CN113464980A - 一种新型预膜式双级旋流喷嘴 - Google Patents

一种新型预膜式双级旋流喷嘴 Download PDF

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陈立
陆阳
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Abstract

本发明公开了一种新型预膜式双级旋流喷嘴，包括内空气旋流器和燃油旋流器，还包括与所述内空气旋流器和燃油旋流器共同组成喷嘴结构的燃油通道、燃油预膜器、外空气旋流器和外罩，其中，所述内空气旋流器由直径10mm、长14mm的中心支柱以及与之连接的旋转叶片组成，所述燃油旋流器套设在内空气旋流器外部，且其内部通道逐渐收缩，所述燃油预膜器套在燃油旋流器外侧，所述外空气旋流器安装在燃油预膜器外侧，所述外空气旋流器与燃油预膜器之间也安装有旋转叶片。本发明结构设计科学合理，设置了相同转向的内、外空气旋流器以及燃油旋流器上的圆形剪切孔，来提升燃油与空气的掺混效果，从而提高雾化质量，使得燃油破碎雾化效果更好。

Description

一种新型预膜式双级旋流喷嘴
技术领域
本发明涉及空气雾化喷嘴设备技术领域，具体为一种新型预膜式双级旋流喷嘴。
背景技术
燃油经喷嘴雾化的方式进入航空发动机燃烧室进行燃烧，为提高燃烧效率、降低污染物排放和扩宽稳定燃烧范围，新燃烧概念和技术不断被提出，新燃烧概念的提出和发展与新雾化技术是息息相关的，先进的雾化技术都毫不例外地采用了多级旋流空气雾化喷嘴。高温升和低污染燃烧室的发展对燃油雾化提出了新的要求和挑战，喷嘴的作用不仅仅是燃油雾化，还具有燃油和空气掺混及蒸发的作用，燃油雾化和油气匹配成为决定高性能燃烧室综合性能的关键。由于雾化过程的复杂性，缺乏对雾化现象和机理的认识，燃油雾化技术已经成为燃烧室发展的瓶颈。现有的旋流喷嘴结构具有一定的局限性，工作时燃油与空气的掺混效果无法达到理想要求，燃油雾化和油气匹配不够均与，因此雾化质量较低。为此，我们提出一种新型预膜式双级旋流喷嘴。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型预膜式双级旋流喷嘴，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型预膜式双级旋流喷嘴，包括内空气旋流器和燃油旋流器，还包括与所述内空气旋流器和燃油旋流器共同组成喷嘴结构的燃油通道、燃油预膜器、外空气旋流器和外罩，其中，所述内空气旋流器由直径10mm、长14mm的中心支柱以及与之连接的旋转叶片组成，所述燃油旋流器套设在内空气旋流器外部，且其内部通道逐渐收缩，所述燃油预膜器套在燃油旋流器外侧，所述外空气旋流器安装在燃油预膜器外侧，所述外空气旋流器与燃油预膜器之间也安装有旋转叶片，所述外罩套在外空气旋流器燃油出口位置。
优选的，所述内空气旋流器和外空气旋流器叶片转向均为逆时针方向。
优选的，所述燃油通道为一环形管道，其入口的内径为16mm外径为18mm，且通道内径在逐渐变小，其内部设置了多种切向槽。
优选的，所述燃油旋流器的唇口位置设计了圆形剪切孔，其中圆形剪切孔每级12个，其直径均为3mm，圆形剪切孔共36个且均按圆周分布，所述圆形剪切孔均匀分布在燃油旋流器出口四周。
优选的，所述燃油预膜器长度未超出燃油旋流器上圆形剪切孔的位置。
优选的，所述燃油旋流器内部通道直径逐步收缩，且其直径从14mm收缩至10mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种新型预膜式双级旋流喷嘴，结构设计简单合理，具有较强的实用性，与现有的技术结构相比，本装置设置了相同转向的内、外空气旋流器以及燃油旋流器上的圆形剪切孔，通过设置内空气旋流器和外空气旋流器，选择了两股旋流空气同向旋转，两股气流可以互相支持以助产生强烈的主燃区回流，从而提高燃烧效率，通过在燃油旋流器上开设圆形剪切孔，能够以增加燃油和雾化空气之间的剪切作用，来提升燃油与空气的掺混效果，从而提高雾化质量，使得燃油破碎雾化效果更好，即提高燃油有效掺混及雾化效果而提高燃烧室的燃烧效率。
附图说明
图1为本发明结构整体示意图；
图2为本发明结构剖视图。
图中：1、内空气旋流器，2、燃油通道，3、燃油旋流器，4、燃油预膜器，5、圆形剪切孔，6、外空气旋流器，7、外罩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种新型预膜式双级旋流喷嘴，包括内空气旋流器1和燃油旋流器3，还包括与内空气旋流器1和燃油旋流器3共同组成喷嘴结构的燃油通道2、燃油预膜器4、外空气旋流器6和外罩7，其中，内空气旋流器1由直径10mm、长14mm的中心支柱以及与之连接的旋转叶片组成，燃油通道2为一环形管道，其入口的内径为16mm外径为18mm，且通道内径在逐渐变小，其内部设置了多种切向槽，燃油旋流器3套设在内空气旋流器1外部，且其内部通道逐渐收缩，燃油旋流器3内部通道直径逐步收缩，且其直径从14mm收缩至10mm，燃油旋流器3的唇口位置设计了圆形剪切孔5，其中圆形剪切孔5每级12个，其直径均为3mm，圆形剪切孔5共36个且均按圆周分布，圆形剪切孔5均匀分布在燃油旋流器3出口四周，通过在燃油旋流器3上开设圆形剪切孔5，能够以增加燃油和雾化空气之间的剪切作用，来提升燃油与空气的掺混效果，从而提高雾化质量，使得燃油破碎雾化效果更好，即提高燃油有效掺混及雾化效果而提高燃烧室的燃烧效率。
燃油预膜器4套在燃油旋流器3外侧，燃油预膜器4长度未超出燃油旋流器3上圆形剪切孔5的位置，外空气旋流器6安装在燃油预膜器4外侧，外空气旋流器6与燃油预膜器4之间也安装有旋转叶片，内空气旋流器1和外空气旋流器6叶片转向均为逆时针方向，通过设置内空气旋流器1和外空气旋流器6，在工作时使得两股旋流空气同向旋转，两股气流可以互相支持以助产生强烈的主燃区回流，从而提高燃烧效率，外罩7套在外空气旋流器6燃油出口位置。
工作原理：
该种新型预膜式双级旋流喷嘴，具体工作流程是：液态燃油通过燃油通道2流入喷嘴内部，空气经过内空气旋流器1和外空气旋流器6分别流入，形成两股相同转向的气流A1、A2，燃油通过燃油通道2内的切向槽到达燃油预膜器4，展开形成薄而均匀的膜片，随后从边缘喷出，气流A1从燃油旋流器3上唇口位置的圆形剪切孔5喷出，与燃油液膜发生剪切作用加强掺混，掺混后的燃气与气流A2再次混合强化雾化效果然后喷出，可以获得更理想的SMD以及雾化均匀度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种新型预膜式双级旋流喷嘴，包括内空气旋流器(1)和燃油旋流器(3)，其特征在于：还包括与所述内空气旋流器(1)和燃油旋流器(3)共同组成喷嘴结构的燃油通道(2)、燃油预膜器(4)、外空气旋流器(6)和外罩(7)，其中，所述内空气旋流器(1)由直径10mm、长14mm的中心支柱以及与之连接的旋转叶片组成，所述燃油旋流器(3)套设在内空气旋流器(1)外部，且其内部通道逐渐收缩，所述燃油预膜器(4)套在燃油旋流器(3)外侧，所述外空气旋流器(6)安装在燃油预膜器(4)外侧，所述外空气旋流器(6)与燃油预膜器(4)之间也安装有旋转叶片，所述外罩(7)套在外空气旋流器(6)燃油出口位置。
2.根据权利要求1所述的一种新型预膜式双级旋流喷嘴，其特征在于：所述内空气旋流器(1)和外空气旋流器(6)叶片转向均为逆时针方向。
3.根据权利要求1所述的一种新型预膜式双级旋流喷嘴，其特征在于：所述燃油通道(2)为一环形管道，其入口的内径为16mm外径为18mm，且通道内径在逐渐变小，其内部设置了多种切向槽。
4.根据权利要求1所述的一种新型预膜式双级旋流喷嘴，其特征在于：所述燃油旋流器(3)的唇口位置设计了圆形剪切孔(5)，其中圆形剪切孔(5)每级12个，其直径均为3mm，圆形剪切孔(5)共36个且均按圆周分布，所述圆形剪切孔(5)均匀分布在燃油旋流器(3)出口四周。
5.根据权利要求4所述的一种新型预膜式双级旋流喷嘴，其特征在于：所述燃油预膜器(4)长度未超出燃油旋流器(3)上圆形剪切孔(5)的位置。
6.根据权利要求1所述的一种新型预膜式双级旋流喷嘴，其特征在于：所述燃油旋流器(3)内部通道直径逐步收缩，且其直径从14mm收缩至10mm。
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