CN112392602A - 一种涡轮发动机甩油盘 - Google Patents

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李朝军
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Abstract

本发明涉及涡轮发动机甩油盘领域，公开了一种涡轮发动机甩油盘，包括甩油盘主体、喷油孔和喷油嘴，甩油盘主体与甩油盘后盖之间构成输油腔，甩油盘主体上设有与输油腔连通的中心输油孔；多个喷油孔径向分布在甩油盘主体外周，多个喷油嘴径向安装在甩油盘主体外周，喷油孔和喷油嘴与输油腔连通。本发明可改善涡轮发动机低转速工作时燃油雾化质量，提高涡轮发动机起动的性能及可靠性。

Description

一种涡轮发动机甩油盘
技术领域
本发明涉及涡轮发动机甩油盘领域，具体是指一种涡轮发动机甩油盘。
背景技术
涡轮发动机甩油盘是一种通过甩油盘旋转对燃油做功，使燃油通过甩油盘喷油孔高速喷出，实现燃油雾化的结构。甩油盘的转速与涡轮发动机轴的转速一致，随涡轮发动机转速变化。传统涡轮发动机甩油盘的燃油雾化质量与转速成正比关系，具有低转速工作时燃油雾化质量较差，燃油颗粒度大，燃油燃烧速度慢；高转速工作时燃油雾化质量好，燃油颗粒度小，燃油燃烧速度快的技术特点。
由此特点导致在发动机起动时，由于转速低，燃油雾化质量不好，易造成点火失败，发动机冷、热悬挂，地面起动时间长，不能空中点火起动或起动极为困难等问题，影响发动机可靠工作以及使用范围。
发明内容
基于以上技术问题，本发明提供了一种涡轮发动机甩油盘，可改善涡轮发动机低转速工作时燃油雾化质量，提高涡轮发动机起动的性能及可靠性。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种涡轮发动机甩油盘，包括甩油盘主体、喷油孔和喷油嘴，甩油盘主体与甩油盘后盖之间构成输油腔，甩油盘主体上设有与输油腔连通的中心输油孔；多个喷油孔径向分布在甩油盘主体外周，多个喷油嘴径向安装在甩油盘主体外周，喷油孔和喷油嘴与输油腔连通。
作为一种优选的方式，喷油嘴包括喷油嘴管，喷油嘴管内安装有涡流发生器和喷口板。
作为一种优选的方式，涡流发生器用于产生旋转流体，所述涡流发生器结构为切向槽、切向孔、旋流槽或旋流片。
作为一种优选的方式，喷油孔和喷油嘴在甩油盘主体外周等间距分布。
作为一种优选的方式，喷油嘴通过螺纹孔与甩油盘主体安装固定。
作为一种优选的方式，甩油盘后盖表面径向分布有多条肋条。
作为一种优选的方式，肋条数量为6至24根。
作为一种优选的方式，喷油孔数量为6至24个。
作为一种优选的方式，喷油嘴数量为2至12个。
作为一种优选的方式，中心输油孔上对接有轴内输油管。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
燃气涡轮发动机(含涡轴式、涡桨式、喷气式)的起动过程，是发动机转速从零转速逐渐增加到怠速转速的过程。传统涡轮发动机的甩油盘有低转速雾化质量差，燃油颗粒度大，燃油燃烧速度慢的技术缺点，造成此类发动机起动性能不高，影响了发动机的使用范围。
本发明在传统甩油盘上增加设计喷油嘴，在发动机低转速时燃油雾化质量更好，大幅改善了发动机起动性能及起动的可靠性，扩大了发动机使用范围。
本发明采用喷油嘴与喷油孔混合的布置设计，保证了燃气涡轮发动机在全部转速各个工作段对燃油供油量的不同需求，保证了燃油在燃烧室内可以形成合理的油雾分布。
本发明利用甩油盘内空间增加离心油泵设计，提高了喷油嘴入口工作压力，避免了重新设计燃油供油油泵。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述，其中：
图1为本发明结构示意图。
图2为喷油嘴与甩油盘主体装配结构示意图。
图3为甩油盘后盖结构示意图。
其中，1轴内输油管，2喷油嘴，201喷油嘴管，202涡流发生器，203喷口板，3输油腔，4甩油盘后盖，401肋条，5喷油孔，6甩油盘主体，7中心输油孔。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
图1～3是本申请一些实施例所示的涡轮发动机甩油盘的结构示意图，以下将结合图1～3对本申请所涉及的涡轮发动机甩油盘进行介绍。需要注意的是，图1～3仅作为示例，并不对涡轮发动机甩油盘的具体形状和结构形成限定。
参阅图1～3，在本实施方式中，涡轮发动机甩油盘，包括甩油盘主体6、喷油孔5和喷油嘴2，甩油盘主体6与甩油盘后盖4之间构成输油腔3，甩油盘主体6上设有与输油腔3连通的中心输油孔7；多个喷油孔5径向分布在甩油盘主体6外周，多个喷油嘴2径向安装在甩油盘主体6外周，喷油孔5和喷油嘴2与输油腔3连通。
具体的，甩油盘主体6和甩油盘后盖4经焊接固定形成带有封闭空心的盘式结构。
在本实施例中，已知传统涡轮发动机甩油盘的雾化质量与发动机转速密切相关，甩油盘的燃油雾化质量与转速成正比关系，且有低转速工作时燃油雾化质量较差，燃油颗粒度大的技术缺点，使得发动机的起动性能变差。与甩油盘主体6上喷油孔5的雾化工作原理不同，喷油嘴2是一种燃油雾化质量与入口工作压力直接相关的燃油雾化结构，因此，只要喷油嘴2入口工作压力合适，即使发动机在低转速工作状态下也能喷射出雾化质量较好的燃油。
具体的，对于喷油嘴2的选用，可采用旋转流体压力式喷嘴或直接压力喷嘴。
参阅图1～2，图中展示的是一种旋转流体压力式喷嘴。对于此种结构下的喷油嘴2而言，其主体结构包括喷油嘴管201，喷油嘴管201内安装有涡流发生器202和喷口板203。
其中，具体的，用于产生旋转流体的涡流发生器202其结构可以是切向槽、切向孔、旋流槽、旋流片等等结构。此类结构的喷油嘴2亦部分应用在汽油电喷发动机、部分航空发动机等领域。
在此结构下，燃油从喷油嘴管201流入，在油压推动下经涡流发生器202形成涡动旋转的流体，从喷口板203所设喷嘴孔处喷出。涡流发生器202使燃油紧贴喷口壁，喷出时先形成喇叭状的薄油膜，随后与空气碰撞成许多小颗粒油滴，形成油雾。喷油嘴2雾化质量及流量与入口压力、喷口板203外背压相关。
由此，本实施例在甩油盘结构中，设置喷油嘴2，代替现有甩油盘结构中的部分径向喷油孔5，通过合理布置喷油孔5与喷油嘴2数量及喷射角度，大幅改善发动机起动时低转速工作燃油的雾化质量，同时也能保证发动机所有工作转速状态对于燃油供油量及燃油雾化质量的需求。
其具体工作过程为，被加压的燃油通过燃油输油管推入甩油盘主体6中心输油孔7及输油腔3，一路经喷油孔5直接高速抛出，另一路通过喷油嘴2喷出，两路喷油分别在发动机燃烧室中与空气碰撞形成小颗粒的油雾(雾化)，并进行燃烧。
且由于喷油孔5和喷油嘴2的数量比例会影响油雾在燃烧室内分布的合理性，由此为了使甩油盘对燃油具有更好的雾化质量，可根据涡轮发动机供油需求设计喷油孔5和喷油嘴2的数量比例，并合理设计喷油孔5直径和合理选用适合的喷油嘴2。
具体的，喷油孔5数量为6至24个。
具体的，喷油嘴2数量为2至12个。
本申请分析了传统甩油盘与喷油嘴2的各自特点，减小了传统甩油盘结构中径向喷油孔5数量，合理设计经向喷油孔5直径；增加设置喷油嘴2，合理设置喷油嘴2数量。方案还考虑了燃油颗粒在燃烧室空间内合理分布的问题，喷油嘴2雾化颗粒度小，油粒动能小，穿透性差，不能喷到燃烧室深处，全部采用喷油嘴2，不能在整个燃烧室空间内形成符合要求的燃油分布。甩油盘喷油孔5喷出油粒的颗粒度大，油粒动能大，穿透性强，可以深入燃烧室空间。通过喷油嘴2与甩油盘喷油孔5数量的合理配置，可以保证燃油在燃烧室内形成满足燃烧要求的合理分布，所以喷油嘴2与甩油盘喷油孔5数量是重要参数之一，经测算推力1.5吨以下的涡轮喷气发动机按6-24个喷油孔5配2-12个喷油嘴2是合理的数量配置。方案吸取了甩油盘与喷油嘴2各自优点，可以达到即能满足发动机全转速工作范围内燃油供油量及燃油雾化的需求，又能改善低转速工作时的燃油雾化质量的设计目的。
在一些实施例中，喷油孔5和喷油嘴2在甩油盘主体6外周等间距分布。
在本实施例中，喷油孔5和喷油孔5在甩油盘外周等间距分布，可使燃油从甩油盘主体6均匀喷出。
在一些实施例中，喷油嘴2通过螺纹孔与甩油盘主体6安装固定。
在本实施例中，喷油嘴2通过螺纹孔与甩油盘主体6进行安装固定，使喷油嘴2呈可拆装结构。对于喷油嘴2而言，其会由于发动机内积炭沉积在喷油嘴2上或者由于燃油中的杂质等造成喷油嘴2通路堵塞。由此，喷油嘴2与甩油盘主体6呈可拆装结构能够方便后期对喷油嘴2进行检修维护。
具体的，对于喷油嘴2的安装，可以在喷油嘴管201上设置外螺纹，在甩油盘主体6的安装孔上设置内螺纹，通过螺纹密封连接的方式将喷油嘴管201安装在甩油盘主体6之上。
在一些实施例中，甩油盘后盖4表面径向分布有多条肋条401。
在本实施例中，肋条401与甩油盘主体6内腔紧密配合，形成一个离心油泵结构。此离心油泵结构增加了对燃油的做功，可以使喷油嘴2入口燃油压力提高，保证喷油嘴2喷出的燃油雾化达到要求。
具体的，肋条401数量为6至24根。肋条401的分布呈等间距分布。
在一些实施例中，中心输油孔7上对接有轴内输油管1。
在本实施例中，对于轴内输油管1的安装，其通过螺纹与轴内输油管1安装固定，再通过焊接密封。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明的验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种涡轮发动机甩油盘，其特征在于，包括：
甩油盘主体(6)，所述甩油盘主体(6)与甩油盘后盖(4)之间构成输油腔(3)，所述甩油盘主体(6)上设有与输油腔(3)连通的中心输油孔(7)；
喷油孔(5)，多个所述喷油孔(5)径向分布在甩油盘主体(6)外周，所述喷油孔(5)与输油腔(3)连通；
喷油嘴(2)，多个所述喷油嘴(2)径向安装在甩油盘主体(6)外周，所述喷油嘴(2)与输油腔(3)连通。
2.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机甩油盘，其特征在于：
所述喷油嘴(2)包括喷油嘴管(201)，所述喷油嘴管(201)内安装有涡流发生器(202)和喷口板(203)。
3.根据权利要求2所述的一种涡轮发动机甩油盘，其特征在于：
所述涡流发生器(202)用于产生旋转流体，所述涡流发生器(202)结构为切向槽、切向孔、旋流槽或旋流片。
4.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机甩油盘，其特征在于：
所述喷油孔(5)和喷油嘴(2)在甩油盘主体(6)外周等间距分布。
5.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机甩油盘，其特征在于：
所述喷油嘴(2)通过螺纹孔与甩油盘主体(6)安装固定。
6.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机甩油盘，其特征在于：
所述甩油盘后盖(4)表面径向分布有多条肋条(401)。
7.根据权利要求5所述的一种涡轮发动机甩油盘，其特征在于：
所述肋条(401)数量为6至24根。
8.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机甩油盘，其特征在于：
所述喷油孔(5)数量为6至24个。
9.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机甩油盘，其特征在于：
所述喷油嘴(2)数量为2至12个。
10.根据权利要求1所述的一种涡轮发动机甩油盘，其特征在于：
所述中心输油孔(7)上对接有轴内输油管(1)。
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