CN108151066A - 大扩展雾化锥角甩油盘结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空发动机燃烧室技术领域，具体涉及一种大扩展雾化锥角甩油盘结构。为提高火焰筒头部的掺混是提高小型涡轮发动机热效率的有效手段，本发明提出的一种大扩张角度燃油雾化甩油盘技术，在甩油盘喷口增加旋流结构，实现了燃油通过甩油盘离心力作用下，以旋流的形式离开甩油盘，实现了燃油在良好的雾化的基础下，增大了燃油喷射角度，提高燃油在火焰筒内部的驻留时间，加强油气掺混并提高燃烧效率。以加工简单、燃烧效率高为目的进行各种燃烧组织相关的参数的优化设计，获得一种简单、高效的甩油盘结构形式。

Description

大扩展雾化锥角甩油盘结构
技术领域
本发明属于航空发动机燃烧室技术领域，具体涉及一种大扩展雾化锥角甩油盘结构。
背景技术
小型涡轮发动机是高空长航时无人机的关键技术之一。高空长航时无人机对发动机的需求方向为高升限、低油耗、低成本，燃烧室是小型涡扇发动机的核心部件之一，高转速是小型涡扇发动机的突出特点之一，针对这一特点，目前小型涡轮风扇发动机多采用甩油盘供油装置，其雾化效果好且结构简单。相对常规喷嘴，具有供油压力低(省去高压供油装置)、结构简单紧凑、重量轻、加工精度要求不高、高空雾化性能好等优点；相对蒸发管，具有起动简单迅速的优点。常见甩油盘是孔式甩油盘，甩油盘安装在发动机主轴上，与主轴同步旋转，燃油输送至甩油盘环腔内，被巨大的离心力甩向环腔壁面，壁面形成一层油膜，通过甩油盘均布一周喷油孔甩入火焰筒，同时完成雾化。目前甩油盘结构形式以甩油孔式居多，燃油雾化锥角较小，对于火焰筒内油气掺混不利，导致火焰筒较长。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提高火焰筒头部的掺混效果。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种大扩展雾化锥角甩油盘结构，其包括：甩油盘1、旋流室2、燃油喷口3；
所述甩油盘结构该结构为全环盘式结构，即构成甩油盘结构外部轮廓的甩油盘1为一全环盘体，所述甩油盘1固定在发动机高压轴上，发动机工作时候甩油盘1随高压轴高速旋转，甩油盘1上外周面均匀布置有多个旋流器；
每个旋流器各自由旋流室2和燃油喷口3组成；
所述燃油喷口3为旋流室2的出口，由旋流室2和燃油喷口3组成的旋流器安装固定在甩油盘1上；
甩油盘1高速旋转后，燃油沿着甩油盘内壁形成油膜，该油膜在甩油盘离心力的作用下，进入旋流室2，旋流室2内部燃油沿着旋流室2内壁面旋转，在离心力和科氏力的共同作用下通过燃油喷口3喷出。
其中，所述旋流器设有15-20个。
其中，所述旋流器设有18个。
其中，所述燃油喷口3直径为0.5mm～2mm。
其中，所述燃油喷口3直径为0.8mm。
其中，所述燃油喷口3直径为1.8mm。
其中，所述旋流器通过螺纹结构安装固定在甩油盘1上。
其中，所述甩油盘1的直径为50mm～200mm。
其中，所述甩油盘1的直径为100mm。
其中，所述通过燃油喷口3喷出的喷射锥角为30°～120°。
(三)有益效果
为提高火焰筒头部的掺混是提高小型涡轮发动机热效率的有效手段，本发明提出的一种大扩张角度燃油雾化甩油盘技术，在甩油盘喷口增加旋流结构，实现了燃油通过甩油盘离心力作用下，以旋流的形式离开甩油盘，实现了燃油在良好的雾化的基础下，增大了燃油喷射角度，提高燃油在火焰筒内部的驻留时间，加强油气掺混并提高燃烧效率。以加工简单、燃烧效率高为目的进行各种燃烧组织相关的参数的优化设计，获得一种简单、高效的甩油盘结构形式。
与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：
(1)本发明采用的燃烧组织技术适用于小尺寸折流燃烧室，油盘的直径为50mm～200mm，燃油喷口直径为0.5mm～2mm，喷射锥角为30°～120°；
(2)降低燃烧室供油装置的复杂程度，形成一种简单、高效的燃油喷射技术；
(3)对于采用甩油盘的发动机燃烧室，雾化锥角最大达到120°，增强燃烧油气掺混，缩短燃烧室长度。
附图说明
图1及图2为本发明大扩展雾化锥角甩油盘结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
对于采用甩油盘折流燃烧室来说，本发明在孔式甩油盘的基础上增加了旋流结构，试验了甩油盘扩大甩油盘雾化锥角，通过在甩油孔上增加旋流结构，提高燃油在火焰筒内部的驻留时间，加强油气掺混，提高燃烧效率并缩短了火焰筒的轴向长度。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种大扩展雾化锥角甩油盘结构，如图1及图2所示，其包括：甩油盘1、旋流室2、燃油喷口3；气流的走向如图中箭头所示；
所述甩油盘结构该结构为全环盘式结构，即构成甩油盘结构外部轮廓的甩油盘1为一全环盘体，所述甩油盘1固定在发动机高压轴(未画出)上，发动机工作时候甩油盘1随高压轴高速旋转，甩油盘1上外周面均匀布置有多个旋流器；
每个旋流器各自由旋流室2和燃油喷口3组成；
所述燃油喷口3为旋流室2的出口，由旋流室2和燃油喷口3组成的旋流器安装固定在甩油盘1上；
甩油盘1供油的方向见附图1，甩油盘1高速旋转后，燃油沿着甩油盘内壁形成油膜，该油膜在甩油盘离心力的作用下，进入旋流室2，旋流室2内部燃油沿着旋流室2内壁面旋转，在离心力和科氏力的共同作用下通过燃油喷口3喷出。
其中，所述旋流器设有15-20个。
其中，所述旋流器设有18个。
其中，所述燃油喷口3直径为0.5mm～2mm。
其中，所述燃油喷口3直径为0.8mm。
其中，所述燃油喷口3直径为1.8mm。
其中，所述旋流器通过螺纹结构安装固定在甩油盘1上。
其中，所述甩油盘1的直径为50mm～200mm。
其中，所述甩油盘1的直径为100mm。
其中，所述通过燃油喷口3喷出的喷射锥角为30°～120°。
综上，当发动机工作时，燃油通过供油装置往甩油盘内壁面喷射，喷射的燃油通过与甩油盘共同旋转形成一层贴壁油膜，在离心力的作用下，该油膜进入旋流室，旋流室内部燃油沿着旋流室内壁面旋转，在离心力和科氏力的共同作用下通过燃油喷口喷出，喷出的燃油具有雾化好且扩张锥角大的特点，与燃烧室内的空气掺混后进行燃烧，形成稳定的燃烧组织。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大扩展雾化锥角甩油盘结构，其特征在于，其包括：甩油盘(1)、旋流室(2)、燃油喷口(3)；
所述甩油盘结构该结构为全环盘式结构，即构成甩油盘结构外部轮廓的甩油盘(1)为一全环盘体，所述甩油盘(1)固定在发动机高压轴上，发动机工作时候甩油盘(1)随高压轴高速旋转，甩油盘(1)上外周面均匀布置有多个旋流器；
每个旋流器各自由旋流室(2)和燃油喷口(3)组成；
所述燃油喷口(3)为旋流室(2)的出口，由旋流室(2)和燃油喷口(3)组成的旋流器安装固定在甩油盘(1)上；
甩油盘(1)高速旋转后，燃油沿着甩油盘内壁形成油膜，该油膜在甩油盘离心力的作用下，进入旋流室(2)，旋流室(2)内部燃油沿着旋流室(2)内壁面旋转，在离心力和科氏力的共同作用下通过燃油喷口(3)喷出。
2.如权利要求1所述的大扩展雾化锥角甩油盘结构，其特征在于，所述旋流器设有15-20个。
3.如权利要求2所述的大扩展雾化锥角甩油盘结构，其特征在于，所述旋流器设有18个。
4.如权利要求1所述的大扩展雾化锥角甩油盘结构，其特征在于，所述燃油喷口(3)直径为0.5mm～2mm。
5.如权利要求4所述的大扩展雾化锥角甩油盘结构，其特征在于，所述燃油喷口(3)直径为0.8mm。
6.如权利要求4所述的大扩展雾化锥角甩油盘结构，其特征在于，所述燃油喷口(3)直径为1.8mm。
7.如权利要求1所述的大扩展雾化锥角甩油盘结构，其特征在于，所述旋流器通过螺纹结构安装固定在甩油盘(1)上。
8.如权利要求1所述的大扩展雾化锥角甩油盘结构，其特征在于，所述甩油盘(1)的直径为50mm～200mm。
9.如权利要求8所述的大扩展雾化锥角甩油盘结构，其特征在于，所述甩油盘(1)的直径为100mm。
10.如权利要求1所述的大扩展雾化锥角甩油盘结构，其特征在于，所述通过燃油喷口(3)喷出的喷射锥角为30°～120°。
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