CN106196170A - 离心甩油雾化结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离心甩油雾化结构，包括：与发动机的油箱连通的旋转主轴，旋转主轴上装设有用于在离心力作用下使进入的燃油以油膜状态向外甩出以雾化燃油的甩油雾化器。甩油雾化器内具有甩油腔，旋转主轴上设有多个供燃油进入甩油腔内的出油孔。甩油雾化器上设有呈环形的出油缝，出油缝与甩油腔连通以当甩油雾化器随旋转主轴转动时，使由出油孔进入甩油腔内的燃油在离心力作用下在甩油腔的内壁上形成油膜后从出油缝以油膜状态向外甩出。本发明的离心甩油雾化结构中，燃油的周向分布更均匀，具有更好的燃油雾化效果和弥散分布，当主轴转速较低时，燃油雾化效果好，点火容易，燃烧效率高。
Description
技术领域
本发明涉及燃气涡轮发动机领域，特别地，涉及一种离心甩油雾化结构。
背景技术
燃气涡轮发动机是将燃料的化学能转化为机械功的设备。在燃气涡轮发动机领域，发动机一般通过燃烧室组织燃油与空气混合、燃烧，燃烧产物从燃烧室排出后推动涡轮旋转并产生功率输出。燃油一般通过油泵加压后从油箱输入供油管路，再通过供油管路经由喷嘴等燃油雾化装置后喷射入燃烧室内部以油雾状态完成燃烧。燃油雾化装置负责对燃油进行雾化和弥散分配，以利于燃油在燃烧室内均匀地分布并组织燃烧，燃油的雾化效果直接影响到燃烧室的燃烧效率和出口温度场。燃烧室按内部气流流动特征可分为直流、回流、折流等形式，不同形式燃烧室的燃油雾化装置也各有特点。
直流、回流燃烧室都采用燃油喷嘴来完成燃油向燃烧室的供给和燃油的雾化，而折流燃烧室一般采用离心甩油盘来完成燃油的弥散分配和雾化。离心甩油盘一般沿周向均布一圈或两圈出油孔，工作时离心甩油盘与发动机主轴同轴旋转，甩油盘油腔内的燃油在离心力的作用下从油腔进入出油孔，再从出油孔喷射入燃烧室。
离心甩油盘高速旋转时，甩油盘油腔内的燃油在流经出油孔的过程中会受到科里奥利力(以下简称科氏力)的作用，沿出油孔壁面分布的燃油在该力作用下有汇集成股的趋势，在出油孔的出口位置燃油流束横截面一般呈月牙形。科氏力的作用导致燃油流束变厚，对燃油的雾化产生不利影响，当主轴转速较低时，离心甩油盘的雾化效果较差，点火较困难，燃烧效率较低。
发明内容
本发明提供了一种离心甩油雾化结构，以解决当主轴转速较慢时，现有的离心甩油盘存在的雾化效果差、点火较困难、燃烧效率较低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种离心甩油雾化结构，用于布置于发动机的火焰筒内以对发动机的燃烧室提供雾化燃油，离心甩油雾化结构包括：与发动机的油箱连通的旋转主轴，旋转主轴上装设有用于在离心力作用下使进入的燃油以油膜状态向外甩出以雾化燃油的甩油雾化器；甩油雾化器内具有甩油腔，旋转主轴上设有多个供燃油进入甩油腔内的出油孔；甩油雾化器上设有呈环形的出油缝，出油缝与甩油腔连通以当甩油雾化器随旋转主轴转动时，使由出油孔进入甩油腔内的燃油在离心力作用下在甩油腔的内壁上形成油膜后从出油缝以油膜状态向外甩出。
进一步地，甩油雾化器上设有两个供旋转主轴穿过的安装孔，两个安装孔相对设置且均与甩油腔连通，甩油雾化器通过两个安装孔固定安装于旋转主轴上；旋转主轴上设有沿其长度方向延伸且与油箱连通的输油通道，多个出油孔设置于旋转主轴上位于甩油腔内的部分轴段上且与输油通道连通。
进一步地，甩油雾化器包括两个结构相同的半蚌壳体，各半蚌壳体上设有贯通的安装孔，两个半蚌壳体各通过其上的安装孔相对且间隔固定于旋转主轴上；各半蚌壳体上靠近另一个半蚌壳体的侧壁上设有内凹的空腔，两个半蚌壳体上的空腔构成甩油腔，且两个半蚌壳体之间的间距构成出油缝。
进一步地，各半蚌壳体包括呈蚌壳状的油壳，油壳上靠近另一个油壳的侧壁内凹形成空腔，油壳的中心设有贯穿的安装孔；油壳的内凹壁上设有朝另一个油壳的内凹侧凸出的支撑筒，两个油壳通过两个支撑筒相连。
进一步地，支撑筒套设于旋转主轴上，且支撑筒的一端与油壳的内凹壁固定，其相对设置的另一端与另一个支撑筒的对应端固定连接；支撑筒上设有多个用于连通出油孔和空腔的出油通道。
进一步地，各支撑筒包括呈环形的挡圈、与挡圈相对设置且呈环形的环箍、设置于挡圈和环箍之间以连接挡圈和环箍的多根横梁；挡圈与油壳的内凹壁固定，两个支撑筒通过两个环箍的固定而相连；各横梁的两端分别与挡圈和环箍固定，且相邻两根横梁、挡圈、环箍构成出油通道。
进一步地，油壳的内凹壁上设有内凹的用于安装挡圈的环槽，环槽与安装孔同轴且与安装孔连通；支撑筒装设于旋转主轴上且挡圈与环槽焊接固定。
进一步地，旋转主轴上位于甩油腔内的部分轴段上设有两组出油孔，两组出油孔分别与两个支撑筒相对设置；每组出油孔包括多个沿旋转主轴的周线间隔布置的出油孔，多个出油孔分别与多个出油通道连通。
进一步地，各支撑筒上设有六个出油通道，六个出油通道沿支撑筒的周向均匀间隔设置；每组出油孔包括六个出油孔，六个出油孔与六个出油通道一一对应设置。
进一步地，油壳上与内凹壁相对设置的外凸壁上设有外凸的用以在进行甩油雾化器的动平衡测试时使甩油雾化器动平衡的配重环，配重环呈环形且与安装孔同轴设置。
本发明具有以下有益效果：
本发明的离心甩油雾化结构中，油箱内的燃油首先由旋转主轴上的出油孔进入甩油腔内，然后再在离心力的作用下与甩油腔的内壁作用并在甩油腔的内壁上形成油膜，甩油腔内壁上的油膜在离心力的作用下从出油缝处以油膜状态向外甩出进入燃烧室内，并与空气相互剪切、碰撞，从而进一步破碎、雾化。本发明的离心甩油雾化结构，与传统的离心甩油盘相比，由出油缝向外甩出的燃油呈周向均匀分布的油膜状，由于油膜厚度小于燃油流束的厚度，故而燃油的周向分布更均匀，具有更好的燃油雾化效果和弥散分布，当主轴转速较低时，燃油雾化效果好，点火容易，燃烧效率高。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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是本发明优选实施例的离心甩油雾化结构的主视结构示意图；
图2是图1中半蚌壳体的主视结构示意图；
图3是图2中半蚌壳体的左视结构示意图；
图4是图1中支撑筒的空间结构示意图。
图例说明
10、旋转主轴；101、出油孔；102、输油通道；20、甩油雾化器；201、甩油腔；202、出油缝；203、安装孔；204、空腔；205、出油通道；206、环槽；207、配重环；21、油壳；22、支撑筒；221、挡圈；222、环箍；223、横梁。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种离心甩油雾化结构，用于布置于发动机的火焰筒(图未示)内以对发动机的燃烧室(图未示)提供雾化燃油，离心甩油雾化结构包括：与发动机的油箱(图未示)连通的旋转主轴10，旋转主轴10上装设有用于在离心力作用下使进入的燃油以油膜状态向外甩出以雾化燃油的甩油雾化器20。甩油雾化器20内具有甩油腔201，旋转主轴10上设有多个供燃油进入甩油腔201内的出油孔101。甩油雾化器20上设有呈环形的出油缝202，出油缝202与甩油腔201连通以当甩油雾化器20随旋转主轴10转动时，使由出油孔101进入甩油腔201内的燃油在离心力作用下在甩油腔201的内壁上形成油膜后从出油缝202以油膜状态向外甩出。本发明的离心甩油雾化结构中，油箱内的燃油首先由旋转主轴10上的出油孔101进入甩油腔201内，然后再在离心力的作用下与甩油腔201的内壁作用并在甩油腔201的内壁上形成油膜，甩油腔201内壁上的油膜在离心力的作用下从出油缝202处以油膜状态向外甩出进入燃烧室内，并与空气相互剪切、碰撞，从而进一步破碎、雾化。本发明的离心甩油雾化结构，与传统的离心甩油盘相比，由出油缝202向外甩出的燃油呈周向均匀分布的油膜状，由于油膜厚度小于燃油流束的厚度，故而燃油的周向分布更均匀，具有更好的燃油雾化效果和弥散分布，当主轴转速较低时，燃油雾化效果好，点火容易，燃烧效率高。
可选地，如图1和图2所示，甩油雾化器20上设有两个供旋转主轴10穿过的安装孔203，两个安装孔203相对设置且均与甩油腔201连通，甩油雾化器20通过两个安装孔203固定安装于旋转主轴10上。本具体实施例中，两个安装孔203均与旋转主轴10焊接固定。旋转主轴10上设有沿其长度方向延伸且与油箱连通的输油通道102，多个出油孔101设置于旋转主轴10上位于甩油腔201内的部分轴段上且与输油通道102连通。油箱内的燃油首先进入输油通道102中，然后再由出油孔101进入甩油腔201中。
可选地，如图1所示，甩油雾化器20包括两个结构相同的半蚌壳体，各半蚌壳体上设有贯通的安装孔203，两个半蚌壳体各通过其上的安装孔203相对且间隔固定于旋转主轴10上。如图2所示，各半蚌壳体上靠近另一个半蚌壳体的侧壁上设有内凹的空腔204，两个半蚌壳体上的空腔204构成甩油腔201，且两个半蚌壳体之间的间距构成出油缝202。
本实施例中，如图1至图3所示，各半蚌壳体包括呈蚌壳状的油壳21，油壳21上靠近另一个油壳21的侧壁内凹形成空腔204，油壳21的中心设有贯穿的安装孔203。油壳21的内凹壁上设有朝另一个油壳21的内凹侧凸出的支撑筒22，两个油壳21通过两个支撑筒22相连。
在其它实施例中，各半蚌壳体包括呈蚌壳状的油壳21，油壳21上靠近另一个油壳21的侧壁内凹形成空腔204，油壳21的中心设有贯穿的安装孔203。各半蚌壳体还包括用于连接两个油壳21的支架，支架设置于甩油腔201内且分别与两个油壳21的内凹壁固定。进一步地，支架包括两个结构相同的支撑筒22，支撑筒22的一端与油壳21的内凹壁固定，其另一端朝另一个油壳21的内凹侧延伸且与另一个支撑筒22的对用端固定连接。
可选地，如图1所示，支撑筒22装设于旋转主轴10上，且支撑筒22的一端与油壳21的内凹壁固定，其相对设置的另一端与另一个支撑筒22的对应端固定连接。支撑筒22上设有多个用于连通出油孔101和空腔204的出油通道205。
本实施例中，如图4所示，各支撑筒22包括呈环形的挡圈221、与挡圈221相对设置且呈环形的环箍222、设置于挡圈221和环箍222之间以连接挡圈221和环箍222的多根横梁223。挡圈221与油壳21的内凹壁固定，两个支撑筒22通过两个环箍222的固定而相连。各横梁223的两端分别与挡圈221和环箍222固定，且相邻两根横梁223、挡圈221、环箍222构成出油通道205。本具体实施例中，横梁223的两端分别与挡圈221的端面和环箍222的端面垂直，且横梁223的两端分别与挡圈221的端面和环箍222的端面焊接固定。
优选地，油壳21的内凹壁上设有内凹的用于安装挡圈221的环槽206，环槽206与安装孔203同轴且与安装孔203连通。支撑筒22装设于旋转主轴10上且挡圈221与环槽206焊接固定。
本实施例中，如图1和图4所示，旋转主轴10上位于甩油腔201内的部分轴段上设有两组出油孔101，两组出油孔101分别与两个支撑筒22相对设置。每组出油孔101包括多个沿旋转主轴10的周线间隔布置的出油孔101，多个出油孔101分别与多个出油通道205连通。
本具体实施例中，如图1和图4所示，各支撑筒22上设有六个出油通道205，六个出油通道205沿支撑筒22的周向均匀间隔设置。每组出油孔101包括六个出油孔101，六个出油孔101与六个出油通道205一一对应设置。
可选地，如图1和图2所示，油壳21上与内凹壁相对设置的外凸壁上设有外凸的用以在进行甩油雾化器20的动平衡测试时使甩油雾化器20动平衡的配重环207，配重环207呈环形且与安装孔203同轴设置。通过在油壳21的外凸壁上增设配重环207，从而可在进行甩油雾化器20的动平衡测试时，通过加工配重环207以达到使甩油雾化器20动平衡的目的，进而减少工作时的噪声，延长旋转主轴10的使用寿命，更重要的是，使甩油雾化器20均匀、稳定的向外输出油膜状态的燃油，使燃油的雾化效果好。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种离心甩油雾化结构，其特征在于，用于布置于发动机的火焰筒内以对所述发动机的燃烧室提供雾化燃油，所述离心甩油雾化结构包括：
与所述发动机的油箱连通的旋转主轴(10)，所述旋转主轴(10)上装设有用于在离心力作用下使进入的燃油以油膜状态向外甩出以雾化燃油的甩油雾化器(20)；
所述甩油雾化器(20)内具有甩油腔(201)，所述旋转主轴(10)上设有多个供燃油进入所述甩油腔(201)内的出油孔(101)；
所述甩油雾化器(20)上设有呈环形的出油缝(202)，所述出油缝(202)与所述甩油腔(201)连通以当所述甩油雾化器(20)随所述旋转主轴(10)转动时，使由所述出油孔(101)进入所述甩油腔(201)内的燃油在离心力作用下在所述甩油腔(201)的内壁上形成油膜后从所述出油缝(202)以油膜状态向外甩出。
2.根据权利要求1所述的离心甩油雾化结构，其特征在于，
所述甩油雾化器(20)上设有两个供所述旋转主轴(10)穿过的安装孔(203)，两个所述安装孔(203)相对设置且均与所述甩油腔(201)连通，所述甩油雾化器(20)通过两个所述安装孔(203)固定安装于所述旋转主轴(10)上；
所述旋转主轴(10)上设有沿其长度方向延伸且与所述油箱连通的输油通道(102)，多个所述出油孔(101)设置于所述旋转主轴(10)上位于所述甩油腔(201)内的部分轴段上且与所述输油通道(102)连通。
3.根据权利要求2所述的离心甩油雾化结构，其特征在于，
所述甩油雾化器(20)包括两个结构相同的半蚌壳体，各所述半蚌壳体上设有贯通的所述安装孔(203)，两个所述半蚌壳体各通过其上的所述安装孔(203)相对且间隔固定于所述旋转主轴(10)上；
各所述半蚌壳体上靠近另一个所述半蚌壳体的侧壁上设有内凹的空腔(204)，两个所述半蚌壳体上的所述空腔(204)构成所述甩油腔(201)，且两个所述半蚌壳体之间的间距构成所述出油缝(202)。
4.根据权利要求3所述的离心甩油雾化结构，其特征在于，
各所述半蚌壳体包括呈蚌壳状的油壳(21)，所述油壳(21)上靠近另一个所述油壳(21)的侧壁内凹形成所述空腔(204)，所述油壳(21)的中心设有贯穿的所述安装孔(203)；
所述油壳(21)的内凹壁上设有朝另一个所述油壳(21)的内凹侧凸出的支撑筒(22)，两个所述油壳(21)通过两个所述支撑筒(22)相连。
5.根据权利要求4所述的离心甩油雾化结构，其特征在于，
所述支撑筒(22)套设于所述旋转主轴(10)上，且所述支撑筒(22)的一端与所述油壳(21)的内凹壁固定，其相对设置的另一端与另一个所述支撑筒(22)的对应端固定连接；
所述支撑筒(22)上设有多个用于连通所述出油孔(101)和所述空腔(204)的出油通道(205)。
6.根据权利要求5所述的离心甩油雾化结构，其特征在于，
各所述支撑筒(22)包括呈环形的挡圈(221)、与所述挡圈(221)相对设置且呈环形的环箍(222)、设置于所述挡圈(221)和所述环箍(222)之间以连接所述挡圈(221)和所述环箍(222)的多根横梁(223)；
所述挡圈(221)与所述油壳(21)的内凹壁固定，两个所述支撑筒(22)通过两个所述环箍(222)的固定而相连；
各所述横梁(223)的两端分别与所述挡圈(221)和所述环箍(222)固定，且相邻两根所述横梁(223)、所述挡圈(221)、所述环箍(222)构成所述出油通道(205)。
7.根据权利要求6所述的离心甩油雾化结构，其特征在于，
所述油壳(21)的内凹壁上设有内凹的用于安装所述挡圈(221)的环槽(206)，所述环槽(206)与所述安装孔(203)同轴且与所述安装孔(203)连通；
所述支撑筒(22)装设于所述旋转主轴(10)上且所述挡圈(221)与所述环槽(206)焊接固定。
8.根据权利要求6所述的离心甩油雾化结构，其特征在于，
所述旋转主轴(10)上位于所述甩油腔(201)内的部分轴段上设有两组所述出油孔(101)，两组所述出油孔(101)分别与两个所述支撑筒(22)相对设置；
每组所述出油孔(101)包括多个沿所述旋转主轴(10)的周线间隔布置的所述出油孔(101)，多个所述出油孔(101)分别与多个所述出油通道(205)连通。
9.根据权利要求8所述的离心甩油雾化结构，其特征在于，
各所述支撑筒(22)上设有六个所述出油通道(205)，六个所述出油通道(205)沿所述支撑筒(22)的周向均匀间隔设置；
每组所述出油孔(101)包括六个所述出油孔(101)，六个所述出油孔(101)与六个所述出油通道(205)一一对应设置。
10.根据权利要求4所述的离心甩油雾化结构，其特征在于，
所述油壳(21)上与内凹壁相对设置的外凸壁上设有外凸的用以在进行所述甩油雾化器(20)的动平衡测试时使所述甩油雾化器(20)动平衡的配重环(207)，所述配重环(207)呈环形且与所述安装孔(203)同轴设置。
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