CN114593440A - 一种旋转式空气雾化喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋转式空气雾化喷嘴，涉及航空发动机燃烧室领域，该喷嘴由燃油总管，套筒，轴承，旋转式喷嘴结构以及外部壳体组成，分为中心油路和外部空气通路两部分，在中心油路中，燃油经燃油总管进入旋转式喷嘴结构并喷出，在外部空气通路中，空气经过外壁与旋转式喷嘴结构组成的空腔后与喷出的燃油混合。本发明中由于空气经过弯曲的导流叶片对其施加了一定的动量，带动轴承上的整个旋转式喷嘴结构旋转，使由喷头喷出的燃油具有一定的切向速度，与沿轴向流经的空气剪切破碎，可获得较好的雾化效果，有利于扩大燃气轮机的工作范围，提高燃烧稳定性，改善燃烧产物并提高燃烧效率。
Description
技术领域
本发明属于燃气涡轮发动机领域，具体涉及一种旋转式空气雾化喷嘴。
背景技术
燃气涡轮发动机主燃烧室是燃气涡轮发动机核心机的主要部件之一，将压气机压缩后的空气与燃油充分混合、燃烧，将燃料中的化学能转化为热能。该过程涉及多种复杂的物理现象和化学过程，而这些过程又互相耦合和干扰，直到目前燃烧室理论还不能对燃烧过程进行详尽的描述，设计方法仍然要依靠经验或半经验关系。然而，随着航空发动机、燃气涡轮发动机的的不断发展，对燃烧室设计技术的发展提出了更高的要求。
燃烧室供入的燃油主要是靠喷嘴实现的，喷嘴是燃烧室的重要部件，其性能好坏对燃烧过程影响极大，一个理想的燃油喷嘴应该满足在宽广的燃油流量范围内，都能提供很好的雾化效果，对燃油流量的变化响应快，低成本，轻质量，易维护等特点。
燃油射流的破碎和雾化过程是燃气轮机工作过程的重要环节之一，对于燃气轮机的燃烧过程和排放性能有着直接而重要的影响。利用喷嘴内流动特性及空气对燃料射流破碎和雾化的影响，对喷嘴进行合理设计，能够为现代燃气轮机喷雾过程和组织燃烧提供更有效的控制手段。根据燃烧室所处不同工况，诱导燃油液柱发生破碎，控制燃油喷射距离，提高燃油雾化效果，改善燃烧室内燃油空气掺混水平，对于实现能源的高效清洁利用有着重要影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种旋转式空气雾化喷嘴，与现有的技术相比，本方案的优点是利用可旋转的机械结构，结合燃油的雾化机理，通过增强燃油与空气之间的碰撞，改善了燃油雾化效果和燃烧产物。有效地提高了燃烧效率和燃烧稳定性。
技术方案
本发明的目的在于提供一种旋转式空气雾化喷嘴。
本发明技术方案如下：
一种旋转式空气雾化喷嘴，包括：燃油总管，套筒，轴承，旋转式喷嘴结构以及外部壳体，其特征在于：所设中心油路中，燃油总管(1)连接到旋转式喷嘴结构(4)内部空腔里，旋转式喷嘴结构(4)由形状如直射式燃油喷嘴的喷头(6)沿周向固定在一个油腔(7)上组成，在每个喷头的侧面靠近外部壳体(5)的内壁处，焊接有一定数量的曲叶片(8)，燃油总管(1)出口处的凸台与套筒(2)将轴承(3)固定在管道的末端，旋转式喷嘴结构(4)安装在轴承(3)上并可以进行一定程度的旋转，外部壳体(5)通过管道前端的肋板固定在旋转式喷嘴结构(4)的外部，构成外部空气通路。
根据权利要求1所述的一种旋转式空气雾化喷嘴，其特征在于：旋转式喷嘴结构(4)的喷头(6)以90°角为间隔沿周向固定在一个油腔(7)上组成，喷头长度为5～10mm，喷嘴内径为1～5mm，外径为2～6mm，曲叶片的出口角度为30°～50°。
根据权利要求1所述的一种旋转式空气雾化喷嘴，其特征在于：在轴承(3)与套筒(2)和轴承(3)与燃油总管(1)尾部凸台之间需安装挡油环，防止轴承中的润滑油甩出。
根据权利要求1所述的旋转式空气雾化喷嘴，其特征在于：固定外部壳体的肋板，以90°角为间隔沿着管道周向分布。
根据权利要求1所述的一种旋转式空气雾化喷嘴，其特征在于：所述外部壳体(5)与燃油总管(1)末端同心，且外部空气通路的内壁与中心油路外壁的距离为0.05～0.2mm。
本发明具有以下有益效果：
(1)本喷嘴采用多个形如直射式喷嘴的喷头，可以降低驱动燃油喷射的油压，获得更好的雾化效果，同时可以通过进一步控制喷头的开关控制燃油流量。扩大燃气轮机燃烧室的工作范围。(2)本发明采用了旋转式喷嘴装置，在来流空气的作用下该装置旋转，燃油在喷头出口处除了沿轴向运动之外在切向方向上也具有一定的速度，结合燃油的破碎雾化性质，可以加强燃油的雾化效果。(3)当燃油从喷头射出后，外部空气通路中的气流与喷射出的燃油冲击产生剪切作用，进一步加强了雾化效果。从而可提高燃烧室的点火性能以及燃烧效率。
附图说明
图1：一种旋转式空气雾化喷嘴的整体示意图
图2：一种旋转式空气雾化喷嘴的截面视图
图3：旋转式喷嘴的结构示意图
图4：一种旋转式空气雾化喷嘴的右视图
图5：一种旋转式空气雾化喷嘴的左视图
图6：一种旋转式空气雾化喷嘴的主视图
图中：1-燃油总管，2-套筒，3-轴承，4-旋转式喷嘴结构，5-外部壳体，6-喷头，7-油腔
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述：
本发明提供了一种旋转式空气雾化喷嘴。图1为一种旋转式空气雾化喷嘴的整体示意图，图2为一种旋转式空气雾化喷嘴的截面视图，图3为旋转式喷嘴的结构示意图，图4为一种旋转式空气雾化喷嘴右视图，图5为一种旋转式空气雾化喷嘴的左视图，图6为一种旋转式空气雾化喷嘴的主视图。
燃油总管(1)出口处的凸台与套筒(2)将轴承(3)固定在管道的末端，燃油经燃油总管(1)进入轴承上(3)的旋转式喷嘴结构(4)的油腔(7)，继而从油腔(7)后部的喷头(6)中喷出，可根据供油量选择喷头(6)的开关情况以实现燃烧室的充分燃烧，空气从外部壳体(5)的后部引入经外部空气通路，在旋转式喷嘴结构(4)的喷头(6)外侧曲叶片处对其产生一个作用力，使旋转式喷嘴结构(4)进行旋转运动，使燃油在喷头出口处除了沿轴向运动之外在切向方向上也具有一定的速度，并与来流空气剪切冲击，可以产生较好的雾化效果，利于扩大燃气轮机的工作范围，提高燃烧稳定性，改善燃烧产物并提高燃烧效率。
Claims (5)
1.一种旋转式空气雾化喷嘴，包括：燃油总管，套筒，轴承，旋转式喷嘴结构以及外部壳体，其特征在于：所设中心油路中，燃油总管(1)连接到旋转式喷嘴结构(4)内部空腔里，旋转式喷嘴结构(4)由形状如直射式燃油喷嘴的喷头(6)沿周向固定在一个油腔(7)上组成，在每个喷头的侧面靠近外部壳体(5)的内壁处，焊接有一定数量的曲叶片(8)，燃油总管(1)出口处的凸台与套筒(2)将轴承(3)固定在管道的末端，旋转式喷嘴结构(4)安装在轴承(2)上并可以进行一定程度的旋转，外部壳体(5)通过管道前端的肋板固定在旋转式喷嘴结构(4)的外部，构成外部空气通路。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式空气雾化喷嘴，其特征在于：旋转式喷嘴结构(4)的喷头(6)以90°角为间隔沿周向固定在一个油腔(7)上组成，喷头长度为5～10mm，喷嘴内径为1～5mm，外径为2～6mm，曲叶片的出口角度为30～50°。
3.根据权利要求1所述的一种旋转式空气雾化喷嘴，其特征在于：在轴承(3)与套筒(2)、轴承(3)与燃油总管(1)尾部凸台之间需要安装挡油环，防止轴承中的润滑油甩出。
4.根据权利要求1所述的一种旋转式空气雾化喷嘴，其特征在于：固定外部壳体的肋板，以90°角为间隔沿着管道周向分布。
5.根据权利要求1所述的一种旋转式空气雾化喷嘴，其特征在于：所述外部壳体(5)与燃油总管(1)末端同心，且外部空气通路的内壁与中心油路外壁的距离为0.05～0.2mm。
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