CN108087907B - 一种双油路离心式喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双油路离心式喷嘴，尤其涉及一种大流量范围、大喷雾锥角的双油路离心式喷嘴，该喷嘴主要用于航空发动机燃油的雾化。其结构主要由副旋流器、主旋流器、喷嘴外壳与防积碳罩组成。副旋流器与主旋流器内腔构成副油路，主旋流器外侧与喷嘴壳体构成主油路，在主喷口外设有防积碳罩，以减少积碳的生成。本发明将副油路的雾化锥角提高5°至10°，具有流量可调范围大，喷雾范围广、雾场均匀、体积小等特点，能够较好地满足航空发动机燃油流量与液滴雾化粒径需求。

Description

一种双油路离心式喷嘴
技术领域
本发明涉及一种可用于航空发动机中的双油路离心式喷嘴，可实现流量和喷雾锥角在较大范围内调整。本发明燃料雾化装置的技术领域。
背景技术
航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”，世界上能够独立研制高性能航空发动机的国家只有美、英、法、俄等少数几个国家，技术门槛很高。燃油喷嘴作为航空发动机的重要组成部分，对航空发动机的性能有至关重要的作用。喷嘴性能对保证航空发动机的正常供油、起动性能、正常燃烧，提高燃烧效率、降低污染物排放、减少壁面的烧蚀以及冒烟和积碳形成有非常重要的影响。
相较于其它形式的喷嘴，双油路离心式喷嘴因其流量可调范围宽、雾化效果好、机械性能稳定等优势广泛应用于各类型航空发动机中。双油路离心式喷嘴中含有主、副两条油路，相当于将两组不同几何构型的离心式喷嘴耦合在一起。当发动机处于低流量条件下，仅有副油路供油；随着流量需求的不断增加，副油路的注入流量逐渐增加并打开主油路以补充供油，这使得喷嘴在宽广的流量范围下都具有很好的雾化效果。
在民用航空中，客机为节省燃油，大部分飞行时间都处于巡航飞行工况，此时燃油喷嘴仅开启副油路。为更好地提升发动机燃油经济型与减少污染物排放，有必要设计一种副油路雾化锥角较大的双油路离心式喷嘴。
发明内容
本发明是改进了原有副油路旋流结构，设计了流动面积渐变旋流器结构。该结构可增加燃油绕旋流室旋转的周向速度，使液膜获得更大角动量。本发明的目的是增大副油路雾化锥角，使燃油燃烧更加充分，减少因燃油集中而产生的积碳。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
一种双油路离心式喷嘴，该离心式喷嘴包括喷嘴副旋流器(1)、喷嘴主旋流器(2)和喷嘴外壳(3)。
所述喷嘴副旋流器(1)分为入液段(4)、加速段(5)和第一旋流槽(6)三部分，入液段(4)、加速段(5)和第一旋流槽(6)顺次连接。入液段(4)的外部设置有细牙螺纹a(7)，入液段(4)通过细牙螺纹(7)与喷嘴主旋流器(2)的内腔连接。加速段(5)处的流道直径小于入液段(4)的流道直径，使进入加速段(5)的燃油运动速度增加，提高雾化效果。第一旋流槽(6)个数为三个，沿喷嘴副旋流器(1)的中心呈周向均匀分布，第一旋流槽(6)旋向一致，第一旋流槽(6)的作用是将燃油运动方向沿喷嘴副旋流器(1)的轴向改为周向。
所述喷嘴主旋流器(2)的轴线处开有细牙螺纹孔(8)，用以与喷嘴副旋流器(1)的细牙螺纹(7)连接构成副油路。在喷嘴主旋流器(2)的外部上设有六角螺栓头(9)；喷嘴主旋流器(2)的中间设有细牙螺纹b(10)，细牙螺纹b(10)与喷嘴外壳(3)相连；喷嘴主旋流器(2)的下方设有六个第二旋流槽(11)，沿周向均匀分布，六个第二旋流槽(11)的旋向一致且与第一旋流槽(6)的旋向相同；喷嘴主旋流器(2)端部设有副油路喷孔(12)。
所述喷嘴外壳(3)为圆柱形，主油路入口(13)设置在喷嘴外壳(3)的顶部；主油路入口(13)处设有细牙内螺纹c(14)，细牙内螺纹c(14)与细牙螺纹(7)相配合，实现供液管路的连接。喷嘴外壳(3)的内侧设有细牙螺纹d(15)，细牙螺纹d(15)与细牙螺纹b(10)相配合，实现喷嘴外壳(3)与喷嘴主旋流器(2)的连接。主油路喷孔(16)设置在喷嘴外壳(3)的底部，用以形成大喷雾锥角与大流量的燃油喷出。
本发明的工作过程如下，按照发动机各工况所需燃油流量，喷嘴分为三个工作模式：低流量工况、中流量工况和大流量工况，低流量工况下仅开启副油路，副油路工作时，燃油从副油路入口进入，经入液段、加速段使流速逐渐增加，在经过旋流槽改变速度方向，进入旋流室高速旋转，最后经过副油路喷口形成稳定液膜并喷出，完成雾化。中流量工况条件下仅开启主油路，主油路工作时，燃油经主油路入口进入，由于是从切向进入喷嘴，会对燃油有一定预旋作用，在经由旋流槽进入旋流室，最后经主油路喷口喷出，完成雾化。大流量工况条件下主、副油路同时开启。
与现有技术相比，本发明有如下增益效果：
1、改进了传统主、副油路结构，优化了内部流场特性，使在主、副油路雾化性能不变的情况下，增大了副油路雾化锥角。
2、机械结构稳定、合理，使用寿命较长。
附图说明
图1是本发明的双油路离心式喷嘴副旋流器主视图。
图2是本发明的双油路离心式喷嘴副旋流器立面图。
图3是本发明的双油路离心式喷嘴主旋流器立面图。
图4是本发明的双油路离心式喷嘴主旋流器主视图。
图5是本发明的双油路离心式喷嘴外壳立面图。
图6是本发明的双油路离心式喷嘴外壳主视图。
图中：1、喷嘴副旋流器，2、喷嘴主旋流器，3、喷嘴外壳，4、入液段，5、加速段，6、第一旋流槽，7、细牙螺纹a，8、细牙螺纹孔，9、六角螺栓头，10、细牙螺纹b，11、第二旋流槽，12、副油路喷孔，13、主油路入口，14、细牙内螺纹c，15、细牙螺纹d，16、主油路喷孔。
具体的实施方式
如图1-6所示，以下结合附图对本发明进行进一下详细说明。
a)双油路离心式喷嘴主、副旋流器的旋流槽结构采用铣削工艺，可保证各平面的加工精度和表面粗糙度。
b)双油路离心式喷嘴主、副旋芯的主体结构及螺纹可采用车削工艺，各零件连接处螺纹需进行相互配合调整。
所述喷嘴副旋流器(1)长17mm，直径6mm至10mm，分为入液段(4)、加速段(5)、第一旋流槽(6)三部分。入液段(4)外部设置直径为10mm的细牙螺纹(7)与主旋流器内腔链接。加速段(5)处流道直径变窄，使得燃油运动速度增加，提高雾化效果。第一旋流槽(6)个数为3个，沿轴向均匀分布，旋向为右旋，宽度为0.6mm，深度为0.9mm，升角为45°，其作用为将燃油运动方向由沿副旋流器的轴向改为周向。
所述主旋流器(2)主体长约37mm，直径14mm至22mm，主体轴线处开有直径为10mm的细牙螺纹孔(8)，用以与副旋流器构成副油路。在主旋流器外部，上方设有六角螺栓头(9)以方便安装，中间设有直径为22mm的细牙螺纹(10)，与喷嘴外壳相连，下方设有6个第二旋流槽(11)，沿周向均匀分布，旋向为右旋，宽度为1mm，深度为1.5mm，升角为45°，底部设有副油路喷孔(12)，长1.5mm，直径为0.8mm。
所述喷嘴外壳(3)长约33mm，主体结构为圆柱形，易于加工。入口(13)处设置直径为6mm细牙内螺纹(14)，用以喷嘴与供液管路的链接。喷嘴外壳主体(3)内侧设置直径为22mm的细牙螺纹(15)，与主旋流器连接。主油路喷孔(16)处直径2mm，深度1mm，用以形成大喷雾锥角与大流量的燃油喷出。

Claims (2)

1.一种双油路离心式喷嘴，其特征在于：该离心式喷嘴包括喷嘴副旋流器(1)、喷嘴主旋流器(2)和喷嘴外壳(3)；
所述喷嘴副旋流器(1)分为入液段(4)、加速段(5)和第一旋流槽(6)三部分，入液段(4)、加速段(5)和第一旋流槽(6)顺次连接；入液段(4)的外部设置有细牙螺纹a(7)，入液段(4)通过细牙螺纹(7)与喷嘴主旋流器(2)的内腔连接；加速段(5)处的流道直径小于入液段(4)的流道直径，使进入加速段(5)的燃油运动速度增加，提高雾化效果；第一旋流槽(6)个数为三个，沿喷嘴副旋流器(1)的中心呈周向均匀分布，第一旋流槽(6)旋向一致，第一旋流槽(6)的作用是将燃油运动方向沿喷嘴副旋流器(1)的轴向改为周向；
所述喷嘴主旋流器(2)的轴线处开有细牙螺纹孔(8)，用以与喷嘴副旋流器(1)的细牙螺纹a(7)连接构成副油路；在喷嘴主旋流器(2)的外部上设有六角螺栓头(9)；喷嘴主旋流器(2)的中间设有细牙螺纹b(10)，细牙螺纹b(10)与喷嘴外壳(3)相连；喷嘴主旋流器(2)的下方设有六个第二旋流槽(11)，沿周向均匀分布，六个第二旋流槽(11)的旋向一致且与第一旋流槽(6)的旋向相同；喷嘴主旋流器(2)端部设有副油路喷孔(12)；
所述喷嘴外壳(3)为圆柱形，主油路入口(13)设置在喷嘴外壳(3)的顶部；主油路入口(13)处设有细牙内螺纹c(14)，细牙内螺纹c(14)与细牙螺纹a(7)相配合，实现供液管路的连接；喷嘴外壳(3)的内侧设有细牙螺纹d(15)，细牙螺纹d(15)与细牙螺纹b(10)相配合，实现喷嘴外壳(3)与喷嘴主旋流器(2)的连接；主油路喷孔(16)设置在喷嘴外壳(3)的底部，用以形成大喷雾锥角与大流量的燃油喷出。
2.根据权利要求1所述的一种双油路离心式喷嘴，其特征在于：按照发动机各工况所需燃油流量，喷嘴分为三个工作模式：低流量工况、中流量工况和大流量工况，低流量工况下仅开启副油路，副油路工作时，燃油从副油路入口进入，经入液段、加速段使流速逐渐增加，在经过旋流槽改变速度方向，进入旋流室高速旋转，最后经过副油路喷口形成稳定液膜并喷出，完成雾化；中流量工况条件下仅开启主油路，主油路工作时，燃油经主油路入口进入，由于是从切向进入喷嘴，会对燃油有一定预旋作用，在经由旋流槽进入旋流室，最后经主油路喷口喷出，完成雾化；大流量工况条件下主、副油路同时开启。
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