射进燃烧室火焰筒内。
燃油进口120位于喷嘴安装座上游,来自燃油总管的燃油通过燃油进口120进入与燃油进口120连通的中心管路122中,中心管路122外侧为燃油套管124,燃油套管124包括与中心管路122紧密贴合的内壁面128和外壁面126。燃油套管124的内壁面128与中心管路122的外壁紧密贴合。
副油路135主要由中心管路122和燃油套管124的内壁面128组成,副油路135中燃油沿中心管路122轴向向下或向上流动。副油路135可由一个或多个互不连通的中空通道构成,图4示出了由两个互不连通的中空通道构成副油路135的燃油喷嘴110,副油路135中燃油的流速可通过改变直线型凹槽130、131、132的数量、通道截面积来控制。
如图4和图5所示,主油路134由中心管路122的中空腔体构成,主油路134沿中心管路122轴向从喷嘴杆部112的上游117延伸至喷嘴杆部112的下游118并通过拐弯段(未画出)与喷嘴头部116连通,主油路134的燃油与副油路135的燃油通过与中心管路122的对流换热来进行热量交换。中心管路122采用高导热系数的材料以增强主油路134中燃油与副油路135中燃油的换热效果。
如图4-图6所示,中心管路122包括上游段137、中间段和下游段138。在中心管路122的上游段137和下游段138处的管路直径较小,中心管路122在该位置与燃油套管124构成了燃油油路的上环腔140和下环腔142。
在工作时,燃油从燃油进口120流至上环腔140,并由上环腔140沿直线型凹槽130从中心管路122的上游段137流至中心管路122的下游段138,在下游段138通过周向槽(连通段150)流至直线型凹槽131并沿着直线型凹槽131折返流至中心管路122的上游段137,再经周向槽(连通段151)流至直线型凹槽132,并沿直线型凹槽132流至中心管路122的下游段137,最终通过下环腔142流到喷嘴头部116。
通过改变直线型凹槽130、131、132的数量和通道截面积,在副油路135中燃油流量较小的情况下也可兼顾副油路135中燃油的流速和流通面积,通过控制副油路135中燃油上下往返次数,可保证副油路135中燃油有足够的换热面积,确保在各个状态下副油路135中燃油与中心管路122可有效换热。
在大功率状态,燃烧室进口空气温度较高,喷嘴热负荷较大,燃油主要从主油路134供入燃烧室,副油路135中燃油通过上下往复流动,与主油路134中燃油进行充分换热,可有效降低副油路135中燃油的温度。在小功率状态,主油路134中燃油不供油或只供少量燃油,燃油主要从副油路135供入燃烧室,由于副油路135中燃油在主油路134中燃油周围环绕流动,通过副油路135中燃油与中心管路122的热交换,将通过燃油套管124传向主油路134中燃油的热量有效地携带走,避免主油路134中燃油温度过高引起燃油结焦。
由于副油路135中燃油在油路中多次折返,中心管路122温度较为均匀,中心管路122上端和下端不存在较大的温度差,即不会有较为明显的热应力,从而提高了燃油喷嘴110的寿命和可靠性。
实施例三
本实施例与上述两个实施例的技术方案具有以下不同,中空通道的形成方式不同。本实施例中,中空通道为开设在燃油套管的内壁上的凹槽以及中心管路的外壁共同形成,中心管路的外壁为光滑外壁。
在本实施例中,形成中空通道的凹槽也可以采用上述各个实施例中的实现方式,比如为螺旋槽、直线型凹槽。同理,螺旋槽的数量以及螺旋槽之间采用直接连通或是通过过渡部分连通,都可以参考上文所述的内容。直线型凹槽的数量以及直线型凹槽之间采用直接连通或是通过过渡部分连通,也都可以参考上文所述的内容,此处不再赘述。
上述技术方案,与现有技术相比,解决了主油路为非连续工作油路、副油路为连续工作油路的供油方案下燃油易结焦的问题,同时提高了燃油喷嘴的寿命和可靠性。
本发明另一实施例还提供一种燃油喷嘴,下面结合图1和图4所示的情况分别介绍。
参见图1,该燃油喷嘴10包括喷嘴安装座、喷嘴头部16以及本发明任一技术方案所提供的喷嘴杆部12。其中:喷嘴安装座与喷嘴杆部12固定连接,且燃油喷嘴10的燃油进口20设置在喷嘴安装座上;主油路34的进流口以及副油路35的入油口各自均与燃油喷嘴10的燃油进口20相连通;主油路34的出流口以及副油路35的出油口各自均与喷嘴头部16的燃油入口相连通。
喷嘴安装座的作用是将喷嘴杆部12的上游17固定在燃烧室外机匣上,喷嘴头部16设在喷嘴杆部12的下游18处,其作用是将燃油喷射进燃烧室火焰筒内。
燃油进口20位于喷嘴安装座上游,来自燃油总管的燃油通过燃油进口20进入与燃油进口20连通的主油路34的进流口以及副油路35的入油口。
参见图4,该燃油喷嘴110包括喷嘴安装座、喷嘴头部116以及本发明任一技术方案所提供的喷嘴杆部112。其中:喷嘴安装座与喷嘴杆部112固定连接,且燃油喷嘴110的燃油进口120设置在喷嘴安装座上;主油路134的进流口以及副油路135的入油口各自均与燃油喷嘴110的燃油进口120相连通;主油路134的出流口以及副油路135的出油口各自均与喷嘴头部116的燃油入口相连通。
喷嘴安装座的作用是将喷嘴杆部112的上游117固定在燃烧室外机匣上,喷嘴头部116设在喷嘴杆部112的下游118处,其作用是将燃油喷射进燃烧室火焰筒内。
燃油进口120位于喷嘴安装座上游,来自燃油总管的燃油通过燃油进口120进入与燃油进口120连通的主油路134的进流口以及副油路135的入油口。
上述技术方案提供的燃油喷嘴,通过将副油路中的油液多次折返,解决了主油路为非连续工作油路、副油路为连续工作油路的供油方案下燃油易结焦的问题,同时提高了燃油喷嘴的寿命和可靠性。
本发明又一实施例提供了一种航空发动机燃气轮机,其中,包括燃烧室外机匣、燃烧室火焰筒以及本发明任一技术方案所提供燃油喷嘴。其中:喷嘴安装座与燃烧室外机匣固定连接;喷嘴头部16的燃油喷射口位于燃烧室火焰筒之内。
上述技术方案提供的航空发动机燃气轮机,其燃油喷嘴能适用于主油路为不连续油路、副油路为连续油路的供油方案,且能避免主油路中的油液结焦,还能提高燃油喷嘴的使用寿命。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外,如果其公开了数值范围,那么公开的数值范围均为优选的数值范围,任何本领域的技术人员应该理解:优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多,无法穷举,所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案,并且,上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话,本领域技术人员应该知晓:“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外,上述词语并没有特殊的含义。
同时,上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件,那么,除另有声明外,固定连接可以理解为:能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接),也可以理解为:不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接),当然,互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外,上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成,也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本发明技术方案的精神,其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (11)
1.一种喷嘴杆部,其特征在于,包括杆状本体以及设置在杆状本体上的主油路、副油路,其中:
所述副油路设置在所述主油路的周围,所述主油路内的流体与所述副油路内的流体能通过所述副油路与所述主油路之间的介质换热;
经由所述主油路的进流口进入的流体能通过所述主油路的出流口流出;
经由所述副油路的入油口进入的流体,在所述副油路中能至少经历一次由接近所述主油路的出流口的位置折返至接近所述主油路的进流口的位置的过程,然后经由所述副油路的出油口流出;
其中,所述主油路为非连续油路、所述副油路为连续油路。
2.根据权利要求1所述的喷嘴杆部,其特征在于,所述杆状本体包括燃油套管和中心管路;
所述燃油套管套设在所述中心管路之外;
所述中心管路的中部存在中空腔体,所述中空腔体形成所述主油路,所述中空腔体在所述中心管路轴向方向上的两个端口中其中一个端口形成所述主油路的进流口,其中另一个端口形成所述主油路的出流口;
所述燃油套管的内壁和所述中心管路的外壁之间存在有至少一条中空通道,所述中空通道形成所述副油路。
3.根据权利要求2所述的喷嘴杆部,其特征在于,所述中空通道为开设在所述中心管路的外壁上的凹槽以及所述燃油套管的内壁共同形成,所述燃油套管的内壁为光滑内壁。
4.根据权利要求3所述的喷嘴杆部,其特征在于,所述凹槽包括至少两条螺旋槽以及连通相邻的两条所述螺旋槽的连通段。
5.根据权利要求3所述的喷嘴杆部,其特征在于,所述凹槽包括至少两条直线型凹槽以及连通相邻的两条所述直线型凹槽的连通段。
6.根据权利要求4或5所述的喷嘴杆部,其特征在于,所述连通段为周向槽,所述周向槽的长度方向与所述中心管路的周向方向相一致,所述周向槽位于所述中心管路外壁上接近所述主油路的进流口或者出流口的位置。
7.根据权利要求2所述的喷嘴杆部,其特征在于,所述中空通道为开设在所述燃油套管的内壁上的凹槽以及所述中心管路的外壁共同形成,所述中心管路的外壁为光滑外壁。
8.根据权利要求3所述的喷嘴杆部,其特征在于,所述凹槽的横截面的外轮廓呈带圆角的四边形。
9.根据权利要求3所述的喷嘴杆部,其特征在于,所述中心管路沿其轴向方向依次包括上游段、中间段以及下游段,其中:
所述凹槽设置在所述中心管路的中间段的外壁上,所述上游段的外径与所述下游段的外径均小于所述中间段的外径;
所述上游段的外壁与所述燃油套管的内壁形成上环腔,所述副油路的入油口为所述上环腔在所述中心管路轴向方向上远离所述下游段的端口;
所述下游段的外壁与所述燃油套管的内壁形成下环腔,所述副油路的出油口为所述下环腔在所述中心管路轴向方向上远离所述上游段的端口;
所述上环腔与所述下环腔均与所述凹槽相连通。
10.一种燃油喷嘴,其特征在于,包括喷嘴安装座、喷嘴头部以及权利要求1-9任一所述喷嘴杆部,其中:
所述喷嘴安装座与所述喷嘴杆部固定连接,且所述燃油喷嘴的燃油进口设置在所述喷嘴安装座上;
所述主油路的进流口以及所述副油路的入油口各自均与所述燃油喷嘴的燃油进口相连通;
所述主油路的出流口以及所述副油路的出油口各自均与所述喷嘴头部的燃油入口相连通。
11.一种航空发动机燃气轮机,其特征在于,包括燃烧室外机匣、燃烧室火焰筒以及权利要求10所述燃油喷嘴,其中:
所述喷嘴安装座与所述燃烧室外机匣固定连接;
所述喷嘴头部的燃油喷射口位于所述燃烧室火焰筒之内。
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