CN113719860A - 值班级燃油雾化喷嘴 - Google Patents

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CN113719860A CN202111003079.XA CN202111003079A CN113719860A CN 113719860 A CN113719860 A CN 113719860A CN 202111003079 A CN202111003079 A CN 202111003079A CN 113719860 A CN113719860 A CN 113719860A
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atomizing
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朱海天
高闯
郑甜华
汪京
冯志炜
刘玉芳
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Shanghai Helan Touping Power Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种值班级燃油雾化喷嘴,其包括从外到内依次同轴套设在一起并且下端依次抬高的掺混筒、辅助雾化空气路外壳、燃油路外壳及切向孔喷嘴芯体;辅助雾化空气路外壳与掺混筒之间形成环形缝隙通道;辅助雾化空气路外壳与燃油路外壳之间形成辅助雾化空气路;辅助雾化空气路外壳低于燃油路外壳下端的部分,其外径由上到下逐渐减小,其内径由上到下逐渐增大,从而使环形缝隙通道的低于燃油路外壳下端的底部部分近轴线侧形成扩张斜面,使辅助雾化空气路外壳低于燃油路外壳下端的内壁形成雾化斜面。该值班级燃油雾化喷嘴,在降低壁面温度的同时也可避免燃油在掺混筒壁上的聚集,并有利于使燃油液滴进一步破碎,提高雾化性能。

Description

值班级燃油雾化喷嘴
技术领域
本发明涉及燃气轮机,特别是涉及一种值班级燃油雾化喷嘴。
背景技术
为满足军用战机、超距离巡航导弹、未来航空航天飞行器及燃气轮机等燃油产品对低成本、高清洁、高可靠性的要求,未来的相关设计必然要向高压比、高温升、低污染的趋势发展。这对燃烧时的燃油燃烧效率、稳定的工作范围、均匀的出口温度分布、低耗油率、火焰筒冷却以及污染物排放等提出了更高的要求。燃油雾化作为燃烧过程的初期阶段,其对燃烧室的燃烧效率和稳定性有重大影响。研究燃油的雾化机理和雾化燃烧的物理规律对相关的设计具有重要意义。
燃油喷嘴是燃烧液体燃料的燃气轮机的重要组成部分。典型的燃机轮机包括压气机、燃烧室和涡轮三大部件。燃油喷嘴的作用是将液体燃料喷入燃烧室中燃烧,释放能量,再通过涡轮向外输出动力。这就导致燃油喷嘴的特性对燃烧室性能和工作寿命影响很大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种值班级燃油雾化喷嘴,在降低壁面温度的同时也可避免燃油在掺混筒壁上的聚集,并有利于使燃油液滴进一步破碎,提高雾化性能。
为解决上述技术问题,本发明提供的值班级燃油雾化喷嘴,其包括从外到内依次同轴套设在一起并且下端依次抬高的掺混筒500、辅助雾化空气路外壳200、燃油路外壳300及切向孔喷嘴芯体400;
所述辅助雾化空气路外壳200与掺混筒500之间形成环形缝隙通道101;
所述辅助雾化空气路外壳200与燃油路外壳300之间形成辅助雾化空气路103;
所述燃油路外壳300与切向孔喷嘴芯体400下端之间形成燃油路104;
所述辅助雾化空气路外壳200低于燃油路外壳300下端的部分,其外径由上到下逐渐减小,其内径由上到下逐渐增大,从而使环形缝隙通道101的低于燃油路外壳300下端的底部部分102近轴线侧形成扩张斜面205,使辅助雾化空气路外壳200低于燃油路外壳300下端的内壁形成雾化斜面206。
较佳的,所述环形缝隙通道101的高于燃油路外壳300下端的部分的特征尺寸与掺混筒500外径的比值小于0.1。
较佳的,所述辅助雾化空气路外壳200包括从上到下依次连接的辅助一次减缩段、辅助支撑段、辅助二次减缩段及雾化段;
所述辅助一次减缩段的内径从上到下逐渐减小;
所述辅助支撑段内径不变;
所述辅助二次减缩段内径从上到下逐渐减小;
所述雾化段内径从上到下逐渐增大,外径上到下逐渐减小;
所述辅助支撑段、辅助二次减缩段及雾化段的外径均小于所述掺混筒500的内径;
所述辅助支撑段、辅助二次减缩段及雾化段置于所述掺混筒500内;
所述雾化段位于所述燃油路外壳300下端下方。
较佳的,所述雾化段的外壁作为扩张斜面205,同轴线的夹角为5°~25°。
较佳的,所述雾化段的内壁作为雾化斜面206,同轴线的夹角为30°~60°。
较佳的,所述辅助支撑段的外壁沿周向均匀设置有多个支撑竖筋203;
所述辅助雾化空气路外壳200同所述掺混筒500通过所述支撑竖筋203间隙配合,使所述辅助雾化空气路外壳200与掺混筒500间隙配合形成环形缝隙通道101。
较佳的,所述燃油路外壳300包括从上到下依次连接的油路一次减缩段、油路旋流段及油路二次减缩段;
所述油路一次减缩段的内径从上到下逐渐减小;
所述油路旋流段内径不变;
所述油路二次减缩段内径从上到下逐渐减小;
所述油路旋流段下部的外壁形成有旋流叶片301,多个旋流叶片301同所述辅助雾化空气路外壳200的辅助支撑段内壁之间形成旋流通道;
所述油路二次减缩段形成旋流室305,其上端处的内壁形成有切向孔结构卡座304,其下端作为旋流室喷口306;
所述油路一次减缩段内壁下部从上到下依次形成有弹性锁紧环卡槽302、弹簧压紧件卡座303。
较佳的,所述切向孔喷嘴芯体400下端形成有凹槽,该凹槽的侧壁形成有切向孔结构405。
较佳的,切向孔喷嘴芯体400放置在燃油路外壳300的切向孔结构卡座304上;
螺旋弹簧403下端抵靠到切向孔喷嘴芯体400上端;
T形弹簧压紧件402的杆体4021下端抵靠到螺旋弹簧403上端;
弹性锁紧环401安装至弹性锁紧环卡槽302中,使螺旋弹簧403压缩,并使弹簧压紧件402的帽体4022抵靠到弹簧压紧件卡座303上。
较佳的,所述切向孔喷嘴芯体400下部形成有防振六角结构404;
所述防振六角结构404的六个棱角为圆角结构,圆角半径与所述燃油路外壳300的油路旋流段内壁一致。
本发明的值班级燃油雾化喷嘴,环形缝隙通道101与外部的空气通道相连接,参与分配助燃空气。环形缝隙通道101中的第一部分高速空气流可贴附于掺混筒500的内壁面上,为掺混筒500内壁面降温,同时也避免了燃油在掺混筒500内壁面上的聚集;环形缝隙通道101中的第二部分高速空气流附于从上到下逐渐靠近轴线的扩张斜面205向下向内喷射,使沿着从上到下逐渐远离轴线的雾化斜面206向下向外流动的燃油-空气混合物油雾中的燃油液滴进一步破碎;环形缝隙通道101中的其余部分高速空气流因环形缝隙通道101底部部分102的渐扩结构降速,通过合适的空气分配,在合理的空气分配下形成防回火空气层,既能避免油雾穿透速度过快而油雾集中,又使油雾穿透速度不会过低而导致回火。该值班级燃油雾化喷嘴,掺混筒500与辅助雾化空气路外壳200之间形成的狭窄环形缝隙通道101可引起高速空气流,在降低壁面温度的同时也可避免燃油在掺混筒500壁上的聚集,另外这股高速空气流有利于使燃油液滴进一步破碎,提高雾化性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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。
图1是本发明的值班级燃油雾化喷嘴一实施例示意图;
图2是本发明的值班级燃油雾化喷嘴一实施例流动示意图;
图3是本发明的值班级燃油雾化喷嘴一实施例辅助雾化空气路外壳示意图;
图4是本发明的值班级燃油雾化喷嘴一实施例燃油路外壳示意图;
图5是本发明的值班级燃油雾化喷嘴一实施例切向孔喷嘴芯体装配示意图。
图中附图标记说明:
500掺混筒;200辅助雾化空气路外壳;300燃油路外壳;400切向孔喷嘴芯体;101环形缝隙通道;102环形缝隙通道的底部部分;103辅助雾化空气路;104燃油路;205扩张斜面;206雾化斜面;203支撑竖筋;301旋流叶片;305旋流室;302弹性锁紧环卡槽;303弹簧压紧件卡座;304切向孔结构卡座;306旋流室喷口;405切向孔结构;403螺旋弹簧;402弹簧压紧件;4021杆体;4022帽体;401弹性锁紧环;404防振六角结构。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,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的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示,值班级燃油雾化喷嘴包括从外到内依次同轴套设在一起并且下端依次抬高的掺混筒500、辅助雾化空气路外壳200、燃油路外壳300及切向孔喷嘴芯体400;
所述辅助雾化空气路外壳200与掺混筒500之间形成环形缝隙通道101;
所述辅助雾化空气路外壳200与燃油路外壳300之间形成辅助雾化空气路103;
所述燃油路外壳300与切向孔喷嘴芯体400下端之间形成燃油路104;
所述辅助雾化空气路外壳200低于燃油路外壳300下端的部分,其外径由上到下逐渐减小,其内径由上到下逐渐增大,从而使环形缝隙通道101的低于燃油路外壳300下端的底部部分102近轴线侧形成扩张斜面205,使辅助雾化空气路外壳200低于燃油路外壳300下端的内壁形成雾化斜面206。
较佳的,所述环形缝隙通道101的高于燃油路外壳300下端的部分的特征尺寸(外径减内径)与掺混筒500外径的比值小于0.1。
实施例一的值班级燃油雾化喷嘴,如图2所示,所述环形缝隙通道101与外部的空气通道相连接,参与分配助燃空气。环形缝隙通道101中的第一部分高速空气流可贴附于掺混筒500的内壁面上,为掺混筒500内壁面降温,同时也避免了燃油在掺混筒500内壁面上的聚集;环形缝隙通道101中的第二部分高速空气流附于从上到下逐渐靠近轴线的扩张斜面205向下向内喷射,使沿着从上到下逐渐远离轴线的雾化斜面206向下向外流动的燃油-空气混合物油雾中的燃油液滴进一步破碎;环形缝隙通道101中的其余部分高速空气流因环形缝隙通道101底部部分102的渐扩结构降速,通过合适的空气分配,在合理的空气分配下形成防回火空气层,既能避免油雾穿透速度过快而油雾集中,又使油雾穿透速度不会过低而导致回火。
实施例一的值班级燃油雾化喷嘴,掺混筒500与辅助雾化空气路外壳200之间形成的狭窄环形缝隙通道101可引起高速空气流,在降低壁面温度的同时也可避免燃油在掺混筒500壁上的聚集,另外这股高速空气流有利于使燃油液滴进一步破碎,提高雾化性能。
实施例二
基于实施例一的值班级燃油雾化喷嘴,如图3所示,所述辅助雾化空气路外壳200包括从上到下依次连接的辅助一次减缩段、辅助支撑段、辅助二次减缩段及雾化段;
所述辅助一次减缩段的内径从上到下逐渐减小;
所述辅助支撑段内径不变;
所述辅助二次减缩段内径从上到下逐渐减小;
所述雾化段内径从上到下逐渐增大,外径上到下逐渐减小;
所述辅助支撑段、辅助二次减缩段及雾化段的外径均小于所述掺混筒500的内径;
所述辅助支撑段、辅助二次减缩段及雾化段置于所述掺混筒500内;
所述雾化段位于所述燃油路外壳300下端下方。
较佳的,所述雾化段的外壁作为扩张斜面205,同轴线的夹角为5°~25°(例如10°~15°)。辅助雾化空气路外壳200与掺混筒500之间的环形缝隙通道101截面积较小,可形成高速空气流,但高速空气流容易对掺混筒500的掺混效果产生重大影响,因此需要扩张降速,在环形缝隙通道101的底部部分102近轴线侧形成扩张斜面205,该张斜面205优选可避免流动分离的最大角度,这样又可大幅降速。
较佳的,所述雾化段的内壁作为雾化斜面206,同轴线的夹角为30°~60°,当燃油随旋流空气由燃油路外壳300下端旋流室喷口306喷出时,将流经辅助雾化空气路外壳200雾化斜面206(雾化段的内壁面),优选大角度雾化斜面206,可在较大供油压力下也不影响雾化效果。
实施例三
基于实施例二的值班级燃油雾化喷嘴,如图3所示,所述辅助支撑段的外壁沿周向均匀设置有多个支撑竖筋203;
所述辅助雾化空气路外壳200同所述掺混筒500通过所述支撑竖筋203间隙配合,使所述辅助雾化空气路外壳200与掺混筒500间隙配合形成环形缝隙通道101。
实施例三的值班级燃油雾化喷嘴,掺混筒500可以是一个与主燃级喷嘴或助燃空气通道一体化设计制造的简单圆筒,掺混筒500与辅助雾化空气路外壳200的辅助支撑段的支撑竖筋203为过盈配合,防止值班级喷嘴的径向振荡,辅助雾化空气路外壳200的轴向定位可以由定位销或定位槽(未显示)实现,因此当移除轴向定位约束后,辅助雾化空气路外壳200可较容易地沿轴向从掺混筒500内向上抽出,值班级燃油雾化喷嘴的拆卸和安装方便。
实施例四
基于实施例二的值班级燃油雾化喷嘴,如图4所示,所述燃油路外壳300包括从上到下依次连接的油路一次减缩段、油路旋流段及油路二次减缩段;
所述油路一次减缩段的内径从上到下逐渐减小;
所述油路旋流段内径不变;
所述油路二次减缩段内径从上到下逐渐减小;
所述油路旋流段下部的外壁形成有旋流叶片301,多个旋流叶片301同所述辅助雾化空气路外壳200的辅助支撑段内壁之间形成旋流通道,用于产生旋流空气;
所述油路二次减缩段形成旋流室305,其上端处的内壁形成有切向孔结构卡座304,其下端作为旋流室喷口306;
所述油路一次减缩段内壁下部从上到下依次形成有弹性锁紧环卡槽302、弹簧压紧件卡座303。
实施例四的值班级燃油雾化喷嘴,辅助雾化空气路外壳200与燃油路外壳300之间形成了辅助雾化空气通道,旋流叶片301的设计使得辅助雾化空气以旋转的方式由辅助雾化空气通道下端喷口喷出;旋流室305中的渐缩结构可提高燃油流速,使油膜变薄,进而提高雾化性能,最终形成的油膜由旋流室喷口306喷出。燃油路外壳300与辅助雾化空气路外壳200之间也为间隙配合,也可沿中心轴拆卸和安装,燃油路外壳300可沿轴向向上从所述辅助雾化空气路外壳200内抽出。
实施例五
基于实施例四的值班级燃油雾化喷嘴,如图5所示,所述切向孔喷嘴芯体400下端形成有凹槽,该凹槽的侧壁形成有切向孔结构405。
较佳的,切向孔喷嘴芯体400放置在燃油路外壳300的切向孔结构卡座304上;
螺旋弹簧403下端抵靠到切向孔喷嘴芯体400上端;
T形弹簧压紧件402的杆体4021下端抵靠到螺旋弹簧403上端;
弹性锁紧环401安装至弹性锁紧环卡槽302中,使螺旋弹簧403压缩,并使弹簧压紧件402的帽体4022抵靠到弹簧压紧件卡座303上。
在安装时,先将切向孔喷嘴芯体400沿中轴线滑落到燃油路外壳300的切向孔结构卡座304上,然后将螺旋弹簧403沿中轴线滑落到切向孔喷嘴芯体400上,再将T形弹簧压紧件402沿中轴线滑落使其杆体4021下端抵靠到螺旋弹簧403上端,最后再将弹性锁紧环401安装至弹性锁紧环卡槽302中,安装至弹性锁紧环卡槽302的弹性锁紧环401下压弹簧压紧件402使螺旋弹簧403压缩,并使弹簧压紧件402的帽体4022抵靠到弹簧压紧件卡座303上。
较佳的,所述切向孔喷嘴芯体400下部形成有防振六角结构404。
较佳的,所述防振六角结构404的六个棱角为圆角结构,圆角半径与所述燃油路外壳300的油路旋流段内壁一致。
图5所示的弹性锁紧环401为松弛状态下的结构,当使用适当工具给予径向力时,弹性锁紧环401可缩小,此时可取出或安装。弹簧压紧件402杆体4021长度可更换不同尺寸,使螺旋弹簧403提供不同预紧力压紧下方的切向孔喷嘴芯体400。
当把弹性锁紧环401用力拔出后,弹性锁紧环401正下方的弹簧压紧件402、螺旋弹簧403、切向孔喷嘴芯体400即可脱落而出,便于各个零件的维护保养。
实施例五的值班级燃油雾化喷嘴,燃油流经切向孔喷嘴芯体400下端凹槽的侧壁的切向孔结构405进入凹槽后,以旋流的方式喷出,与同旋的辅助雾化空气充分地混合,经液膜折皱、液条断裂、液滴破碎等一系列雾化过程后,在掺混筒500内形成有利于点燃和稳定性的完全预混燃料。该值班级燃油雾化喷嘴,能自动实现壁面降温和吹扫,可提高预燃火焰稳定性,降低污染物排放,防止全工况下的回火,降低因温度而导致的结构变形,并且同时保证结构简单且便于拆卸和安装。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种值班级燃油雾化喷嘴,其特征在于,其包括从外到内依次同轴套设在一起并且下端依次抬高的掺混筒(500)、辅助雾化空气路外壳(200)、燃油路外壳(300)及切向孔喷嘴芯体(400);
所述辅助雾化空气路外壳(200)与掺混筒(500)之间形成环形缝隙通道(101);
所述辅助雾化空气路外壳(200)与燃油路外壳(300)之间形成辅助雾化空气路(103);
所述燃油路外壳(300)与切向孔喷嘴芯体(400)下端之间形成燃油路(104);
所述辅助雾化空气路外壳(200)低于燃油路外壳(300)下端的部分,其外径由上到下逐渐减小,其内径由上到下逐渐增大,从而使环形缝隙通道(101)的低于燃油路外壳(300)下端的底部部分(102)近轴线侧形成扩张斜面(205),使辅助雾化空气路外壳(200)低于燃油路外壳(300)下端的内壁形成雾化斜面(206)。
2.根据权利要求1所述的值班级燃油雾化喷嘴,其特征在于,
所述环形缝隙通道(101)的高于燃油路外壳(300)下端的部分的特征尺寸与掺混筒(500)外径的比值小于0.1。
3.根据权利要求1所述的值班级燃油雾化喷嘴,其特征在于,
所述辅助雾化空气路外壳(200)包括从上到下依次连接的辅助一次减缩段、辅助支撑段、辅助二次减缩段及雾化段;
所述辅助一次减缩段的内径从上到下逐渐减小;
所述辅助支撑段内径不变;
所述辅助二次减缩段内径从上到下逐渐减小;
所述雾化段内径从上到下逐渐增大,外径上到下逐渐减小;
所述辅助支撑段、辅助二次减缩段及雾化段的外径均小于所述掺混筒(500)的内径;
所述辅助支撑段、辅助二次减缩段及雾化段置于所述掺混筒(500)内;
所述雾化段位于所述燃油路外壳(300)下端下方。
4.根据权利要求3所述的值班级燃油雾化喷嘴,其特征在于,
所述雾化段的外壁作为扩张斜面(205),同轴线的夹角为5°~25°。
5.根据权利要求3所述的值班级燃油雾化喷嘴,其特征在于,
所述雾化段的内壁作为雾化斜面(206),同轴线的夹角为30°~60°。
6.根据权利要求3所述的值班级燃油雾化喷嘴,其特征在于,
所述辅助支撑段的外壁沿周向均匀设置有多个支撑竖筋(203);
所述辅助雾化空气路外壳(200)同所述掺混筒(500)通过所述支撑竖筋(203)间隙配合,使所述辅助雾化空气路外壳(200)与掺混筒(500)间隙配合形成环形缝隙通道(101)。
7.根据权利要求3所述的值班级燃油雾化喷嘴,其特征在于,
所述燃油路外壳(300)包括从上到下依次连接的油路一次减缩段、油路旋流段及油路二次减缩段;
所述油路一次减缩段的内径从上到下逐渐减小;
所述油路旋流段内径不变;
所述油路二次减缩段内径从上到下逐渐减小;
所述油路旋流段下部的外壁形成有旋流叶片(301),多个旋流叶片(301)同所述辅助雾化空气路外壳(200)的辅助支撑段内壁之间形成旋流通道;
所述油路二次减缩段形成旋流室(305),其上端处的内壁形成有切向孔结构卡座(304),其下端作为旋流室喷口(306);
所述油路一次减缩段内壁下部从上到下依次形成有弹性锁紧环卡槽(302)、弹簧压紧件卡座(303)。
8.根据权利要求7所述的值班级燃油雾化喷嘴,其特征在于,
所述切向孔喷嘴芯体(400)下端形成有凹槽,该凹槽的侧壁形成有切向孔结构(405)。
9.根据权利要求7所述的值班级燃油雾化喷嘴,其特征在于,
切向孔喷嘴芯体(400)放置在燃油路外壳(300)的切向孔结构卡座(304)上;
螺旋弹簧(403)下端抵靠到切向孔喷嘴芯体(400)上端;
T形弹簧压紧件(402)的杆体(4021)下端抵靠到螺旋弹簧(403)上端;
弹性锁紧环(401)安装至弹性锁紧环卡槽(302)中,使螺旋弹簧(403)压缩,并使弹簧压紧件(402)的帽体(4022)抵靠到弹簧压紧件卡座(303)上。
10.根据权利要求7所述的值班级燃油雾化喷嘴,其特征在于,
所述切向孔喷嘴芯体(400)下部形成有防振六角结构(404);
所述防振六角结构(404)的六个棱角为圆角结构,圆角半径与所述燃油路外壳(300)的油路旋流段内壁一致。
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