CN107178793A - 蒸发管及喷雾装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸发管，燃油喷嘴从蒸发管的入口端伸入，蒸发管的入口端设有用于将流经旋流器的空气转换为旋转式气流的旋流器，旋流器套设于蒸发管和燃油喷嘴之间，且旋流器位于燃油喷嘴的喷口后方。上述蒸发管入口处设置了旋流器，使蒸发管内气流由非预旋高速气流变成旋转式气流，旋转式气流可有效加强油气预混合程度，有效避免长期工作中与其匹配的燃油喷嘴喷口燃油流量差异带来的不利影响，同时旋转式气流可延长油气混合物在管内的驻留时间，进而延长油气混合的时间和扩大油气混合物与蒸发管壁的换热面积，利用高温的蒸发管来大幅提高燃油雾化蒸发率，使得蒸发管出口油雾分布更加均匀，从而保证燃烧室性能。

Description

蒸发管及喷雾装置

技术领域

本发明涉及喷雾装置领域，特别地，涉及一种蒸发管。此外，本发明还涉及一种包括上述蒸发管的喷雾装置。

背景技术

蒸发管作为燃烧室的一种喷雾装置，通过利用管内空气促使燃油雾化，并借助高进口空气温度和高温主燃区的作用增加燃油的蒸发，以提高燃烧性能，典型的蒸发管结构形式有蜗壳形、“Γ”形和“T”形，目前主流设计的蒸发管式燃烧室多采用“T”形蒸发管。参照图1和2，蒸发管10多采用直射式喷嘴20，燃油直接经过一个或若干个小孔喷口21射出，如图1所示，当喷口21个数大于1时，这种设计的缺点为：直射式喷嘴20为外漏式喷口，孔径极小，在长期工作后，受燃油沉积和存放环境影响，在燃油流量一定的情况下，各喷口21燃油流量会出现差异，使得燃油喷嘴周向流量均匀性变差，燃烧室油雾场均匀性受到破坏，易产生局部高温区，导致燃烧室性能恶化。

发明内容

本发明提供了一种蒸发管及喷雾装置，以解决燃烧室油雾场均匀性差的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供了一种蒸发管，燃油喷嘴从蒸发管的入口端伸入，其特征在于，蒸发管的入口端设有用于将流经旋流器的空气转换为旋转式气流的旋流器，旋流器套设于蒸发管和燃油喷嘴之间，且旋流器位于燃油喷嘴的喷口后方，以使喷口喷出的燃油与旋转式气流形成雾化油气混合物。

进一步地，旋流器的旋流角度为50～70°。

进一步地，旋流器为轴向式叶片旋流器，其上叶片的数量为6～12片。

进一步地，叶片的厚度为0.58～62毫米。

进一步地，旋流器的外壁与蒸发管的内壁贴合，旋流器的内壁与燃油喷嘴的外壁贴合。

进一步地，旋流器后端的外沿设有用于抵靠在蒸发管端部的挡边。

进一步地，蒸发管为T型蒸发管。

本发明另一方面还提供了一种喷雾装置，喷雾装置包括燃油喷嘴和上述的蒸发管，燃油喷嘴伸入蒸发管中。

进一步地，燃油喷嘴为直喷式燃油喷嘴。

本发明具有以下有益效果：上述蒸发管入口处设置了旋流器，使蒸发管内气流由非预旋高速气流变成旋转式气流，旋转式气流可有效加强油气预混合程度，有效避免长期工作中与其匹配的燃油喷嘴喷口燃油流量差异带来的不利影响，同时旋转式气流可延长油气混合物在管内的驻留时间，进而延长油气混合的时间和扩大油气混合物与蒸发管壁的换热面积，利用高温的蒸发管来大幅提高燃油雾化蒸发率，使得蒸发管出口油雾分布更加均匀，从而保证燃烧室性能。

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是常规蒸发管与喷嘴的结构示意图；

图2是常规蒸发管与喷嘴的部分结构示意图；

图3是本发明优选实施例的蒸发管与喷嘴的结构示意图；

图4是本发明优选实施例的蒸发管与喷嘴的部分结构示意图；

图5是本发明优选实施例的旋流器结构示意图；

图6是常规蒸发管的气流流向示意图；

图7是本发明优选实施例的蒸发管气流流向示意图。

附图标记说明：100、蒸发管；200、燃油喷嘴；300、旋流器；400、出口；210、喷口；310、叶片。

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3和4，本发明的优选实施例提供了一种蒸发管100，燃油喷嘴200从所述蒸发管100的入口端伸入，其特征在于，所述蒸发管100的入口端设有用于将流经所述旋流器300的空气转换为旋转式气流的旋流器300，所述旋流器300套设于所述蒸发管100和所述燃油喷嘴200之间，且所述旋流器300位于所述燃油喷嘴200的喷口210后方，以使所述喷口喷出的燃油与所述旋转式气流形成雾化油气混合物。

发明人发现，参照图1、2和6，在常规蒸发管10设计中未考虑长期工作过程中燃油喷嘴20的喷口21被污染对燃烧室油雾场带来的不利影响，一旦局部喷口21燃油流量出现明显变化，将导致燃烧室油雾场分布不均，影响燃烧室性能。具体的，燃油喷嘴20为外漏式喷口21，孔径极小，在长期工作后，受燃油沉积和存放环境影响，在燃油流量一定的情况下，各喷口21燃油流量会出现差异，使得燃油喷嘴20周向流量均匀性变差。参照图6，申请人发现常规蒸发管10内部气流为非预旋高速气流，气流在蒸发管10内未折向前基本上为直线运动，无法对燃油进行高强度混合，因而蒸发管10内的燃油分布情况基本与燃油喷嘴20周向燃油分布情况一致，仍为不均匀分布状态。因此，常规蒸发管10结构无法改善喷口21流量差异对燃烧室油雾场带来的不良影响，而不均匀的油雾场会引起燃烧室性能恶化。此外，由于蒸发管10内气流速度高，非预旋高速气流的流动路径短，因而油气混合物的驻留时间极短，难以与蒸发管10壁面发生有效换热，难以高效利用高温的蒸发管10来改善雾化蒸发性能，也在一定程度上降低了油气混合的时间，从而不利于油气混合均匀。

在本发明中，参照图3和4，在常规蒸发管10中，增设了旋流器300。旋流器300套设在蒸发管100和燃油喷嘴200之间。参照图7，箭头代表气流流向，高速气流流经旋流器300进入蒸发管100中，在旋流器300的作用下，原本非预旋式的气流变成旋转式气流。旋转式气流携带燃油旋转，可有效加强油气预混合程度，原本不均匀分布的燃油在混合过程中变得均匀，有效避免长期工作中与其匹配的燃油喷嘴200喷口210燃油流量差异带来的不利影响，同时旋转式气流的流动路径变长，可延长油气混合物在管内的驻留时间，进而延长油气混合的时间和扩大油气混合物与蒸发管100壁的换热面积，利用高温的蒸发管100来大幅提高燃油雾化蒸发率，使得蒸发管100的出口400油雾分布更加均匀，从而保证燃烧室性能。旋流器300可设置在蒸发管100的入口端，也可设置在蒸发管100内靠近入口端的位置。旋流器300可固定在蒸发管100和/或燃油喷嘴200上。蒸发管100可以是蜗壳型、“Γ”型和“T”型，均可以安装旋流器300。

本发明具有以下有益效果：上述蒸发管100入口处设置了旋流器300，使蒸发管100内气流由非预旋高速气流变成旋转式气流，旋转式气流可有效加强油气预混合程度，有效避免长期工作中与其匹配的燃油喷嘴200喷口210燃油流量差异带来的不利影响，同时旋转式气流可延长油气混合物在管内的驻留时间，进而延长油气混合的时间和扩大油气混合物与蒸发管100壁的换热面积，利用高温的蒸发管100来大幅提高燃油雾化蒸发率，使得蒸发管100的出口400油雾分布更加均匀，从而保证燃烧室性能。

可选地，参照图5，旋流器300的旋流角度为50～70°。旋流器300具有一定旋流角度，气流通过旋流器300后以相应的角度旋转流动。若旋流角度过小，则油气混合物在管内的驻留时间增加较少，因而蒸发管100的出口400油雾分布均匀程度只能小幅提升，因而燃烧室性能提升幅度也较小。若旋流角度过大，则油气混合物在管内的驻留时间过长，容易导致燃油在蒸发管100内自燃。

可选地，，参照图5，旋流器300为轴向式叶片旋流器，叶片310数量为6～12片。

为较大程度的保证旋流器300的旋流效果，需使旋流器300达到在轴向从一端往另一端看不透光的效果。具体在轴向式叶片旋流器中，即各叶片310在轴向上存在较大重叠区域，并轴向截面上各叶片的投影填满了气流通过的环形区域。为达到该效果，当叶片310少于6片时，叶片310沿周向延伸的长度较长，即旋流器300的旋流角度较大，使得油气混合物在管内的驻留时间过长，容易导致燃油在蒸发管100内自燃。而当叶片310大于12片时，则又容易导致旋流角度过小，油气混合物在管内的驻留时间增加较少，因而蒸发管100的出口400油雾分布均匀程度只能小幅提升，因而燃烧室性能提升幅度也较小。并且叶片310数量过多时，还会影响蒸发管100的有效进气面积，导致进气量不足，油气混合物中空气不足，导致燃烧室内燃油燃烧不充分。

可选地，参照图5，叶片310的厚度为0.58～0.62毫米。该厚度的叶片310，可减少对气路的堵塞，减少其对有效进气面积的影响，旋流强度大。

可选地，参照图4，旋流器300的外壁与蒸发管100的内壁贴合，旋流器300的内壁与燃油喷嘴200的外壁贴合。该种结构的旋流器300安装稳固，并且气流不易从旋流器300、蒸发管100、燃油喷嘴200间的缝隙进入蒸发管100，气流的旋流强度大。

可选地，参照图4，旋流器300后端的外沿设有用于抵靠在蒸发管100端部的挡边。该种结构的旋流器300设置在蒸发管100的入口端，安装和拆卸方便，便于维护。

可选地，参照图3，蒸发管100为T型蒸发管。

本发明另一方面还提供了一种喷雾装置，参照图3，喷雾装置包括燃油喷嘴200和上述的蒸发管100，燃油喷嘴200伸入蒸发管100中。

由于采用上述的蒸发管100，因而该喷雾装置的燃油雾化蒸发率高，蒸发管100的出口400油雾分布更加均匀，从而保证燃烧室性能。

可选地，参照图3，燃油喷嘴200为直喷式燃油喷嘴200。

由于蒸发管100上设置了旋流器300，无疑对会在一定程度上影响蒸发管100的有效进气面积。除采用上述优化叶片310数量、结构和旋流角度外，还可使蒸发管100的管径相比原先的常规蒸发管10适当扩大，旋流器300与蒸发管100的管径匹配，以使蒸发管100的有效进气面积符合喷雾装置的设计要求。

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 (9)

1.一种蒸发管，燃油喷嘴(200)从所述蒸发管(100)的入口端伸入，其特征在于，所述蒸发管(100)的入口端设有用于将流经所述旋流器(300)的空气转换为旋转式气流的旋流器(300)，所述旋流器(300)套设于所述蒸发管(100)和所述燃油喷嘴(200)之间，且所述旋流器(300)位于所述燃油喷嘴(200)的喷口(210)后方，以使所述喷口喷出的燃油与所述旋转式气流形成雾化油气混合物。

2.根据权利要求1所述的蒸发管，其特征在于，所述旋流器(300)的旋流角度为50～70°。

3.根据权利要求2所述的蒸发管，其特征在于，所述旋流器(300)为轴向式叶片旋流器，其上叶片(310)的数量为6～12片。

4.根据权利要求3所述的蒸发管，其特征在于，所述叶片(310)的厚度为0.58～0.62毫米。

5.根据权利要求1所述的蒸发管，其特征在于，所述旋流器(300)的外壁与所述蒸发管(100)的内壁贴合，所述旋流器(300)的内壁与所述燃油喷嘴(200)的外壁贴合。

6.根据权利要求5所述的蒸发管，其特征在于，所述旋流器(300)后端的外沿设有用于抵靠在所述蒸发管(100)端部的挡边。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的蒸发管，其特征在于，所述蒸发管(100)为T型蒸发管。

8.一种喷雾装置，其特征在于，所述喷雾装置包括燃油喷嘴(200)和权利要求1～6中任一项所述的蒸发管(100)，所述燃油喷嘴(200)伸入所述蒸发管(100)中。

9.根据权利要求8所述的喷雾装置，其特征在于，所述燃油喷嘴(200)为直喷式燃油喷嘴(200)。