CN113137636B - 双油路喷嘴结构 - Google Patents

双油路喷嘴结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双油路喷嘴结构，包括供油管座和喷嘴座；供油管座包括：布设在供油管座上的用于供主油路燃油流通并将主油路燃油连通至喷嘴座内的主油路管道，布设在供油管座上的用于供副油路燃油流通并将副油路燃油连通至喷嘴座内的副油路管道；喷嘴座包括：布设在喷嘴座上的用于将主油路管道流通的主油路燃油从喷嘴座内喷出的主油路机构，主油路机构的输出端设有用于对主油路燃油喷射区域形成湍流扰动的径向旋流器和轴向旋流器，布设在喷嘴座上并利用外界吸入的气体将副油路管道流通的副油路燃油从喷嘴座内喷出的副油路机构，副油路机构的输出端设有用于与副油路机构配合形成气流通道并实现副油路燃油雾化成小液滴的文氏管环。提高主油路燃油和副油路燃油的雾化质量。

Description

双油路喷嘴结构
技术领域
本发明涉及燃气涡轮发动机领域，特别地，涉及一种双油路喷嘴结构。
背景技术
在发动机燃烧室中，燃油是通过燃油喷嘴喷射入燃烧室的，在双油路燃油喷嘴的设计中，副油路的燃油喷射主要用于燃烧室的点火，主油路用于大工况下的燃油供给。传统的双油路压力雾化燃油喷嘴，主、副油路燃油的雾化都是通过高速旋流产生强大的离心力，从而压缩液膜，逐步实现液膜的破碎，形成小液滴。但是，现有双油路压力雾化燃油喷嘴存在一些缺陷：(1)主油路燃油的喷射是先雾化，然后再与空气混合，故燃油与空气混合质量不高；(2)主、副油路燃油的油路喷口位置较近，因此，主、副油路燃油的喷射，特别是在主油路燃油的油路打开时，存在干涉；(3)副油路燃油仅采用压力雾化，雾化质量不高。
发明内容
本发明提供了一种双油路喷嘴结构，以解决现有技术发动机燃烧室中主油路燃油的油气混合质量差，污染物排放高，且主油路燃油与副油路燃油的油路相关干涉，副油路燃油雾化质量低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种双油路喷嘴结构，包括供油管座和布设在供油管座前端的喷嘴座；供油管座包括：布设在供油管座上的用于供主油路燃油流通并将主油路燃油连通至喷嘴座内的主油路管道，布设在供油管座上的用于供副油路燃油流通并将副油路燃油连通至喷嘴座内的副油路管道；喷嘴座包括：布设在喷嘴座上的用于将主油路管道流通的主油路燃油从喷嘴座内喷出的主油路机构，主油路机构的输出端设有用于对主油路燃油喷射区域形成湍流扰动，以促进主油路燃油与空气混合的径向旋流器和轴向旋流器，布设在喷嘴座上并利用外界吸入的气体将副油路管道流通的副油路燃油从喷嘴座内喷出的副油路机构，副油路机构的输出端设有用于与副油路机构配合形成气流通道并实现副油路燃油雾化成小液滴的文氏管环。
进一步地，主油路机构包括：处于喷嘴座靠近供油管座的一端并沿喷嘴座周向布设的用于主油路燃油流通的环形槽，布设在环形槽上的用于将主油路燃油向径向旋流器和轴向旋流器方向输送的主油路燃油出油管路，处于主油路燃油出油管路输出端的用于将主油路燃油喷出至径向旋流器和轴向旋流器周围的主喷孔；环形槽、主油路燃油出油管路、主喷孔构成供油管座内部的主油路燃油通路。
进一步地，主油路燃油出油管路和主喷孔一一对应布设构成成组结构，成组结构设置有多组；多组主油路燃油出油管路沿周向间隔布设在环形槽上。
进一步地，副油路机构包括：处于喷嘴座靠近供油管座的一端并与副油路管道连通的用于副油路燃油流通的凹槽，凹槽处于环形槽的中部，处于凹槽输出端的用于将副油路燃油喷出至文氏管环内的副喷孔，凹槽与副喷孔之间设有用于使副油路燃油产生旋流的旋流机构，用于引导外界气体进入副油路机构内的进气通路，进气通路的输出端连通至文氏管环靠近副喷孔的一端。
进一步地，副油路机构处于副喷孔输出端设有用于安装文氏管环的安装腔，文氏管环外环面与安装腔连接配合以形成整体结构，文氏管环内环面包括收口段和扩口段；副喷孔采用锥形体结构，副喷孔的外锥面与文氏管环的内环面的收口段间隙配合形成用于气体流通的气流通路，以将使外界气体从进气通路进入后，流经气流通路，并达到副喷孔处的喷射区域。
进一步地，旋流机构采用与凹槽同轴布设的旋流片，旋流片上设有用于使副油路燃油通过并时产生旋流的旋流孔。
进一步地，进气通路采用多组，多组进气通路沿喷嘴座周向均匀间隔排布，进气通路的进气端向供油管座方向倾斜，并进气通路与主油路燃油出油管路交错分布。
进一步地，供油管座的前端与喷嘴座的后端采用阶梯拼接口连接、凹凸连接、插接或螺纹连接中的一种，以将供油管座的前端面与喷嘴座的后端面压紧密封连接。
进一步地，供油管座与喷嘴座的接触端面设有止动垫片。
根据本发明的另一方面，还提供一种燃气涡轮发动机，包括上述的双油路喷嘴结构。
本发明具有以下有益效果：
本发明的双油路喷嘴结构，包括供油管座和喷嘴座，供油管座包括用于主油路燃油流通的主油路管道，用于副油路燃油流通的副油路管道，喷嘴座包括与主油路管道连通的以将主油路燃油喷出的主油路机构，与副油路管道连通的以将副油路燃油喷出的副油路机构，将主油路燃油、副油路燃油的流通路径在结构上进行分离，故消除了主油路燃油、副油路燃油之间的相互干涉。而且，在主油路机构的输出端设有径向旋流器和轴向旋流器，旋向相反的径向旋流器与轴向旋流器结合，能加强主油路燃油喷射区域形成的湍流扰动，提高主油路燃油的雾化质量和油气混合质量，进而降低排放，改善出口温度场的分布。另外，副油路机构的输出端设有文氏管环，提高副油路燃油的雾化质量，改善燃烧室点火性能，亦可防积碳。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的双油路喷嘴结构图；
图2是本发明优选实施例的供油管座示意图；
图3是本发明优选实施例的喷嘴座左视图；
图4是本发明优选实施例的A-A示意图；
图5是本发明优选实施例的B-B示意图；
图6是本发明优选实施例的喷嘴座轴向示意图；
图7是本发明优选实施例的文氏管环示意图；
图8是本发明优选实施例的旋流片示意图；以及
图9是本发明优选实施例的旋流片右视图。
附图标号说明：
1、供油管座；2、喷嘴座；3、文氏管环；4、径向旋流器；5、轴向旋流器；6、止动垫片；
11、主油路管道；12、副油路管道；
21、主油路机构；211、环形槽；212、主油路燃油出油管路；213、主喷孔；
22、副油路机构；221、凹槽；222、副喷孔；223、旋流机构；224、进气通路；225、气流通路；
31、收口段；32、扩口段。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明优选实施例的双油路喷嘴结构图；图2是本发明优选实施例的供油管座示意图；图3是本发明优选实施例的喷嘴座左视图；图4是本发明优选实施例的A-A示意图；
图5是本发明优选实施例的B-B示意图；图6是本发明优选实施例的喷嘴座轴向示意图；图7是本发明优选实施例的文氏管环示意图；图8是本发明优选实施例的旋流片示意图；以及图9是本发明优选实施例的旋流片右视图。
如图1所示，本实施例的双油路喷嘴结构，包括供油管座1和布设在供油管座1前端的喷嘴座2；供油管座1包括：布设在供油管座1上的用于供主油路燃油流通并将主油路燃油连通至喷嘴座2内的主油路管道11，布设在供油管座1上的用于供副油路燃油流通并将副油路燃油连通至喷嘴座2内的副油路管道12；喷嘴座2包括：布设在喷嘴座2上的用于将主油路管道11流通的主油路燃油从喷嘴座2内喷出的主油路机构21，主油路机构21的输出端设有用于对主油路燃油喷射区域形成湍流扰动，以促进主油路燃油与空气混合的径向旋流器4和轴向旋流器5，布设在喷嘴座2上并利用外界吸入的气体将副油路管道12流通的副油路燃油从喷嘴座2内喷出的副油路机构22，副油路机构22的输出端设有用于与副油路机构22配合形成气流通道并实现副油路燃油雾化成小液滴的文氏管环3。
本发明的双油路喷嘴结构，包括供油管座1和喷嘴座2，供油管座1包括用于主油路燃油流通的主油路管道11，用于副油路燃油流通的副油路管道12，喷嘴座2包括与主油路管道11连通的以将主油路燃油喷出的主油路机构21，与副油路管道12连通的以将副油路燃油喷出的副油路机构22，将主油路燃油、副油路燃油的流通路径在结构上进行分离，故消除了主油路燃油、副油路燃油之间的相互干涉。而且，在主油路机构21的输出端设有径向旋流器4和轴向旋流器5，旋向相反的径向旋流器4与轴向旋流器5结合，能加强主油路燃油喷射区域形成的湍流扰动，提高主油路燃油的雾化质量和油气混合质量，进而降低排放，改善出口温度场的分布。另外，副油路机构22的输出端设有文氏管环3，提高副油路燃油的雾化质量，改善燃烧室点火性能，亦可防积碳。
如图1、图4和图5所示，本实施例中，主油路机构21包括：处于喷嘴座2靠近供油管座1的一端并沿喷嘴座2周向布设的用于主油路燃油流通的环形槽211，布设在环形槽211上的用于将主油路燃油向径向旋流器4和轴向旋流器5方向输送的主油路燃油出油管路212，处于主油路燃油出油管路212输出端的用于将主油路燃油喷出至径向旋流器4和轴向旋流器5周围的主喷孔213；环形槽211、主油路燃油出油管路212、主喷孔213构成供油管座1内部的主油路燃油通路。上述主油路燃油通过主油路管道11流入环形槽211内，随着环形槽211内的主油路燃油逐步注满，主油路燃油从主油路燃油出油管路212和主喷孔213喷出至径向旋流器4和轴向旋流器5周围，以便对主油路燃油喷射区域形成湍流扰动。优选地，上述主油路管道11的截面半径远远大于主油路燃油出油管路212。以使的环形槽211内注满主油路燃油，从而主油路燃油均匀的从主喷孔213喷出。上述主喷孔213与主油路燃油出油管路212同轴向外伸出，也可以采用主喷孔213沿喷嘴座2径向向外伸出。
如图1和图6所示，本实施例中，主油路燃油出油管路212和主喷孔213一一对应布设构成成组结构，成组结构设置有多组；多组主油路燃油出油管路212沿周向间隔布设在环形槽211上。上述主油路燃油出油管路212和主喷孔213一一对应布设成组结构，并采用多组，多组主油路燃油出油管路212总的径向尺寸小于主油路管道11的径向尺寸，以满足燃油充满整个环形槽211内，以从多组主喷孔213喷出，从而形成均匀分散的主油路燃油液滴。通常情况下，主油路燃油出油管路212和主喷孔213组数越多，喷出的主油路燃油液滴粒径最小。从而使得喷出的主油路燃油液滴与径向旋流器4和轴向旋流器5形成的气流充分接触，进一步提高主油路燃油的雾化质量。上述主油路燃油出油管路212和主喷孔213沿环形槽211周向间隔布设有多组以形成主油路燃油的多点喷射结构，从而加强主油路燃油的油气混合质量，降低排放，改善出口温度场的分布。
如图5、图8和图9所示，本实施例中，副油路机构22包括：处于喷嘴座2靠近供油管座1的一端并与副油路管道12连通的用于副油路燃油流通的凹槽221，凹槽221处于环形槽211的中部，处于凹槽221输出端的用于将副油路燃油喷出至文氏管环3内的副喷孔222，凹槽221与副喷孔222之间设有用于使副油路燃油产生旋流的旋流机构223，用于引导外界气体进入副油路机构22内的进气通路224，进气通路224的输出端连通至文氏管环3靠近副喷孔222的一端。
副油路燃油通过副油路管道12连通至凹槽221，随着凹槽221内的副油路燃油逐步注满，副油路燃油进入旋流机构223内产生旋流，然后再进入副喷孔222内收缩，在副喷口副喷孔222因高速旋流产生强大的离心力，从而压缩液膜，逐步实现液膜的破碎，再从副喷孔222喷出，进入文氏管环3内形成小液滴。而且，进气通路224可以引导外界气体进入副油路机构22内，流经气流通路225，达到副喷孔222处，可提高副油路燃油的雾化质量，改善燃烧室点火性能，还可防积碳。
如图1和图5所示，本实施例中，副油路机构22处于副喷孔222输出端设有用于安装文氏管环3的安装腔，文氏管环3外环面与安装腔连接配合以形成整体结构，文氏管环3内环面包括收口段31和扩口段32；副喷孔222采用锥形体结构，副喷孔222的外锥面与文氏管环3的内环面的收口段31间隙配合形成用于气体流通的气流通路225，以将使外界气体从进气通路224进入后，流经气流通路225，并达到副喷孔222处的喷射区域。
上述文氏管环3安装在副油路机构22处于副喷孔222输出端的安装腔内，并通过焊接方式将文氏管环3与副油路机构22焊接成整体结构。副喷孔222采用锥形体结构，副喷孔222的外锥面与文氏管环3的内环面的收口段31形成气流通路225，气流通路225的输出端对准副喷孔222处的喷射区域，以利于对副燃生高效的推动力，以使的副油路燃油在喷出瞬间的速度最大。气体为气泵加压经由进气通路224进入，流经气流通路225，达到副喷孔222处的喷射区域，带有一定压力的气体通过流经气流通路225，从而与副油路燃油充分接触，提高副油路燃油的雾化质量。副油路机构22的输出端设有用于与副油路机构22配合形成气流通道并实现副油路燃油雾化成小液滴的文氏管环3。可以理解为，副油路机构22的副喷孔222的外锥面与文氏管环3的内环面的收口段31形成气流通路225，流经从进气通路224进入的气体，再输送至副喷孔222处的喷射区域，从而形成整个外界气体的流通的通路
如图7所示，本实施例中，旋流机构223采用与凹槽221同轴布设的旋流片，旋流片上设有用于使副油路燃油通过并时产生旋流的旋流孔。上述旋流机构223作为副油路燃油油路的旋流结构，以将副油路燃油产生旋流，以提高副油路燃油的雾化质量，便于燃烧室点火。
本实施例中，进气通路224采用多组，多组进气通路224沿喷嘴座2周向均匀间隔排布，进气通路224的进气端向供油管座1方向倾斜，并进气通路224与主油路燃油出油管路212交错分布。气体通过气泵加压经由进气通路224进入副油路机构22内，并沿套筒环本体1周向流入气流通路225聚集在副喷孔222处，并从副喷孔222处喷出，从而提高副油路燃油的雾化质量。
本实施例中，供油管座1的前端与喷嘴座2的后端采用阶梯拼接口连接、凹凸连接、插接或螺纹连接中的一种，以将供油管座1的前端面与喷嘴座2的后端面压紧密封连接。上述供油管座1的前端与喷嘴座2的后端采用阶梯拼接口连接、凹凸连接、插接或螺纹连接中的一种，实现将供油管座1与喷嘴座2的接触面压紧密封，从而将主油路燃油的供油系统与副油路燃油的供油系统在结构上分离，消除主油路燃油与副油路燃油之间的相互干涉。优选地，供油管座1的前端的外壁面与喷嘴座2后端的内壁面采用螺纹连接方式。
本实施例中，供油管座1与喷嘴座2的接触端面设有止动垫片6。防止供油管座1与喷嘴座2轴向发生窜动。
根据本发明的另一方面，还提供一种燃气涡轮发动机，包括上述的双油路喷嘴结构。上述燃气涡轮发动机包括双油路喷嘴结构，通过双油路喷嘴结构，主油路燃油用于大工况下的燃油供给，副油路燃油喷射于燃烧室进行点火，提高燃油室的点火性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双油路喷嘴结构，其特征在于，
包括供油管座(1)和布设在供油管座(1)前端的喷嘴座(2)；
供油管座(1)包括：布设在供油管座(1)上的用于供主油路燃油流通并将主油路燃油连通至喷嘴座(2)内的主油路管道(11)，布设在供油管座(1)上的用于供副油路燃油流通并将副油路燃油连通至喷嘴座(2)内的副油路管道(12)；
喷嘴座(2)包括：布设在喷嘴座(2)上的用于将主油路管道(11)流通的主油路燃油从喷嘴座(2)内喷出的主油路机构(21)，主油路机构(21)的输出端设有用于对主油路燃油喷射区域形成湍流扰动以促进主油路燃油与空气混合的径向旋流器(4)和轴向旋流器(5)，布设在喷嘴座(2)上并利用外界吸入的气体将副油路管道(12)流通的副油路燃油从喷嘴座(2)内喷出的副油路机构(22)，副油路机构(22)的输出端设有用于与副油路机构(22)配合形成气流通道并实现副油路燃油雾化成小液滴的文氏管环(3)。
2.根据权利要求1所述的双油路喷嘴结构，其特征在于，
所述主油路机构(21)包括：处于喷嘴座(2)靠近供油管座(1)的一端并沿喷嘴座(2)周向布设的用于主油路燃油流通的环形槽(211)，布设在环形槽(211)上的用于将主油路燃油向所述径向旋流器(4)和轴向旋流器(5)方向输送的主油路燃油出油管路(212)，处于主油路燃油出油管路(212)输出端的用于将主油路燃油喷出至所述径向旋流器(4)和轴向旋流器(5)周围的主喷孔(213)；
环形槽(211)、主油路燃油出油管路(212)、主喷孔(213)构成所述供油管座(1)内部的主油路燃油通路。
3.根据权利要求2所述的双油路喷嘴结构，其特征在于，
主油路燃油出油管路(212)和主喷孔(213)一一对应布设构成成组结构，成组结构设置有多组；
多组所述主油路燃油出油管路(212)沿周向间隔布设在环形槽(211)上。
4.根据权利要求3所述的双油路喷嘴结构，其特征在于，
所述副油路机构(22)包括：处于喷嘴座(2)靠近供油管座(1)的一端并与副油路管道(12)连通的用于副油路燃油流通的凹槽(221)，所述凹槽(221)处于环形槽(211)的中部，处于凹槽(221)输出端的用于将副油路燃油喷出至文氏管环(3)内的副喷孔(222)，所述凹槽(221)与所述副喷孔(222)之间设有用于使副油路燃油产生旋流的旋流机构(223)，用于引导外界气体进入所述副油路机构(22)内的进气通路(224)，所述进气通路(224)的输出端连通至所述文氏管环(3)靠近所述副喷孔(222)的一端。
5.根据权利要求4所述的双油路喷嘴结构，其特征在于，
所述副油路机构(22)处于所述副喷孔(222)输出端设有用于安装所述文氏管环(3)的安装腔，所述文氏管环(3)外环面与所述安装腔连接配合以形成整体结构，所述文氏管环(3)内环面包括收口段(31)和扩口段(32)；
所述副喷孔(222)采用锥形体结构，所述副喷孔(222)的外锥面与所述文氏管环(3)的内环面的收口段(31)间隙配合形成用于气体流通的气流通路(225)，以使外界气体从进气通路(224)进入后，流经气流通路(225)，并达到副喷孔(222)的喷射区域。
6.根据权利要求4所述的双油路喷嘴结构，其特征在于，
所述旋流机构(223)采用与凹槽(221)同轴布设的旋流片，所述旋流片上设有用于使副油路燃油通过时产生旋流的旋流孔。
7.根据权利要求4所述的双油路喷嘴结构，其特征在于，
所述进气通路(224)采用多组，多组所述进气通路(224)沿喷嘴座(2)周向均匀间隔排布，所述进气通路(224)的进气端向所述供油管座(1)方向倾斜，并所述进气通路(224)与所述主油路燃油出油管路(212)交错分布。
8.根据权利要求1所述的双油路喷嘴结构，其特征在于，
所述供油管座(1)的前端与所述喷嘴座(2)的后端采用阶梯拼接口连接、凹凸连接、插接或螺纹连接中的一种，以将供油管座(1)的前端面与喷嘴座(2)的后端面压紧密封连接。
9.根据权利要求1所述的双油路喷嘴结构，其特征在于，
所述供油管座(1)与所述喷嘴座(2)的接触端面设有止动垫片(6)。
10.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的双油路喷嘴结构。
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