CN216767573U - 喷油环和涡喷发动机 - Google Patents

Abstract

本申请提供的一种喷油环和涡喷发动机，涉及涡喷发动机技术领域。该喷油环包括环形本体、供油管和喷油管，环形本体与供油管连通，喷油管与环形本体连通，喷油管远离环形本体的一端设有喷油口，喷油口内设有调节组件；调节组件包括壳体和设于壳体内的线圈组、弹性件、磁铁和调节块，弹性件设于线圈组与磁铁之间，调节块设于磁铁远离线圈组的一端，磁铁可移动地设于壳体内，用于带动调节块远离或靠近喷油口移动，以调节喷油口的截面大小。能够在不额外加装油路的情况下，使涡喷发动机能满足各个工况下的喷油需求，使涡喷发动机能够较为稳定地启动与运行。

Description

喷油环和涡喷发动机

技术领域

本实用新型涉及涡喷发动机技术领域，具体而言，涉及一种喷油环和涡喷发动机。

背景技术

涡喷发动机在满载运行的工况下，需要采用大流量的喷油嘴提供大流量燃油以满足满载运行需求；但是这种大流量的喷油嘴在冷启动或需要低流量工况时由于航空煤油分子量大、运动黏度高的特点，难以达到较好的雾化效果，甚至无法雾化，从而导致点火失败，因此在冷启动或低流量工况时需要小流量喷油嘴，但是小流量喷油嘴无法满足满载运行的需求。

传统涡喷发动机大多采用多油路的方式解决以上问题，但是微型涡喷发动机由于需要满足体积小、重量轻、制造维护成本低的特点，不宜加装多油路系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种喷油环和涡喷发动机，其能够在不额外加装油路的情况下，使涡喷发动机能满足各个工况下的喷油需求，使涡喷发动机能够较为稳定地启动与运行。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种喷油环，包括环形本体、供油管和喷油管，所述环形本体与所述供油管连通，所述喷油管与所述环形本体连通，所述喷油管远离所述环形本体的一端设有喷油口，所述喷油口内设有调节组件；

所述调节组件包括壳体和设于所述壳体内的线圈组、弹性件、磁铁和调节块，所述弹性件设于所述线圈组与所述磁铁之间，所述调节块设于所述磁铁远离所述线圈组的一端，所述磁铁可移动地设于所述壳体内，用于在所述线圈组的带动下使得所述调节块远离或靠近所述喷油口移动，以调节所述喷油口的截面大小。

在可选的实施方式中，所述调节块包括压力板和推嘴，所述压力板和所述磁铁连接，所述推嘴连接在所述压力板远离所述磁铁的一端。

在可选的实施方式中，所述推嘴远离所述压力板的一侧设有导斜面，所述导斜面用于关闭或至少部分开启所述喷油口。

在可选的实施方式中，多个所述喷油口内，每个所述推嘴的所述导斜面的倾斜角度不完全一致。

在可选的实施方式中，所述壳体内设有相互间隔的第一腔体和第二腔体，所述线圈组设于所述第一腔体内，所述弹性件、所述磁铁和所述调节块设于所述第二腔体内；所述弹性件的一端与所述第二腔体靠近所述第一腔体的一侧的内壁连接，另一端与所述磁铁连接。

在可选的实施方式中，所述线圈组包括铁芯和励磁线圈，所述铁芯连接在所述壳体内，所述励磁线圈缠绕在所述铁芯表面。

在可选的实施方式中，还包括控制器，所述控制器与所述线圈组连接，用于调节所述线圈中的电流大小和方向，以调节所述喷油口的截面大小。

在可选的实施方式中，所述弹性件采用压缩弹簧。

在可选的实施方式中，所述壳体采用非磁性材料制成。

第二方面，本实用新型提供一种涡喷发动机，包括燃烧室和如前述实施方式中任一项所述的喷油环，所述喷油口与所述燃烧室连通。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供的喷油环，在喷油口内设有调节组件，通过调节块远离或靠近喷油口移动，以实现喷油口流通截面大小的调节，在需要大流量供油时，调节块远离喷油口移动，喷油口流通面积更大，可实现大流量供油，满足涡喷发动机满载运行需求。在需要冷启动或低流量供油时，调节块靠近喷油口移动，喷油口流通面积减小，可实现小流量供油，满足涡喷发动机冷启动或低负载运行需求，雾化效果好，便于启动点火。该喷油环能够在高压和低压等不同工况下自如调节供油流量，无需额外加装油路，适应不同工况的运行，实现更加稳定地启动与运行，体积小，重量轻，制造维护成本低。

本实用新型实施例提供的涡喷发动机，包括燃烧室和上述的喷油环，其能够在不额外加装油路的情况下，使涡喷发动机能满足各个工况下的喷油需求，使涡喷发动机能够较为稳定地启动与运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的喷油环的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的喷油环的喷油管的局部剖面结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的喷油环的喷油口的另一种结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的喷油环的喷油口的一种工作状态结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的喷油环的喷油口的另一种工作状态结构示意图。

图标：100-喷油环；110-环形本体；120-供油管；130-喷油管；131-喷油口；140-调节组件；141-壳体；143-第一腔体；145-第二腔体；150-弹性件；160-磁铁；170-调节块；171-压力板；173-推嘴；175-导斜面；180-线圈组；181-励磁线圈；183-铁芯。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

微型涡喷发动机具有体积较小，能量密度高，制造维护成本较低等优点，符合无人机动力系统对轻质高功率质量比的需求，且结构简单，操作维护方便，能够适应无人机复杂的工作环境，使其在航空领域具有不可替代的优势。目前微型涡喷发动机主要使用航空汽油或RP-3航空煤油作为主要燃料，其中航空汽油由于常温下易挥发且极易被点燃，所以已经逐渐难以满足如今对燃料运输、储备的安全性要求日益严苛的使用环境。RP-3航空煤油与航空汽油相比，常温下较难点燃且不易挥发，安全性远高于航空汽油。

但是由于RP-3航空煤油具有分子量大、运动黏度高等特点，使得涡喷发动机的启动点火较为困难。涡喷发动机喷油环上的喷油嘴，为满足满载运行时大流量的运行工况，大多设计为截面积较大的喷油嘴。但是这种喷油环结构不适用于冷启动的工况。冷启动时需要较低的流量，由于RP-3航空煤油分子量大、运动黏度高的特点，若流量较大难以达到较好的雾化效果，甚至无法雾化，从而导致点火失败。而采用截面积较小的喷油嘴时，该喷油环又难以满足满载工况下的喷油量需求，且满载工况下喷口压强过大易损坏喷油嘴。

传统涡喷发动机大多采用多油路的方式解决以上问题，但是微型涡喷发动机由于需要满足体积小、重量轻、制造维护成本低的特点，不宜加装多油路系统。

为了克服现有技术的至少一个缺陷，本申请提出了一种喷油环100和包括该喷油环100的涡喷发动机，能够在不额外加装油路的情况下，使涡喷发动机能满足高压和低压等各个工况下的喷油需求，使涡喷发动机能够较为稳定地启动与运行。

请参照图1和图2，本实施例提供一种喷油环100，包括环形本体110、供油管120和喷油管130，环形本体110与供油管120连通，喷油管130与环形本体110连通，喷油管130远离环形本体110的一端设有喷油口131，喷油口131内设有调节组件140。调节组件140包括壳体141和设于壳体141内的线圈组180、弹性件150、磁铁160和调节块170，弹性件150设于线圈组180与磁铁160之间，调节块170设于磁铁160远离线圈组180的一端，磁铁160可移动地设于壳体141内，用于在线圈组180的带动下使得调节块170远离或靠近喷油口131移动，以调节喷油口131的截面大小。供油管120用于向环形本体110提供燃油，通过调节块170远离或靠近喷油口131移动，以实现喷油口131流通截面大小的调节，在需要大流量供油时，如满载或高压工况下，调节块170远离喷油口131移动，喷油口131流通面积更大，可实现大流量供油，满足涡喷发动机满载或高压运行需求。在需要冷启动或低流量供油时，调节块170靠近喷油口131移动，喷油口131的流通面积减小，可实现小流量供油，满足涡喷发动机冷启动或低负载运行需求，雾化效果好，便于启动点火。该喷油环100能够在高压和低压等不同工况下自如调节供油流量，无需额外加装油路，适应不同工况的运行，实现更加稳定地启动与运行，体积小，重量轻，制造维护成本低。

可选地，调节块170包括压力板171和推嘴173，压力板171和磁铁160连接，推嘴173连接在压力板171远离磁铁160的一端。压力板171与推嘴173可以是一体成型，作为一个整体，也可以是通过固定连接成为一个整体。压力板171和推板可采用但不限于卡接、粘接、焊接、铆接、螺纹连接、螺栓连接或螺钉连接等，这里不作具体限定。

本实施例中，推嘴173远离压力板171的一侧设有导斜面175，导斜面175用于关闭或至少部分开启喷油口131。本实施例中，由于设置导斜面175，推嘴173呈锥形体或楔形体。可以理解，在推嘴173距离喷油管130足够近时，即沿靠近喷油口131的方向移动至极限位置时，导斜面175能封堵住喷油口131，使得喷油口131完全关闭，喷油环100处于未工作状态，如图2所示。在推嘴173逐渐向远离喷油口131的方向移动过程中，喷油口131的开口面积逐渐增大，即燃油的流通面积逐渐增大，喷油口131可实现大流量供油，以满足满载运行工况。可以理解，在推嘴173的移动过程中，喷油口131的截面可以实现连续变化，即喷油口131可以实现连续供油，这样可以确保涡喷发动机稳定运行。

请参照图3，可选地，多个喷油口131内，每个推嘴173的导斜面175的倾斜角度不完全一致，即可以将所有的推嘴173设置为尺寸大小一致，也可以将推嘴173的形状尺寸设置为不相同。类似地，每个喷油口131的形状尺寸也可以相同或不同。可以理解，若推嘴173的形状尺寸不同、喷油口131的形状和尺寸不同，可以通过喷油口131和推嘴173的组合适应更多不同压力场景的工况，满足涡喷发动机的运行需求。或者，还可根据实际工况控制需求，选择不同规格型号的弹性件150，通过弹性件150、推嘴173和喷油口131的组合，使喷油管130的喷油口131能在不同压力下导通且使得喷油口131开启的截面积相同，这样有利于适用于各个流量压力工况下的雾化与喷油要求。

壳体141内设有相互间隔的第一腔体143和第二腔体145，第二腔体145更靠近喷油口131。线圈组180设于第一腔体143内，弹性件150、磁铁160和调节块170设于第二腔体145内；弹性件150的一端与第二腔体145靠近第一腔体143的一侧的内壁连接，另一端与磁铁160连接。在其它可选的实施方式中，第一腔体143和第二腔体145也可以相互连通。

可选地，线圈组180包括铁芯183和励磁线圈181，铁芯183连接在壳体141内，励磁线圈181缠绕在铁芯183表面。调节励磁线圈181内电流的大小和方向能够调节推嘴173的移动距离和移动方向，从而调节喷油口131的开口大小。磁铁160和调节块170能沿第二腔体145的内壁滑动，可以理解，励磁线圈181通电，线圈组180产生磁性吸引力，磁体在磁性吸引力的作用下靠近线圈组180移动，从而带动压力板171和推嘴173朝远离喷油口131的方向移动，喷油口131的开启截面积变大，如图4所示，喷油口131处于小流量供油状态。励磁线圈181断电，线圈组180的磁性吸引力消失，磁体在弹性件150的弹力作用下远离线圈组180移动，从而带动压力板171和推嘴173朝靠近喷油口131的方向移动，喷油口131的开启截面积变小。当然，励磁线圈181不仅仅只有通电和断电两种状态，在通电状态下，还可以通过调节电流的大小和方向，从而改变磁性吸引力的大小和方向，进而改变磁铁160和调节块170的移动距离和方向。如图5所示，该喷油口131处于大流量供油状态。

该喷油环100还包括控制器，控制器与线圈组180连接，用于调节线圈中的电流大小和方向，以调节喷油口131的截面大小。控制器与励磁线圈181连接，控制器可以采用电子控制单元(ECU，为Electronic Control Unit的缩写)，通过ECU控制励磁线圈181内的电流大小与方向，以此来精准控制喷油口131的截面积大小。可选地，在小流量低压工况下，可通过反转励磁线圈181电流方向的方式关闭部分喷油口131，以此来提高其他喷油口131的雾化效果。在大流量高压工况下，可通过增大励磁线圈181内电流大小拖动推嘴173向下滑动，以此增大喷油口131的截面积，便于提供大流量供油。通过ECU实现喷油口131截面积的全可控，能够有效提高喷油系统的控制能力。

可选地，弹性件150可以采用但不限于弹簧、弹片或其它弹性元件，本实施例中，弹性件150采用压缩弹簧。壳体141采用非磁性材料制成，包括但不限于塑料、铝合金或木材等，这里不作具体限定。

需要说明的是，本实施例中，喷油口131的流通截面的大小可以通过控制器和机械结构实现双重控制，若在控制器控制模式下出现故障，喷油口131还能通过机械式自动控制，在满载运行等高压工作状态下，油压作用在推嘴173上，能够将推嘴173往下压，即使得推嘴173和压力板171克服弹性件150的弹力朝靠近线圈组180的方向移动，从而增大喷油口131的流通截面积，实现大流量供油。在低压工作状态下，油压较低，推嘴173在油压作用下朝远离喷油口131的方向移动的距离较小，从而使得喷油口131的流通截面积较小，实现小流量供油。

本实用新型实施例还提供一种涡喷发动机，包括燃烧室和如前述实施方式中任一项的喷油环100，喷油口131与燃烧室连通。喷油口131向燃烧室内喷油，为燃烧室提供燃油，以便于为涡喷发动机的运行提供动力。由于采用本实施例中的喷油环100，可以在不额外加装油路系统的前提下，适应高压和低压等不同工况的运行，确保涡喷发动机运行的稳定性和安全性。

本实用新型实施例提供的喷油环100和涡喷发动机，其工作原理如下：

该喷油环100适用于多工况的涡喷发动机，燃油通过供油管120进入环形本体110，再进入环形本体110上的各个喷油管130，通过各个喷油管130的喷油口131进入燃烧室。正常状态下，喷油口131的开口大小由控制器调节，若线圈组180或控制器出现故障的状态下，喷油口131由调节组件140自身的机械结构来调节。

在小流量低压工况下，可通过反转励磁线圈181电流方向的方式关闭部分喷油口131来提高其他喷油嘴的雾化效果，或者将各个喷油口131的开口大小均减小，以实现小流量供油，实现更好的雾化效果，满足启动点火要求。在大流量高压工况下，可通过增大励磁线圈181内电流大小拖动推嘴173向下滑动，以此增大可变喷油嘴喷口的流通截面积。

冷启动或低转速工况下，涡喷发动机达到点火启动要求时，将启动航空燃油供油系统，如果流量太大会造成发动机富油点火失败或者爆燃，所以供油系统会以较低的压力与流量供油。此时压力较低，所以喷油口131以如图4所示状态工作，此时的喷油口131截面积较小，喷油环100能以较好雾化效果稳定喷油。

慢车以上高转速工况下，为满足高转速工况下的燃油流量需求，发动机的燃油供油系统会增大压力来提高燃油流量。随着供油管120路压力增加，推嘴173在油压作用下继续向下滑动，并逐渐达到最大工作状态，如图5所示。喷油口131的截面积也会逐渐增大以此来满足大流量下的燃油雾化与喷油需求。

综上所述，本实用新型实施例具有以下几个方面的有益效果：

本实用新型实施例提供的喷油环100解决了传统微型涡喷发动机上单油路供油环难以适用于多种不同工况下的供油问题，且不同于多油路的供油系统在临界工作状态切换油路时可能存在供油不畅等问题，该喷油环100的喷油是一个连续变化的过程，使得涡喷发动机运行更加稳定与安全，涡喷发动机的冷启动更加容易。同时可通过ECU实现喷油口131截面积的全可控，能够有效提高喷油系统的控制能力。该喷油环100能够在高压和低压等不同工况下自如调节供油流量，无需额外加装油路，适应不同工况的运行，实现更加稳定地启动与运行，尤其适用于微型涡喷发动机的供油系统，体积小，重量轻，制造维护成本低。

本实用新型实施例提供的涡喷发动机，包括燃烧室和上述的喷油环100，其能够在不额外加装油路的情况下，使涡喷发动机能满足各个工况下的喷油需求，安全性更高，供油连续顺畅，使涡喷发动机能够较为稳定地启动与运行。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷油环，其特征在于，包括环形本体、供油管和喷油管，所述环形本体与所述供油管连通，所述喷油管与所述环形本体连通，所述喷油管远离所述环形本体的一端设有喷油口，所述喷油口内设有调节组件；

所述调节组件包括壳体和设于所述壳体内的线圈组、弹性件、磁铁和调节块，所述弹性件设于所述线圈组与所述磁铁之间，所述调节块设于所述磁铁远离所述线圈组的一端，所述磁铁可移动地设于所述壳体内，用于在所述线圈组的带动下使得所述调节块远离或靠近所述喷油口移动，以调节所述喷油口的截面大小。

2.根据权利要求1所述的喷油环，其特征在于，所述调节块包括压力板和推嘴，所述压力板和所述磁铁连接，所述推嘴连接在所述压力板远离所述磁铁的一端。

3.根据权利要求2所述的喷油环，其特征在于，所述推嘴远离所述压力板的一侧设有导斜面，所述导斜面用于关闭或至少部分开启所述喷油口。

4.根据权利要求3所述的喷油环，其特征在于，多个所述喷油口内，每个所述推嘴的所述导斜面的倾斜角度不完全一致。

5.根据权利要求1所述的喷油环，其特征在于，所述壳体内设有相互间隔的第一腔体和第二腔体，所述线圈组设于所述第一腔体内，所述弹性件、所述磁铁和所述调节块设于所述第二腔体内；所述弹性件的一端与所述第二腔体靠近所述第一腔体的一侧的内壁连接，另一端与所述磁铁连接。

6.根据权利要求1所述的喷油环，其特征在于，所述线圈组包括铁芯和励磁线圈，所述铁芯连接在所述壳体内，所述励磁线圈缠绕在所述铁芯表面。

7.根据权利要求6所述的喷油环，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述线圈组连接，用于调节所述线圈中的电流大小和方向，以调节所述喷油口的截面大小。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的喷油环，其特征在于，所述弹性件采用压缩弹簧。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的喷油环，其特征在于，所述壳体采用非磁性材料制成。

10.一种涡喷发动机，其特征在于，包括燃烧室和如权利要求1至9中任一项所述的喷油环，所述喷油口与所述燃烧室连通。

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