CN111735077B - 火焰筒装置、燃烧室及发动机 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种火焰筒装置、一种燃烧室及一种发动机。该火焰筒装置包括内筒、外筒、盖体、油气混合管、第一通孔、导风板及第二通孔。外筒套设于内筒，以在外筒与内筒之间形成一环形空腔。盖体与内筒和外筒均连接，用于密封环形空腔的一端。油气混合管穿设于盖体，油气混合管在环形空腔内的开口面向所述盖体。第一通孔设于盖体。导风板设于第一通孔位于盖体内侧的开口处，用于将通过第一通孔射入的气流导向盖体的内表面并朝内筒流动。第二通孔设于内筒。本公开能够在火焰筒内形成回流，且无需设置旋流器。

Description

火焰筒装置、燃烧室及发动机

技术领域

本公开涉及发动机技术领域，尤其涉及一种火焰筒装置、一种燃烧室及一种发动机。

背景技术

火焰筒是发动机燃烧室的重要结构。为了提高燃烧室的工作性能，需要在火焰筒中形成回流。

现有技术采用旋流器在火焰筒内形成回流。然而，旋流器在外界因素的影响下容易故障，从而使火焰筒内难以形成回流，且旋流器的加工难度高，增加了制造成本。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种火焰筒装置、一种燃烧室及一种发动机，能够在火焰筒内形成回流，且无需设置旋流器。

根据本公开的一个方面，提供一种火焰筒装置，包括：

内筒；

外筒，套设于所述内筒，以在所述外筒与所述内筒之间形成一环形空腔；

盖体，与所述内筒和所述外筒均连接，用于密封所述环形空腔的一端；

油气混合管，穿设于所述盖体，所述油气混合管在所述环形空腔内的开口面向所述盖体；

第一通孔，设于所述盖体；

导风板，设于所述第一通孔位于所述盖体内侧的开口处，用于将通过所述第一通孔射入的气流导向所述盖体的内表面并朝所述内筒流动；

第二通孔，设于所述内筒。

在本公开的一种示例性实施例中，所述油气混合管在所述环形空腔内设有多个开口，所述第二通孔的数量为多个，多个所述开口和多个所述第二通孔均沿着所述内筒的周向分布。

在本公开的一种示例性实施例中，所述油气混合管的每个所述开口在所述内筒上的正投影均与一所述第二通孔沿着所述内筒的轴向分布。

在本公开的一种示例性实施例中，所述火焰筒装置还包括：

多个第三通孔，设于所述外筒，并沿所述外筒的周向分布，所述油气混合管任意相邻的两个所述开口在所述外筒上的正投影之间具有所述第三通孔。

在本公开的一种示例性实施例中，任一所述开口位于任一所述第二通孔靠近所述盖体的一侧。

在本公开的一种示例性实施例中，所述油气混合管的开口沿着出料方向呈缩口型。

在本公开的一种示例性实施例中，所述油气混合管包括：

T型管，所述T型管的竖管穿设于所述盖体，并沿所述内筒的轴向延伸，所述T型管的横管的延伸方向与所述内筒的径向垂直，所述横管的两端均在所述环形空腔内设有开口，且均面向所述盖体。

根据本公开的一个方面，提供一种燃烧室，包括上述任意一项所述的火焰筒装置。

在本公开的一种示例性实施例中，所述燃烧室还包括：

燃油喷嘴，从所述油气混合管位于所述环形空腔外的一端伸入所述油气混合管。

根据本公开的一个方面，提供一种发动机，包括上述任意一项所述的燃烧室。

本公开相比现有技术的有益效果在于：本公开的火焰筒装置、燃烧室及发动机，油气混合管在环形空腔内的开口面向盖体，从而使油气混合管射出的油气可以到达盖体，且与通过第一通孔射入的气流混合，在导风板的作用下，使混合的气流沿靠近内筒的方向导向盖体的内表面，进而与通过第二通孔射入的气流混合，且一起到达外筒的内侧表面，并产生分流，使一部分油气再次流向盖体，从而形成了回流，且无需设置旋流器，降低了制造成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图来详细描述其示例性实施例，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为相关技术中火焰筒装置的示意图；

图2为本公开实施方式的火焰筒装置的示意图；

图3为本公开实施方式的火焰筒装置的立体示意图；

图4为本公开实施方式的火焰筒装置的局部示意图；

图5为本公开实施方式中燃烧室的示意图；

图6为本公开实施方式中具有多个油气混合管的火焰筒装置的示意图；

图7为本公开实施方式的火焰筒装置的油气混合管的示意图；

图8为本公开实施方式的火焰筒装置的油气混合管与喷嘴的示意图；

图9为本公开实施方式的火焰筒装置的喷嘴的示意图。

图中：1、套筒；2、外旋流器；3、文氏管；4、内旋流器；5、喷嘴；51、喷口；6、环形空腔；7、盖体；8、第二通孔；9、油气混合管；91、开口；92、竖管；93、横管；10、第一通孔；11、导风板；12、内筒；13、外筒；14、第三通孔；15、第一发散孔；16、第二发散孔；17、第三发散孔；18、第四发散孔。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免模糊本公开的各方面。

用语“一”、“该”、“所述”和“至少一种”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。

相关技术中，如图1所示，该火焰筒装置包括内旋流器4和外旋流器2，其设计和加工要求较高，且旋流器细节特征的些许差异对燃烧室出口温度场都存在很大影响。该结构中影响旋流器性能的参数很多，例如套筒1翻边直径、套筒1扩张角η、套筒1内直径L₁及套筒1翻边的形式、文氏管3喉道直径L₃、文氏管3外径L₂等。在现有的加工制造和装配水平下，若因上述参数导致旋流器出现问题，很难及时找出解决对策；同时，与内旋流器4和外旋流器2匹配的燃油喷嘴5通常采用离心喷嘴5、空气辅助雾化喷嘴5和气动喷嘴5，这些喷嘴5具有小尺寸、小流量的特点，加工精度要求高，制造成本也高。

为了解决上述问题，本公开实施方式提供一种火焰筒装置，用于燃烧室。如图2至图5所示，该火焰筒装置可以包括内筒12、外筒13、盖体7、油气混合管9、第一通孔10、导风板11以及第二通孔8，其中：

外筒13可以套设于内筒12，以在外筒13与内筒12之间形成一环形空腔6。盖体7与内筒12和外筒13均连接，用于密封环形空腔6的一端。油气混合管9穿设于盖体7，且在环形空腔6内的开口91面向盖体7。第一通孔10设于盖体7。导风板11设于第一通孔10位于盖体7内侧的开口91处，用于将通过第一通孔10射入的气流沿靠近内筒12的方向导向盖体7的内表面。第二通孔8设于内筒12。

本公开实施方式的的火焰筒装置，油气混合管9在环形空腔6内的开口91面向盖体7，从而使油气混合管9射出的油气可以到达盖体7，且与通过第一通孔10射入的气流混合，在导风板11的作用下，使混合的气流沿靠近内筒12的方向导向盖体7的内表面，进而与通过第二通孔8射入的气流混合，且一起到达外筒13的内侧表面，并产生分流，使一部分油气再次流向盖体7，从而形成了回流，且无需设置旋流器。

下面对本公开实施方式的火焰筒装置的各部件进行详细说明：

如图3至图5所示，该外筒13的内径可以大于内筒12的外径，使外筒13套设于内筒12，从而形成环形空腔，以容置油气混合管9射出的油气。其中，该外筒13和内筒12可以同轴设置。

如图3至图5所示，该盖体7可以与外筒13和内筒12均连接，以密封环形空腔6的一端。其中，该盖体7可以固定连接于外筒13和内筒12，例如，焊接于外筒13和内筒12，但本公开不限于此。当然，该盖体7可以与外筒13和内筒12一体成型。此外，该盖体7可以呈环形件，该环形件的内圈可以与内筒12的一端连接，该环形件的外圈可以与外筒13的一端连接。进一步地，该环形件的内圈可以与内筒12的一端平滑过渡连接，该环形件的外圈可以与外筒13的一端平滑过渡连接。在本公开其它实施方式中，该盖体7还可以具有其它形状，例如圆形等。此外，该盖体7的内侧面可以沿着远离环形空腔6的方向凹陷，以使至少部分内侧面呈曲面。

如图3至图5所示，该油气混合管9可以穿设于盖体7，其一端可以位于环形空腔6内，另一端可以位于环形空腔6外，用于使环形空腔6与外界连通。其中，燃油可以从该油气混合管9位于环形空腔6外的一端进入油气混合管9，且与空气在油气混合管9中进行混合，并从油气混合管9位于环形空腔6内的一端射出，以进入环形空腔6。该油气混合管9位于环形空腔6的开口91面向盖体7。通过调节油气混合管9的开口91与盖体7之间的距离或者加大油气混合管9所射出的油气的压力，可以使油气混合管9射出的油气到达盖体7。该油气混合管9的开口91沿着出料方向可以呈缩口型，从而可以提高开口91处油气的流速。该油气混合管9的开口91到外筒13内表面和内筒12外表面的距离相同。此外，以内侧面呈曲面的盖体7为例，可以使盖体7穿设有油气混合管9的区域呈平面19，以方便油气混合管9的安装和固定。

如图5至图7所示，该油气混合管9的数量可以多个，并沿着内筒12的周向分布。每个油气混合管9在环形空腔6内可以设有多个开口91，并沿着内筒12的周向分布。一实施方式中，每个油气混合管9均包括T型管。该T型管的竖管92穿设于盖体7，并沿内筒12的轴向延伸。该T型管的横管93的延伸方向与内筒12的径向垂直，该横管93的两端均在环形空腔6内设有开口91，且均面向盖体7。其中，该竖管92与横管93的横截面可以相同，但本公开不以此为限。燃油和空气在T型管内混合，减少了对空气的污染。当然，每个油气混合管9在环形空腔6内可以设有一个开口91，本公开在此不再详述。

如图3至图5所示，该第一通孔10可以设于盖体7，从而可以通过第一通孔10向环形空腔6内射入气流，且油气混合管9射出的油气在到达盖体7时，可以与通过第一通孔10射入的气流混合。该导风板11设于第一通孔10位于盖体7内侧的开口91处，用于将通过第一通孔10射入的气流导向盖体7的内表面并朝内筒12流动，可以使油气随着通过第一通孔10射入的气流朝内筒12流通；同时，通过第一通孔10射入的气流可以实现贴壁气流冷却效果。一实施方式中，该导风板11包括平板结构，且该平板结构的一端连接于第一通孔10靠近外筒13的一侧。将油气混合管9在环形空腔6内的开口91沿着内筒12的轴向在盖体7上的投影作为开口91投影。其中，在内筒12的径向上该开口91投影远离内筒12的一侧设有第一通孔10，且该开口91投影与第一通孔10的距离小于预设阈值，以使通过第一通孔10射入的气流与油气混合管9射出的油气混合，并带动油气流动。该预设阈值可以通过试验获得。此外，该第一通孔10的数量可以为多个。其中，至少部分数量的第一通孔10在平行于内筒12横截面的平面上的正投影可以沿内筒12的径向分布。

如图3至图5所示，该第二通孔8可以设于内筒12，且第二通孔8可以沿着内筒12的径向延伸，以使通过第二通孔8射入环形空腔6的气流可以沿着内筒12的径向进入环形空腔6内。上述的油气随着通过第一通孔10射入的气流到达内筒12时，可以与通过第二通孔8射入环形空腔6的气流混合，并随着通过第二通孔8射入的气流冲向外筒13的内侧，并且在到达外筒13内侧时会产生分流，部分油气会再次流向盖体7，从而形成了回流。该第二通孔8的数量为多个，且沿着内筒12的周向分布。上述油气混合管9的开口91在内筒12上的正投影均与一第二通孔8沿着内筒12的轴向分布，以使从盖体7流过来的油气及时与通过第二通孔8射入的气流混合。若从盖体7流过来的油气未燃烧充分，通过第二通孔8射入的气流可以使油气充分地燃烧；若从盖体7流过来的油气已燃烧充分，通过第二通孔8射入的气流可以起到降温的作用。此外，油气混合管9的开口91位于第二通孔8靠近盖体7的一侧。该第二通孔8可以作为火焰筒的主燃孔。

如图3至图5所示，本公开实施方式的火焰筒装置还可以包括第三通孔14。该第三通孔14可以设于外筒13，其数量可以为多个，并可以沿着外筒13的周向分布。具有多个开口91的油气混合管9的任意相邻的两个开口91在外筒13上的正投影之间可以具有第三通孔14。此外，在油气混合管9的数量为多个时，任意相邻的两个油气混合管9之间距离最近的两个开口91在外筒13上的正投影之间具有第三通孔14，以使油气得到更加充分的混合。该第三通孔14可以作为火焰筒的掺混孔。

如图4所示，本公开实施方式的火焰筒装置的内筒12上还可以设有第一发散孔15。该第一发散孔15的倾角α介于20°-40°，孔径介于0.3-1.5mm。本公开实施方式的火焰筒装置的外筒13上还可以设有第二发散孔16、第三发散孔17以及第四发散孔18。该第二发散孔16的倾角β介于40°-90°，孔径介于0.8-2.5mm；第三发散孔17的倾角γ介于20°-40°，孔径介于0.3-1.5mm；第四发散孔18的倾角θ介于20°-40°，孔径介于0.3-1.5mm。该第一发散孔15、第二发散孔16、第三发散孔17以及第四发散孔18能够使火焰筒具有良好的冷却性能。此外，由于第二发散孔16以及第三发散孔17均朝向盖体7，因而通过第二发散孔16以及第三发散孔17射入环形空腔内的气流能够与油气混合，促使油气向盖体7流动，进而提高了回流的效果。

本公开实施方式还提供一种燃烧室。如图5、图8以及图9所示，该燃烧室包括上述任一实施方式所述的火焰筒装置。当然，还可以包括燃油喷嘴5。该燃油喷嘴5从油气混合管9位于环形空腔6外的一端伸入油气混合管9。该燃油喷嘴5设有多个喷口51，以使燃油可以通过喷口51进入油气混合管9中。该喷口51朝油气混合管9位于环形空腔6内的一端开口，即喷口51的倾角λ为锐角。在本公开其它实施方式中，该燃烧室还可以包括其它部件，在此不再详述。本公开实施方式的燃烧室采用的火焰筒装置与上述实施方式中的火焰筒装置相同，因此，具有相同的有益效果，在此不再赘述。

本示例实施方式还提供一种发动机。该发送机包括上述实施方式所述的燃烧室，同时还包括其它部件。该发动机可以是直升机，但本公开对此不做特殊限定。本公开实施方式的发动机采用的燃烧室与上述实施方式中的燃烧室相同，因此，具有相同的有益效果，在此不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种火焰筒装置，其特征在于，包括：

内筒；

外筒，套设于所述内筒，以在所述外筒与所述内筒之间形成一环形空腔；

盖体，与所述内筒和所述外筒均连接，用于密封所述环形空腔的一端；

油气混合管，穿设于所述盖体，所述油气混合管在所述环形空腔内的开口面向所述盖体；

第一通孔，设于所述盖体；

导风板，设于所述第一通孔位于所述盖体内侧的开口处，用于将通过所述第一通孔射入的气流导向所述盖体的内表面并朝所述内筒流动；

第二通孔，设于所述内筒。

2.根据权利要求1所述的火焰筒装置，其特征在于，所述油气混合管在所述环形空腔内设有多个开口，所述第二通孔的数量为多个，多个所述开口和多个所述第二通孔均沿着所述内筒的周向分布。

3.根据权利要求2所述的火焰筒装置，其特征在于，所述油气混合管的每个所述开口在所述内筒上的正投影均与一所述第二通孔沿着所述内筒的轴向分布。

4.根据权利要求3所述的火焰筒装置，其特征在于，所述火焰筒装置还包括：

多个第三通孔，设于所述外筒，并沿所述外筒的周向分布，所述油气混合管任意相邻的两个所述开口在所述外筒上的正投影之间具有所述第三通孔。

5.根据权利要求2所述的火焰筒装置，其特征在于，任一所述开口位于任一所述第二通孔靠近所述盖体的一侧。

6.根据权利要求1所述的火焰筒装置，其特征在于，所述油气混合管的开口沿着出料方向呈缩口型。

7.根据权利要求1所述的火焰筒装置，其特征在于，所述油气混合管包括：

T型管，所述T型管的竖管穿设于所述盖体，并沿所述内筒的轴向延伸，所述T型管的横管的延伸方向与所述内筒的径向垂直，所述横管的两端均在所述环形空腔内设有开口，且均面向所述盖体。

8.一种燃烧室，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的火焰筒装置。

9.根据权利要求8所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室还包括：

燃油喷嘴，从所述油气混合管位于所述环形空腔外的一端伸入所述油气混合管。

10.一种发动机，其特征在于，包括权利要求8-9任一项所述的燃烧室。

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