CN114562742B - 一种燃油预热及油气比调控一体化的环形燃烧室壁面 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种燃油预热及油气比调控一体化的环形燃烧室壁面，包括：环形燃烧室火焰筒壁面长条状异形孔、油气比调控环、燃油预热槽以及补燃孔。火焰筒壁面的主燃孔为长条状异形孔，气流通过异形孔流入火焰筒内部，与燃油进行掺混燃烧。异形孔的进气量可由油气比调控环进行调节，油气比调控环前后端设计两圈滚珠，燃油通入油气比调控环中的燃油预热槽及火焰筒壁面之间，既起到燃油预热的作用，也达到了滚珠润滑的效果。本方案可以有效地提高燃烧室的燃烧效率，并随着油门的改变，调控进气量，稳定燃烧降低污染物的排放，同时燃油在调控装置中能够起到预热及润滑作用。

Description

一种燃油预热及油气比调控一体化的环形燃烧室壁面

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机技术领域，具体涉及一种燃油预热及油气比调控一体化的环形燃烧室壁面。

背景技术

航空燃气轮机的燃烧室有3种基本结构：单管燃烧室、联管燃烧室和环形燃烧室。这3种结构的燃烧室在20世纪40年代航空燃气轮机刚开始发展的时候就已经出现，且一直沿用至今。目前使用较多的是环形燃烧室，它是由4个同心的圆筒组成。在燃烧室的外机匣和内壳所形成的腔道中，安装着环形的火焰筒。在火焰筒头部装有一圈燃油喷嘴和火焰稳定装置。环形燃烧室的气流通道与压气机出口和涡轮进口的环形气流通道可以有很好的启动配合，因而可以减少流动损失，并可以缩短燃烧室头部的扩压段，且可以得到较均匀的出口周向温度场。

航空燃气轮机一般都使用航空煤油作为燃料。航空煤油在燃烧前由喷嘴在高压下将煤油喷成雾状，在空气中蒸发，与空气混合。煤油与空气的混合比例，即油气比，是一个重要的参数。燃烧室在一定的贫油或富油的范围内才能进行燃烧，过于贫油或富油是无法进行燃烧化学反应的，同时，可以进行燃烧的油气比范围与油气混合后的混气压力和温度有极大的关系。因此，对燃烧室燃烧的油气比进行一定程度上的调控，燃烧效率以及稳定性会得到提高，随着油气比的调控，燃烧室的燃烧温度也能进行一定的控制，燃烧室排气污染相应会有所降低。

本发明通过对环形燃烧室主燃孔的结构形状进行改进，同时增加了油气比调控环结构，在对调控环内滚珠进行润滑的同时，燃油也得到了预热，配合燃烧室壁面上的补燃孔，能够使得环形燃烧室在燃烧时的燃烧效率以及火焰稳定性得到相应的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种燃油预热及油气比调控一体化的环形燃烧室壁面。与现有的技术结构相比，本发明的优点是将传统的圆形主燃孔设计成了异形长孔，异形长孔结构有易于调节小孔面积的特点，因此，本发明在环形燃烧室内设置了油气比调控环，用于调节环形燃烧室在不同油门工况下燃烧的油气比，保证了燃烧室火焰的稳定，提高了燃烧室的燃烧效率，降低了燃油燃烧污染物的排放。油气比调控环内预留有燃油预热槽，燃油在预热的同时，也起到了给调控环润滑的作用。

技术方案

本发明的目的在于提供一种燃油预热及油气比调控一体化的环形燃烧室壁面，它能够调节燃烧室燃烧时的油气比，并通过油气比调控环内的燃油预热槽实现燃油的预热。

本发明技术方案如下：

一种燃油预热及油气比调控一体化的环形燃烧室壁面，包括环形燃烧室火焰筒壁面长条状异形孔、油气比调控环、燃油预热槽、以及补燃孔，其特征在于：基于传统环形燃烧室的结构及作用，本发明将主燃孔改进为异形长条状，并设置油气比调控环，实现燃烧室油气比的控制；在油气比调控环内预留燃油预热槽，燃油预热的同时，进行调控环的润滑。

所述燃烧室异形长孔，其特征在于：长条状的异形孔有易于控制小孔面积的特点，一个异形孔长为80mm，每间隔大约90-100mm设置一个异形孔，燃烧室壁面一周共8个异形孔；异形孔宽为20mm，孔两端的圆弧半径为10mm，孔槽深2mm；异形长孔后端会设置2-3排补燃孔，补燃孔孔径为38mm，每间隔22.5°设置一个补燃孔，燃烧室壁面一周共16个补燃孔。

所述环形燃烧室油气比调控环，其特征在于：两端设置了滚珠，便于调控环转动调节空气流量，滚珠由环端面及固定条固定，固定条宽度为1.5mm；异形长孔两端布置了密封环，防止燃油泄漏，密封环宽度为2mm；固定条与密封环之间空隙构成燃油预热槽，调控环两端预留有燃油进、出油口，燃油预热过程会途径滚珠，达到了润滑效果。

本发明具有以下有益效果：

与传统的环形燃烧室相比，本发明优点突出，主要表现在：燃烧室主燃孔设计成了异形长条状，便于调节小孔面积。油气比调控环通过旋转改变异形孔面积，进而达到调节火焰筒内部空气流量的目的，油气比的有效控制，能够提高燃烧室火焰的稳定性以及燃烧效率，减少燃烧室燃烧污染物的排放，同时，在空气流量的调节过程中，部分气体会流入燃烧室壁面与调控环之间的区域，起到壁面及调控环冷却的作用。

燃烧室的燃油预热槽设置在调控环内部固定条与密封环之间的区域，燃油由调控环端面流入，途径调控环滚珠，因此燃油在预热的过程中，也起到了润滑作用。燃油的预热有利于后续在燃油喷嘴处进行雾化，燃油的雾化效果，会很大程度上影响着燃烧室的燃烧效率。

附图说明

图1：本发明的正三轴测图

图2：本发明的油气比调控环右视图

图3：本发明的油气比调控环右视图的局部放大图

图4：本发明的油气比调控环后视图的局部放大图

图中：1-油气比调控环，2-补燃孔，3-异形长孔，4-环形燃烧室火焰筒壁面，5-滚珠，6-固定条，7-密封环，8-燃油预热槽，9-进油口。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步描述：

结合图1、图2、图3、图4，本发明为一种燃油预热及油气比调控一体化的环形燃烧室壁面。图1为本发明的正三轴测图，图2为本发明的油气比调控环右视图，图3为本发明的油气比调控环右视图的局部放大图，图4为本发明的油气比调控环后视图的局部放大图。

空气从压气机扩压器流入燃烧室，在进入火焰筒参与燃烧之前，由火焰筒壁面上的小孔进行气流分配，本发明将传统环形燃烧室上的圆形主燃孔改进为异形长孔3，便于控制小孔面积，以达到调控油气比的目的。高压空气进入燃烧室后，一部分经由异形长孔3流入火焰筒，另一部分则通过补燃孔2流入，当燃烧工况发生变化时，环形燃烧室火焰筒壁面4内部的油气比调控环1发生旋转，异形长孔3的面积随之产生变化，火焰筒内部油气比得到控制。燃油从油气比调控环1上预留的进油口9流入燃油预热槽8进行预热，燃油预热过程途径滚珠5起到润滑的效果，其中，滚珠5由调控环端面及固定条6进行固定，异形长孔3两端设置了密封环7，避免燃油从异形长孔3处泄漏。

Claims (2)

1.一种燃油预热及油气比调控一体化的环形燃烧室壁面，包括环形燃烧室火焰筒壁面上的异形长孔、油气比调控环、燃油预热槽以及补燃孔，其特征在于：燃烧室的主燃孔为异形长孔，异形长孔为异形长条状，同时在异形长孔处设计了油气比调控环，该油气比调控环通过调节燃烧室各处空气流量，进而调节燃烧室燃烧油气比；油气比调控环内两端滚珠的直径为1mm，由油气比调控环端面及固定条固定，固定条宽为1.5mm；油气比调控环转动能改变异形长孔的长度，调节进气量，空气流入油气比调控环与燃烧室壁面之间的空隙，对燃烧室壁面及油气比调控环起到冷却保护作用；油气比调控环两端端面设置上下两个通油口，上通油孔为进油口，下通油孔为出油孔，同时，油气比调控环内异形长孔的两端设置了两圈密封环，密封环宽为2mm，能够防止燃油从异形长孔处泄漏，密封环至固定条的空间构成了燃油预热槽；在油气比调控环内设置的燃油预热槽，可以实现燃油预热，同时对油气比调控环内的滚珠起到润滑作用。

2.根据权利要求1所述的一种燃油预热及油气比调控一体化的环形燃烧室壁面，其特征在于：一个异形长孔长为80mm，每间隔90-100mm设置一个异形长孔，燃烧室壁面一周共8个异形长孔；异形长孔宽为20mm，异形长孔两端的圆弧半径为10mm，异形长孔槽深2mm；燃烧室的补燃孔直径为38mm，每间隔22.5°设置一个补燃孔，用于燃烧室的补充燃烧，燃烧室壁面一周共16个补燃孔。

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