CN111911322B - 一种气液同轴撞击式燃油喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明属于燃油雾化领域，具体涉及一种气液同轴撞击式燃油喷嘴。包括同轴设置的撞击式燃油内喷嘴和旋流式气体外喷嘴；撞击式燃油内喷嘴包括多个环向均匀对称设置的喷油孔，多个所述喷油孔呈竖直‑倾斜设置，使得经过喷油孔喷出的燃油在内喷嘴前方发生撞击；旋流式气体外喷嘴设置在撞击式燃油内喷嘴的外周，外喷嘴的气道和出气口呈环形，所述气道初始段为收缩扩张式，气体在外喷嘴气道的引导下形成旋流气体喷出，喷出后的气体与撞击后的液滴作用。本发明实现了撞击式雾化和同轴式雾化的优势互补，具有结构紧凑，便于安装，液滴破碎粒径小，液滴散布均匀的优点，适用于液态燃料发动机燃烧室燃油的破碎雾化。

Description

一种气液同轴撞击式燃油喷嘴

技术领域

本发明属于燃油雾化领域，具体涉及一种气液同轴撞击式燃油喷嘴。

背景技术

燃油雾化对于液态燃料发动机来说具有十分重要的意义，当前的液态燃料发动机采用的喷注结构有同轴式和撞击式。

同轴式的射流雾化是在内力和外力的共同作用下完成的，内力包括惯性力、摩擦力和表面张力等，外力为高速气流作用在液体射流上气液剪切力，同轴式雾化主要来自于气液速度差形成的外力。其存在的缺点射流具有较强脉动的特性，会导致不稳定燃烧，而且，由于受到外环气流的影响，喷雾锥角会变小，喷雾形状会发生严重的变形。

撞击式的射流雾化的原理是通过出口射流的动能实现液态燃料的破碎，具有响应快、能迅速混合和燃烧的特点，在撞击式雾化的过程主要取决于雷诺数、韦伯数，射流的层流/湍流属性和外界压力等参数的影响。其缺点为喷孔易堵塞，需要较大的射流压力，合适的撞击角度和碰撞距离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气液同轴撞击式燃油喷嘴。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种气液同轴撞击式燃油喷嘴，包括同轴设置的撞击式燃油内喷嘴和旋流式气体外喷嘴；

所述撞击式燃油内喷嘴包括多个环向均匀对称设置的喷油孔，多个所述喷油孔呈竖直-倾斜设置，使得经过喷油孔喷出的燃油在内喷嘴前方发生撞击；

所述旋流式气体外喷嘴设置在撞击式燃油内喷嘴的外周，外喷嘴的气道和出气口呈环形，所述气道初始段为收缩扩张式，气体在外喷嘴气道的引导下形成旋流气体喷出，喷出后的气体与撞击后的液滴作用。

进一步的，所述喷油孔直径为0.1-0.3mm，喷油孔出口中心轴线与喷嘴底面的外部夹角为30-45°。

进一步的，所述环形出气口的宽度比喷油孔的直径大0.1-0.3mm，喷油孔和环形出气口的间距为2-3mm。

进一步的，所述气道收缩扩张段收缩段长度为2-3mm，扩张段长度为4-5mm，收缩段进气口宽度为1-2mm，喉部宽度为0.05-0.2mm，扩张段出气口宽度与环形出气口宽度相同。

进一步的，所述撞击式燃油内喷嘴还包括进油口、内油腔、预剪切管和撞击式喷嘴器；

所述旋流式气体外喷嘴包括进气口、外气腔和旋流式喷嘴器，所述外气腔由预剪切管的外壁与外气腔壳体的内壁组成，所述旋流式喷嘴器由密封套和撞击式喷嘴器的外壁组成；

所述撞击式喷嘴器的外周设有外螺纹或密封套的内周设有外螺纹。

进一步的，还包括过滤网垫，所述过滤网垫设置在内油腔的下部与预剪切管的上部的结合处。

进一步的，所述预剪切管喉部的直径大小3-4mm，喉部长度为8-10mm。

进一步的，所述燃油喷嘴的进油口为一个外周设有螺纹的圆孔，燃油喷嘴的进气口为多个外周设有螺纹的圆孔。

进一步的，所述撞击式喷嘴器底部设有凹腔，凹腔为M3的内螺纹孔，用于装卸喷嘴。

进一步的，所述内油腔、预剪切管和撞击式喷嘴器，以及进气口、外气腔、旋流式喷嘴器和密封套的材质为不锈钢。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

本发明的气液同轴撞击式喷嘴，设置了预剪切管可以加强湍流作用，燃油通过预剪切管后在合适的倾斜角下发生撞击形成液膜发生破碎，来流空气在经过设置的收缩扩张段后加速并在螺旋纹作用下形成旋流气流向下喷出，喷出的气体与撞击后的液滴作用，在气液剪切力下继续发生破碎，最终得到的液滴粒径小，散布均匀，雾化效率得到提高。

附图说明

图1为本发明燃油喷嘴的整体结构剖视图。

图2为本发明燃油喷嘴的仰视图。

图3为本发明燃油喷嘴的立体结构示意图。

图4为本发明的过滤网垫示意图。

图5为本发明的密封套立体结构示意图。

图6为本发明燃油喷嘴的俯视图。

图7为本发明图1的A-A剖面图。

附图标记说明：

1-进油口，2-内油腔壳体，3-进气口，4-过滤网垫，5-内油腔，6-预剪切管，7-预剪切管喉部，8-外气腔，9-外气腔壳体，10-旋流式喷嘴器进气端口，11-撞击式喷嘴器，12-喷气口，13-密封套，14-喷油孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明公布了一种气液同轴撞击式燃油雾化喷嘴，如图1所示，包括由内油腔5、预剪切管6、撞击式喷嘴器11组成的撞击式内喷嘴结构和由外气腔8、旋流式喷嘴器组成的旋流式外喷嘴结构。

撞击式内喷嘴套弄于旋流式外喷嘴的中心位置，外气腔是由预剪切管6的外壁与带进气管壳体9的内壁组成，内油腔是由撞击式内喷嘴的壳体包围形成。进一步，内油腔的下部是预剪切管6，预剪切管下部连接着撞击式喷嘴器11，喷嘴器有多个喷油孔14，成环形布置，每个喷油孔14都向中心轴线位置倾斜一定角度，而外气腔8的下部连通着旋流式喷嘴器，旋流式喷嘴器的上部采用收缩扩张端口，通过密封套13上的外螺旋纹与撞击式喷嘴器11的外壁结合形成环形出气口。

所述撞击式喷嘴器的喷油孔的下部设置一个内六角孔，内油腔的下部与预剪切管的上部的结合处放置过滤网垫4，内油腔5上部有一个进油口，外气腔8的上部有多个进气口。

为了喷嘴的使用效果，撞击式内喷嘴与旋流式外喷嘴的连接处，密封螺纹连接，在内外喷嘴的的连接处也可以放置垫圈加固密封，当然，四击式内喷嘴与旋流式外喷嘴也可以为一体式结构，以更好的保证其密封。

本发明的工作原理如下：

燃油经过预剪切管后湍流增强，然后从带一定倾斜角的多个喷孔里射出，出射后的液柱在动能作用下发生撞击，撞击后生成液膜并发生破碎，然后呈一定角度向周围扩散。外喷嘴的高速来流空气进入收缩扩张段后加速，在螺旋纹的引导下形成旋流气体喷出，喷出后的气体与撞击破碎后的液滴作用，由于气体与液滴存在较大速度差而形成气液剪切力，使得液滴继续发生破碎，破碎得到的液滴粒径更小，同时旋流作用使得液滴散布更均匀，提高了喷嘴的雾化效果。

Claims (10)

1.一种气液同轴撞击式燃油喷嘴，其特征在于，包括同轴设置的撞击式燃油内喷嘴和旋流式气体外喷嘴；

所述撞击式燃油内喷嘴包括多个环向均匀对称设置的喷油孔，多个所述喷油孔由依次连接的竖直段和倾斜段两段组成，使得经过喷油孔喷出的燃油在内喷嘴前方发生撞击；

所述旋流式气体外喷嘴设置在撞击式燃油内喷嘴的外周，外喷嘴的气道和出气口呈环形，所述气道初始段为收缩扩张式，气体在外喷嘴气道的引导下形成旋流气体喷出，喷出后的气体与撞击后的液滴作用。

2.根据权利要求1所述的燃油喷嘴，其特征在于，所述喷油孔直径为0.1-0.3mm，喷油孔出口中心轴线与喷嘴底面的外部夹角为30-45°。

3.根据权利要求2所述的燃油喷嘴，其特征在于，所述环形出气口的宽度比喷油孔的直径大0.1-0.3mm，喷油孔和环形出气口的间距为2-3mm。

4.根据权利要求3所述的燃油喷嘴，其特征在于，所述气道收缩扩张段收缩段长度为2-3mm，扩张段长度为4-5mm，收缩段进气口宽度为1-2mm，喉部宽度为0.05-0.2mm，扩张段出气口宽度与环形出气口宽度相同。

5.根据权利要求4所述的燃油喷嘴，其特征在于，所述撞击式燃油内喷嘴还包括进油口、内油腔、预剪切管和撞击式喷嘴器；

所述旋流式气体外喷嘴包括进气口、外气腔和旋流式喷嘴器，所述外气腔由预剪切管的外壁与外气腔壳体的内壁组成，所述旋流式喷嘴器由密封套和撞击式喷嘴器的外壁组成；

所述撞击式喷嘴器的外周设有外螺纹或密封套的内周设有外螺纹。

6.根据权利要求5所述的燃油喷嘴，其特征在于，还包括过滤网垫，所述过滤网垫设置在内油腔的下部与预剪切管的上部的结合处。

7.根据权利要求6所述的燃油喷嘴，其特征在于，所述预剪切管喉部的直径大小3-4mm，喉部长度为8-10mm。

8.根据权利要求5所述的燃油喷嘴，其特征在于，所述燃油喷嘴的进油口为一个外周设有螺纹的圆孔，燃油喷嘴的进气口为多个外周设有螺纹的圆孔。

9.根据权利要求5所述的燃油喷嘴，其特征在于，所述撞击式喷嘴器底部设有凹腔，凹腔为M3的内螺纹孔，用于装卸喷嘴。

10.根据权利要求5所述的燃油喷嘴，其特征在于，所述内油腔、预剪切管和撞击式喷嘴器，以及进气口、外气腔、旋流式喷嘴器和密封套的材质为不锈钢。

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