CN115264535A

CN115264535A - 一种喷嘴及具有其的燃气涡轮发动机

Info

Publication number: CN115264535A
Application number: CN202210908264.1A
Authority: CN
Inventors: 杨光远; 冯阳; 王启道; 陈彬
Original assignee: Hunan Aviation Powerplant Research Institute AECC
Current assignee: Hunan Aviation Powerplant Research Institute AECC
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2022-07-29
Publication date: 2022-11-01

Abstract

本发明涉及燃气涡轮发动机燃烧室技术领域，具体涉及一种喷嘴及具有其的燃气涡轮发动机。包括外套、阀体和旋流结构，外套包括筒体和设置在筒体一端的扩口部，筒体上设有进口，扩口部远离筒体一端的内径大于靠近筒体的另一端的内径；阀体设置在外套的内部，包括与扩口部适配的锥部,锥部和扩口部之间形成环状通路；旋流结构设于外套内部，旋流部适于将经进口输入的流体进行离心后经环状通路喷出。本发明中燃油从进口进入喷嘴中，经旋流结构旋流后，从外套与阀体形成的渐扩的环状通路喷出，阀体作为喷口导向装置，在各种流量状态下，均能保持恒定的喷雾锥角，具有良好的使用价值，且结构简单、加工简易、制造成本低。

Description

一种喷嘴及具有其的燃气涡轮发动机

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机燃烧室技术领域，具体涉及一种喷嘴及具有其的燃气涡轮发动机。

背景技术

燃烧室作为航空发动机的三大部件之一，其性能直接影响航空发动机的工作性能。因此，设计燃烧稳定范围宽、燃烧效率高、在飞机飞行包线内可靠点火、总压损失小、出口温度分布均匀、排气污染小、结构可靠、重量轻、寿命长的高性能燃烧室是航空发动机研制工作中一项十分重要的任务。

目前，航空发动机燃烧室广泛采用的是属于压力雾化方式的离心喷嘴，但燃油调节比小，低油压下的雾化质量较差。为此，现有技术公开了一种自适应无级变量喷头，利用顶杆末端的锥形头实现对喷嘴体的出流口孔径截面积的调节，从而调整了喷头喷雾量的大小，但是由于喷嘴体的出流口位于喷头的正前方，这样从旋流阀芯喷出的旋流会被顶杆阻挡，影响喷雾锥角的形成，喷雾形状会由扇形变为直线形，影响使用。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中顶杆影响喷雾锥角形成的缺陷，从而提供一种喷雾为扇形、雾化质量好的喷嘴及具有其的燃气涡轮发动机。

为了解决上述问题，本发明提供了一种喷嘴，包括外套，包括筒体和设置在筒体一端的扩口部，所述筒体上设有进口，所述扩口部远离所述筒体一端的内径大于靠近所述筒体的另一端的内径；

阀体，设置在外套的内部，包括与所述扩口部适配的锥部,所述锥部和扩口部之间形成环状通路；

旋流结构，设于所述外套内部，所述旋流部适于将经进口输入的流体进行离心后经所述环状通路喷出。

可选地，所述阀体还包括与所述锥部连接的柱体，所述旋流结构安装在所述柱体上，且所述柱体的另一端与所述外套之间设有弹性件，以使得所述锥部具有完全设于所述外套中的第一状态和部分延伸至所述外套外部的第二状态。

可选地，所述弹性件为弹簧。

可选地，所述外套内设置有限位结构，所述限位结构与所述柱体滑动连接。

可选地，所述限位结构包括：

限位槽，开设在外套的内部的一侧；

支撑杆，滑动设置在限位槽中，所述支撑杆的另一端与所述柱体固定连接。

可选地，所述限位槽沿所述外套的周向的宽度等于所述支撑杆的直径，所述限位槽沿所述外套的轴向的长度等于所述锥部的最大运动行程。

可选地，所述旋流结构上设有至少两个旋流孔和一个通孔，所述阀体的一端贯穿所述通孔设置。

可选地，所述筒体远离所述扩口部的一端设有拆卸连接的封盖。

一种燃气涡轮发动机，包括所述的喷嘴。

本发明具有以下优点：

1.本发明提供的一种喷嘴，所述外套分为两部分，由筒体和扩口部组成，扩口部靠近筒体一端比远离筒体一端的内径小，所述阀体包括的锥部与外套包括的扩口部适配，流体从进口进入喷嘴中，经旋流结构旋流后，从外套与阀体形成的渐扩的环状通路喷出，阀体作为喷口导向装置，且因环状通路形成在外套的靠近外边缘位置，因此在各种流量状态下，均能保持恒定的喷雾锥角，具有良好的使用价值。

2.本发明提供的一种喷嘴，阀体包括有柱体，阀体通过弹性件与外套固定，弹性件可为弹簧，当发动机在小状态工作所需燃油流量较小时，弹簧压缩，阀体的锥部完全位于外套中，喷嘴出口喉道面积小，能使喷嘴内拥有相对较高的供油压差从而增加雾化质量。当发动机工作状态增大时，随着供油压差增大，弹簧伸长，阀体的锥部部分延伸至外套外部，喷嘴出口喉道面积增大、流量系数增大，燃油流量随燃油压差增加的速度加快，能使喷嘴在相对较小的供油压差下就能提供较大的燃油油量，减小燃油泵的压力。

3.本发明提供的一种喷嘴，支撑杆随着阀体的左右移动，从而在限位槽中左右移动，限位槽上的支撑杆起到固定阀体，避免阀体旋转的作用，限位槽沿所述外套轴向的长度等于所述锥部的最大运动行程，以起到限制阀体的轴向移动的最大距离的作用，避免喷嘴出口流通面积过大从而大于喉道面积，影响使用。

4.本发明提供的一种喷嘴，所述外套远离扩口部的一端拆卸连接有封盖，用于对喷嘴进行密封，可拆卸连接，方便更换封盖，避免长时间使用密封效果不好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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示出了本发明提供的一种喷嘴的结构示意图；

图2示出了本发明提供的一种喷嘴第一状态下的示意图；

图3示出了本发明提供的一种喷嘴第二状态下的示意图。

附图标记说明：

1、喷嘴外套；2、阀体；3、旋流部；4、进油管；5、弹簧；6、堵头；101、限位槽；201、支撑杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种喷嘴。

在一种实施方式中，喷嘴包括：外套1、阀体2和旋流结构3。其中，外套1包括筒体和设置在筒体一端的扩口部，筒体上设有进口4，扩口部远离筒体一端的内径大于靠近筒体的另一端的内径；阀体2设置在外套1的内部，包括与扩口部适配的锥部,锥部和扩口部之间形成环状通路；旋流结构3设于外套1内部，旋流部3适于将经进口输入的流体进行离心后经环状通路喷出。

具体地，所述外套1分为两部分，由筒体和扩口部组成，且二者一体加工成型，扩口部靠近筒体一端比远离筒体一端的内径小，形成喇叭状。所述阀体2包括的锥部与外套包括的扩口部适配，即大头端和小头端的内径均小于扩口部的内径。进口4为中空管道，截面呈圆环状，一端与外套1相连，另一端与发动机燃烧管路相连，也可与其他所需管路相连；流体从进口4进入喷嘴中，经旋流结构旋流后，从外套1与阀体形成的渐扩的环状通路喷出，阀体2作为喷口导向装置，在各种流量状态下，均能保持恒定的喷雾锥角，具有良好的使用价值，且结构简单、加工简易、制造成本低，且现有技术中，通常需要布置复杂的滑动密封式的压力感受器，长期使用存在胶圈老化密封性下降的问题，有燃油从喷嘴后方泄漏的风险，本实施方式将压力感受器和节流阀合并，即为阀体2，不需要额外密封，结构简单，不存在漏油风险。

在上述实施方式的基础上，在一种优选的方式中，阀体2还包括与锥部连接的柱体，柱体的直径等于锥部小头端的直径，二者一体加工成型，柱体延伸至筒体中，旋流结构3安装在柱体上靠近锥部的位置，且柱体的另一端与外套1之间设有弹性件，以使得锥部具有完全设于外套1中的第一状态和部分延伸至外套1外部的第二状态。

其中，弹性件的结构不做具体限定，可为弹簧，也可为伸缩杆，只要满足可伸缩且可与外套1连接即可。

具体地，阀体2通过弹簧与外套1固定，当发动机在小状态工作所需燃油流量较小时，弹簧5压缩，阀体2的锥部完全位于外套1中，喷嘴出口喉道面积小，能使喷嘴内拥有相对较高的供油压差从而增加雾化质量。当发动机工作状态增大时，随着供油压差增大，弹簧5伸长，阀体2的锥部部分延伸至外套1外部，喷嘴出口喉道面积增大、流量系数增大，燃油流量随燃油压差增加的速度加快，能使喷嘴在相对较小的供油压差下就能提供较大的燃油油量，减小燃油泵的压力。

在上述实施方式的基础上，在一种优选的方式中，外套1内设置有限位结构，限位结构与柱体滑动连接。

在上述实施方式的基础上，在一种优选的方式中，限位结构包括限位槽101，开设在外套1的内部的一侧；

支撑杆201，滑动设置在限位槽101中，支撑杆201的另一端与柱体固定连接。

具体地，支撑杆201随着阀体2的左右移动，从而在限位槽101中左右移动，限位槽101上的支撑杆201起到固定阀体2，避免阀体2旋转的作用，限位槽101起到限制阀体2的轴向移动，保证喷嘴正常使用。

在上述实施方式的基础上，在一种优选的方式中，限位槽101沿外套1的周向的宽度等于支撑杆201的直径，限位槽101沿外套1的轴向的长度等于锥部的最大运动行程。

具体地，由于限位槽101的宽度和支撑杆201的直径相同，可以保证支撑杆201只可以在限位槽101内左右运动，限位槽101沿所述外套1轴向的长度等于所述锥部的最大运动行程，避免喷嘴出口流通面积过大从而大于喉道面积的作用。

在上述实施方式的基础上，在一种优选的方式中，旋流结构3上设有至少两个旋流孔和一个通孔，阀体2的一端贯穿通孔设置。

具体地，阀体2可为节流阀，节流阀从设于中央的通孔中穿过，旋流结构3可为旋流器，燃油通过两个旋流孔，然后流经外套1中扩口部和阀体2锥部之间的环状通路，对燃油起到离心的作用，雾化效果更好。

在上述实施方式的基础上，在一种优选的方式中，筒体远离扩口部的一端设有拆卸连接的封盖6。

其中，封盖6的材质不做具体限定，可为硅胶也可为塑胶，只要达到可密封筒体的端部即可。封盖6为截面呈矩形的环状盖板。封盖6用于对喷嘴进行密封，可拆卸连接方便更换封盖6，避免长时间使用密封效果不好。

上述实施例的工作原理如下：流体通过进口4进入到喷嘴中，所述进口4可连接管道，进入到外套1的内部后，当发动机在小状态工作时，需要的流体流量较小，阀体2的锥部完全位于外套1中，喷嘴出口喉道面积小，能使喷嘴内拥有相对较高的供油压差从而增加雾化质量，当发动机工作状态增大时，随着供油压差增大，弹簧5伸长，阀体2的锥部部分延伸至外套1外部，喷嘴出口喉道面积增大、流量系数增大，燃油流量随燃油压差增加的速度加快，能使喷嘴在相对较小的供油压差下就能提供较大的燃油油量，减小燃油泵的压力，此时支撑杆201随阀体2向右侧移动，当移动到限位槽101的最右端点时，阀体2无法移动，避免喷嘴出口流通面积过大从而大于喉道面积的作用。

实施例2

本实施例提供一种燃气涡轮发动机，包括上述实施例提供的一种喷嘴。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims

1.一种喷嘴，其特征在于，包括：

外套(1)，包括筒体和设置在筒体一端的扩口部，所述筒体上设有进口(4)，所述扩口部远离所述筒体一端的内径大于靠近所述筒体的另一端的内径；

阀体(2)，设置在外套(1)的内部，包括与所述扩口部适配的锥部,所述锥部和扩口部之间形成环状通路；

旋流结构(3)，设于所述外套(1)内部，所述旋流部(3)适于将经进口输入的流体进行离心后经所述环状通路喷出。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述阀体(2)还包括与所述锥部连接的柱体，所述旋流结构(3)安装在所述柱体上，且所述柱体的另一端与所述外套(1)之间设有弹性件，以使得所述锥部具有完全设于所述外套(1)中的第一状态和部分延伸至所述外套(1)外部的第二状态。

3.根据权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述弹性件为弹簧(5)。

4.根据权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述外套(1)内设置有限位结构，所述限位结构与所述柱体滑动连接。

5.根据权利要求4所述的喷嘴，其特征在于，所述限位结构包括：

限位槽(101)，开设在外套(1)的内部的一侧；

支撑杆(201)，滑动设置在限位槽(101)中，所述支撑杆(201)的另一端与所述柱体固定连接。

6.根据权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，所述限位槽(101)沿所述外套(1)的周向的宽度等于所述支撑杆(201)的直径，所述限位槽(101)沿所述外套(1)的轴向的长度等于所述锥部的最大运动行程。

7.根据权利要求1-6任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述旋流结构(3)上设有至少两个旋流孔和一个通孔，所述阀体(2)的一端贯穿所述通孔设置。

8.根据权利要求1-6任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述筒体远离所述扩口部的一端设有拆卸连接的封盖(6)。

9.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的喷嘴。