CN220269438U - 一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置，包括文丘里管、旋流器、送料管，所述文丘里管内流过驱动气流，所述文丘里管包括依次连通的流入段、收缩段、喉道、扩张段，所述喉道开有一个与送料管相连通的粉末燃料输送孔，所述扩张段后接一个旋流器，所述文丘里管的流入段、收缩段、喉道、扩张段内部围成空腔，在旋流器的扰动下，粉末燃料与气体充分掺混，并且减速，以达到粉末燃料输送与喷注效果。本实用新型涡轮后燃气流经文丘里管，根据文丘里效应利用压差产生吸附作用，将粉末燃料吸出，并通过旋流器中的叶片加强气固旋流作用，输送到加力燃烧室内进行燃烧，起到旋流稳焰作用。

Description

一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置

技术领域

本实用新型涉及航空动力技术领域，主要用于加力燃烧，尤其涉及一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置。

背景技术

粉末燃料是当前研究的一个热点，可用于粉末冲压发动机，粉末火箭发动机，粉末爆轰发动机，加力燃烧室等。相比于传统的液态燃料，粉末燃料如镁粉、铝粉和硼粉拥有高能量热值、高体积热值、高耐敏性、更高的比冲和密度比冲等优点，在一定程度上缓解了液态燃料在贫氧状态下燃烧不充分，燃烧效率低的问题，并且粉末燃料在燃烧过程中可以释放出更多的热量，提高了加力燃烧室中的温度，使发动机获得更大的推力。同时粉末燃料易于贮存和运输，不像液态燃料需要使用专门的、昂贵的储罐，可以减少因泄露引起火灾和爆炸的风险。

尽管目前有关粉末作为燃料的相关理论已经十分完善，但由于粉末在输送过程中常遇到堵塞、沉积、结块和分层等问题，导致粉末的流化、输送机理尚不明确。应用存在困难，使粉末燃料在航空航天领域的运用相对比较有限。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置。该装置利用文丘里管喉道因气体流速增加从而形成的低压区将粉末从粉末储箱中吸出，同时在文丘里管扩张段安置有旋流器，在旋流器的作用下下，粉末与气体充分掺混，并且减速，以达到粉末燃料输送与喷注效果的同时，强化两相稳焰效果。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置，涡轮后燃气流经文丘里管，根据文丘里效应利用压差产生吸附作用，将粉末燃料吸出，并通过旋流器中的叶片加强掺混作用，输送到加力燃烧室内进行稳焰燃烧，增大发动机推力。

本实用新型通过如下技术方案实现。

一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置，包括文丘里管、旋流器、送料管，所述文丘里管内流过驱动气流，所述文丘里管包括依次连通的流入段、收缩段、喉道、扩张段，所述喉道开有一个与送料管相连通的粉末燃料输送孔，所述扩张段后接一个旋流器，所述文丘里管的流入段、收缩段、喉道、扩张段内部围成空腔，所述旋流器安装在所述文丘里管后，与文丘里管连接形成空腔，在旋流器的扰动下，粉末燃料与气体充分掺混，并且减速，以强化掺混和稳焰效果。

进一步，所述喉道上设有粉末燃料输送孔，所述送料管通过所述粉末燃料输送孔与所述喉道相连，所述送料管中轴线与所述文丘里管中轴线同平面分布，所述喉道与送料管有一角度，使送料管中的粉末更易被主流吸出。

进一步，送料管与文丘里管的轴线之间的角度在20°至45°之间。

进一步，所述流入段与所述收缩段安装角在9°到19°之间，所述收缩段长度在其直径的1到2倍之间，所述流入段直径为所述文丘里管扩张段直径的3到4倍之间。

进一步，旋流器内部叶片为螺旋叶片，叶片与旋流器内壁相连，形成一个整体，旋流器接在文丘里管扩张段之后，充当出口的作用。

进一步，所述流入段、收缩段、喉道、扩张段、旋流器均为回转体。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

本实用新型提供的旋流文丘里管粉末输送与喷注装置，涡轮后燃气流经文丘里管，根据文丘里效应利用压差产生吸附作用，将粉末燃料吸出，并通过旋流器中的叶片加强掺混作用，形成两相旋流，起到良好的稳焰效果。

本实用新型的优势在于整个粉末供给装置无需额外的驱动能源。在文丘里管喉道中，主流和粉末来流形成了混合流，增强了粉末被吸出的扰动作用。而旋流器则可以进一步减速混合后的流体，形成湍流，从而延长了粉末燃料在加力燃烧室内的滞留时间，使燃烧更加充分。相比其他同类装置，基于文丘里管原理的气体驱动式粉末供给装置具有原理清晰明了、结构简单轻便、占用空间小等优点，并可适用于各种类型发动机以提高其燃烧性能。因此，该装置具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型实施的含有旋流器和送料管的文丘里管剖面示意图；

图2为本实用新型实施的文丘里管喉道气流示意图；

图3为本实用新型实施的旋流器气流示意图；

图4为本实用新型实施的旋流器轴测图；

图5为实用新型实施的旋流器侧视图；

图6为实用新型实施的旋流器剖视图；

附图中附图标记所对应的名称为：1-流入段、2-收缩段、3-喉道、4-扩张段、5-旋流器、501-叶片、6-送料管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

如图1所示，一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置，包括文丘里管、旋流器5、送料管6，所述文丘里管内流过驱动气流，所述文丘里管包括依次连通的流入段1、收缩段2、喉道3、扩张段4，所述喉道3开有一个与送料管6相连通的粉末燃料输送孔，同时在连接处进行密封处理，减少损失，所述扩张段4后接一个旋流器5，所述文丘里管的流入段1、收缩段2、喉道3、扩张段4内部围成空腔，所述旋流器5安装在所述文丘里管后，与文丘里管连接形成空腔，在旋流器5的扰动下，粉末燃料与气体充分掺混，并且减速，以达到粉末燃料输送与喷注效果。

所述送料管6为耐高温金属材料，整体进行整流处理，以减少其暴露在气流涵道中所引起的流动损失。

所述文丘里管与旋流器为耐高温金属材料。

进一步，所述喉道3上设有粉末燃料输送孔，所述送料管6通过所述粉末燃料输送孔与所述喉道3相连，所述送料管6中轴线与所述文丘里管中轴线同平面分布，所述喉道3与送料管6有一角度，使送料管6中的粉末更易被主流吸出。

进一步，送料管6与文丘里管的轴线之间的角度在20°至45°之间。

进一步，所述流入段1与所述收缩段2安装角在9°到19°之间，所述收缩段2长度在其直径的1到2倍之间，所述流入段1直径为所述文丘里管扩张段4直径的3到4倍之间。

进一步，旋流器5内部叶片为螺旋叶片，叶片与旋流器内壁相连，形成一个整体，旋流器5接在文丘里管扩张段4之后，充当出口的作用。

进一步，所述流入段1、收缩段2、喉道3、扩张段4、旋流器5均为回转体。

如图2所示在文丘里管喉道3的开设的粉末燃料输送孔，接送料管用于引流，引入的粉末燃料在文丘里管喉道3与来流汇聚，送料管轴线与文丘里管轴线有一角度，改善了主流流体与引入流体在喉道处的混合效果，使主流流体与引入流体的混合更加均匀，强化了在所述文丘里管内部的混合效果。

如图2因来流为涡轮后燃气，温度可达2000K以上，即在文丘里管喉道3处，粉末与来流混合时，可能已经产生了燃烧，此处与预燃室的作用一致，可使粉末燃料充分燃烧。

如图3、图4、图5和图6所示，旋流器5的螺旋形叶片可以使主流文丘里管内流动的流体流经螺旋形叶片后在流道内产生明显的减速，改变流向并且转变为湍流流动，延长了粉末燃料在燃烧室的燃烧时间。进一步改善了粉末燃料和燃气的混合效果，使燃料充分燃烧提高了燃烧效率。

所述文丘里管流入管道(1)、所述文丘里管收缩段(2)、所述文丘里管喉道(3)、所述文丘里管扩张段(4)和所述旋流器(5)均为回转体。方便加工。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置，其特征在于，包括文丘里管、旋流器(5)、送料管(6)，所述文丘里管内流过驱动气流，所述文丘里管包括依次连通的流入段(1)、收缩段(2)、喉道(3)、扩张段(4)，所述喉道(3)开有一个与送料管(6)相连通的粉末燃料输送孔，所述扩张段(4)后接一个旋流器(5)，所述文丘里管的流入段(1)、收缩段(2)、喉道(3)、扩张段(4)内部围成空腔，所述旋流器(5)安装在所述文丘里管后，与文丘里管连接形成空腔，在旋流器(5)的扰动下，粉末燃料与气体充分掺混，并且减速，以达到粉末燃料输送与喷注效果。

2.根据权利要求1所述的一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置，其特征在于，所述喉道(3)上设有粉末燃料输送孔，所述送料管(6)通过所述粉末燃料输送孔与所述喉道(3)相连，所述送料管(6)中轴线与所述文丘里管中轴线同平面分布，所述喉道(3)与送料管(6)有一角度，使送料管(6)中的粉末更易被主流吸出。

3.根据权利要求2所述的一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置，其特征在于，送料管(6)与文丘里管的轴线之间的角度在20°至45°之间。

4.根据权利要求1所述的一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置，其特征在于，所述流入段(1)与所述收缩段(2)安装角在9°到19°之间，所述收缩段(2)长度在其直径的1到2倍之间，所述流入段(1)直径为所述文丘里管扩张段(4)直径的3到4倍之间。

5.根据权利要求1所述的一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置，其特征在于，旋流器(5)内部叶片为螺旋叶片，叶片与旋流器内壁相连。

6.根据权利要求1所述的一种基于文丘里管的粉末旋流输送与喷注装置，其特征在于，所述流入段(1)、收缩段(2)、喉道(3)、扩张段(4)、旋流器(5)均为回转体。