RU2374561C1 - Centrifugal-pneumatic jet - Google Patents
Centrifugal-pneumatic jet Download PDFInfo
- Publication number
- RU2374561C1 RU2374561C1 RU2008115142/06A RU2008115142A RU2374561C1 RU 2374561 C1 RU2374561 C1 RU 2374561C1 RU 2008115142/06 A RU2008115142/06 A RU 2008115142/06A RU 2008115142 A RU2008115142 A RU 2008115142A RU 2374561 C1 RU2374561 C1 RU 2374561C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- centrifugal
- nozzle
- holes
- air
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
Abstract
Description
Устройства для распыливания жидкостей (форсунки и распылители) широко применяют в отраслях современной техники, в том числе в наземных газотурбинных установках (ГТУ) и реактивных двигателях (РД).Devices for spraying liquids (nozzles and atomizers) are widely used in the branches of modern technology, including in ground gas turbine units (GTU) and jet engines (RD).
Камеры сгорания ГТУ и РД работают в широком диапазоне изменения расхода топлива. Так, например, у воздушно-реактивного двигателя при переходе с режима максимальной тяги у земли на режим сильного дросселирования на большой высоте расход топлива уменьшается от 20 до 30 раз. В простой центробежной форсунке расход топлива приблизительно равен корню квадратному из перепада давления на форсунке, так что для увеличения расхода топлива в 30 раз требуется увеличить перепад давления в 900 раз. Применяемые в настоящее время топливные насосы обеспечивают максимальное давление перед форсунками, примерно равное (7,5-8)×106 Па. Это давление не может быть существенно повышено без усложнения и утяжеления топливной аппаратуры и уменьшения ее надежности. Если максимальное давление подачи составляет (7,5-8)106 Па, то для уменьшения расхода в 30 раз необходимо снизить давление до (8-9)103 Па. Но при столь низком давлении топливная струя, вытекающая из форсунки, уже практически не распадается на капли, образуя пузырь. Очевидно, что простые струйные и центробежные форсунки в интервале давления от (0,3-0,4) до (7,5-8,0)×106 Па не могут обеспечить требуемого диапазона изменения расхода топлива.Combustion chambers GTU and RD operate in a wide range of changes in fuel consumption. So, for example, in an aircraft engine, when switching from the maximum thrust mode near the ground to the strong throttle mode at high altitude, fuel consumption decreases from 20 to 30 times. In a simple centrifugal nozzle, fuel consumption is approximately equal to the square root of the differential pressure on the nozzle, so that to increase fuel consumption by 30 times, it is necessary to increase the pressure drop by 900 times. Currently used fuel pumps provide a maximum pressure in front of the nozzles, approximately equal to (7.5-8) × 10 6 Pa. This pressure cannot be significantly increased without complicating and weighting the fuel equipment and reducing its reliability. If the maximum supply pressure is (7.5-8) 10 6 Pa, then to reduce the flow rate by 30 times, it is necessary to reduce the pressure to (8-9) 10 3 Pa. But at such a low pressure, the fuel jet flowing out of the nozzle practically does not break up into droplets, forming a bubble. It is obvious that simple jet and centrifugal nozzles in the pressure range from (0.3-0.4) to (7.5-8.0) × 10 6 Pa cannot provide the required range of changes in fuel consumption.
Следовательно, возникает потребность в создании форсунок, у которых расход с увеличением давления подачи возрастает быстрее, чем у известных. То есть требуемый диапазон изменения расхода топлива должен достигаться в сравнительно узком интервале давлений подачи при заданном качестве распыла.Therefore, there is a need to create nozzles in which the flow rate increases with increasing supply pressure faster than known. That is, the required range of changes in fuel consumption should be achieved in a relatively narrow range of supply pressures with a given spray quality.
Известны способ и устройство для подготовки смеси воздуха с топливом и ее сжигания в камере сгорания теплоэнергоустановки (Патент РФ №2116574 С1, 6 F23R 3/28, 16.02.1993). Устройство содержит воздушный канал, размещенный снаружи него кольцевой топливный коллектор, размещенный в воздушном канале смесительный узел, который включает блок для струйной подачи топлива в поперечном сечении канала, участок канала за блоком для перемешивания топлива с воздухом, имеющий на выходе турбулизирующий элемент, гидравлически сопряженный с блоком центральный канал подачи топлива, снабженный за турбулизирующим элементом на выходе радиальными струйными форсунками. Способ базируется на снижении пульсаций концентрации топлива в сжигаемой смеси путем ее ступенчатой подготовки.A known method and device for preparing a mixture of air with fuel and burning it in a combustion chamber of a heat power plant (RF Patent No. 2116574 C1, 6 F23R 3/28, 02.16.1993). The device comprises an air channel, an annular fuel manifold placed outside it, a mixing unit located in the air channel, which includes a block for jet fuel supply in the cross section of the channel, a section of the channel behind the block for mixing fuel with air, having at the outlet a turbulizing element hydraulically coupled to block the central channel of the fuel supply, provided behind the turbulent element at the exit of the radial jet nozzles. The method is based on reducing the pulsations of the concentration of fuel in the combusted mixture by its stepwise preparation.
Устройство и предлагаемый способ позволяют подготовить хорошо перемешанную топливовоздушную смесь. Недостатком заявленного устройства является возможность проскока пламени внутрь смесителя.The device and the proposed method make it possible to prepare a well-mixed air-fuel mixture. The disadvantage of the claimed device is the possibility of a breakthrough of the flame inside the mixer.
Известна горелка (Патент РФ №2099639 С1, 6 F23R 3/28, 21/06/1996), содержащая топливораздающее устройство, аксиальный завихритель воздуха с лопатками и втулкой, а также примыкающую к завихрителю кольцевую предкамеру, образованную упомянутой втулкой и цилиндрической обечайкой, расположенной коаксиально с ней и охватывающей лопатки завихрителя, а также сужающее устройство, установленное на выходе цилиндрической обечайки. Сужающее устройство выполнено в виде конического пережима, втулка завихрителя проходит сквозь него, выходя за пределы кольцевой предкамеры, а длина последней является функцией высоты лопатки и угла закрутки потока завихрителя. Лопаточный завихритель установлен между топливораздающим устройством и выходом кольцевой предкамеры. Выступающий за пределы предкамеры конец втулки завихрителя выполнен с перфорированной торцевой стенкой, а внутри втулки имеется примыкающая к этой стенке полость, сообщенная с каналом, у которого входное отверстие расположено перед завихрителем воздуха. Горелка позволяет хорошо перемешивать топливо с воздухом. Недостатками предложенной горелки является оседание капель топлива на лопатках и его последующее коксование на режимах запуска и остановки двигателя.A known burner (RF Patent No. 2099639 C1, 6 F23R 3/28, 21/06/1996) containing a fuel distributing device, an axial air swirl with blades and a sleeve, as well as an annular precamera adjacent to the swirl, formed by the said sleeve and a cylindrical shell located coaxially with it and covering the blades of the swirl, as well as a narrowing device installed at the outlet of the cylindrical shell. The narrowing device is made in the form of a conical pinch, the swirl sleeve passes through it, going beyond the annular precamera, and the length of the swirl is a function of the height of the blade and the swirl angle of the swirl flow. The blade swirl is installed between the fuel distributing device and the output of the annular precamera. The end of the swirl sleeve that extends beyond the prechamber is made with a perforated end wall, and inside the sleeve there is a cavity adjacent to this wall, in communication with the channel, in which the inlet is located in front of the air swirl. The burner allows you to mix fuel with air well. The disadvantages of the proposed burner is the sedimentation of fuel droplets on the blades and its subsequent coking at the start and stop modes of the engine.
Известна регулируемая центробежная форсунка с перепуском топлива (Дитякин Ю.Ф., Клячко Л.А., Новиков Б.В., Ягодкин В.И. «Распыливание жидкостей», М., Машиностроение, 1977, стр.96-101, рис.48, 49), которая содержит цилиндрическую камеру закручивания с тангенциальными каналами топлива в нее, центральным соплом на одной торцевой стенке и центральным каналом перепуска топлива на другой торцевой стенке. Канал перепуска топлива снабжен подпружиненным клапаном. Перепускной клапан устроен таким образом, что его проходное сечение начинает уменьшаться с возрастанием давления подачи топлива до некоторой величины, при котором сечение равно нулю (клапан закрыт). На режимах, при которых клапан открыт, только часть топлива, поступающего в форсунку, впрыскивается через сопло в окружающую среду. Остальная часть по каналу перепуска подается во всасывающую линию насоса. Чем больше перепускается топлива (при данном давлении перед форсункой), тем меньше его расход через сопло и тем больше корневой угол факела. При небольших давлениях подачи, пока проходное сечение клапана неизменно, коэффициент расхода сопла имеет малое постоянное значение. С ростом давления подачи топлива проходное сечение клапана и количество перепускаемого топлива уменьшаются. При этом коэффициент рахода возрастает и достигает максимального значения при закрытом клапане перепуска. Чем больше расход перепускаемого топлива, тем больше момент количества движения на входе в камеру закручивания и, следовательно, тем меньше коэффициент расхода сопла. Центробежная форсунка с перепуском обладает достаточно большим диапазоном расходов. Так, в интервале давлений подачи топлива (0,3-5)106 Па расход через сопло меняется от 1,1 до 95 г/с, т.е. изменяется в 86,5 раза. Для нерегулируемых форсунок в указанном интервале давлений расход возрастает всего в 4,1 раза. Недостатком такой форсунки является то, что нагретое в ней топливо частично перепускается обратно в топливный бак. Это увеличивает непроизводительные потери топливоподающей системы и усложняет ее конструкцию.Known adjustable centrifugal nozzle with fuel bypass (Dityakin Yu.F., Klyachko L.A., Novikov B.V., Yagodkin V.I. "Spraying liquids", M., Mechanical engineering, 1977, pp. 96-101, fig. .48, 49), which contains a cylindrical swirl chamber with tangential fuel channels into it, a central nozzle on one end wall and a central fuel bypass channel on the other end wall. The fuel bypass channel is equipped with a spring-loaded valve. The bypass valve is designed in such a way that its flow area begins to decrease with increasing fuel supply pressure to a certain value at which the cross section is zero (the valve is closed). In modes in which the valve is open, only part of the fuel entering the nozzle is injected through the nozzle into the environment. The rest of the bypass channel is fed to the suction line of the pump. The more fuel is bypassed (at a given pressure in front of the nozzle), the lower its flow rate through the nozzle and the greater the root angle of the torch. At low supply pressures, while the valve bore is constant, the nozzle flow coefficient has a small constant value. With increasing fuel supply pressure, the valve bore and the amount of bypassed fuel decrease. In this case, the flow rate increases and reaches its maximum value when the bypass valve is closed. The greater the consumption of bypassed fuel, the greater the moment of momentum at the entrance to the swirl chamber and, therefore, the lower the nozzle flow coefficient. The centrifugal bypass nozzle has a fairly large flow range. So, in the fuel supply pressure range (0.3-5) 10 6 Pa, the flow rate through the nozzle varies from 1.1 to 95 g / s, i.e. changes 86.5 times. For unregulated nozzles in the indicated pressure range, the flow rate increases by only 4.1 times. The disadvantage of this nozzle is that the fuel heated in it is partially transferred back to the fuel tank. This increases the unproductive losses of the fuel supply system and complicates its design.
Наиболее близким аналогом того же назначения, что и заявляемое техническое решение, является горелка (Патент РФ №2013693 С1, МПК5 F23D 7/00, 06.05.1991). Горелка содержит полый корпус воздушного канала с участком сужения. Корпус снабжен лопаточным завихрителем на входе и установленным по его оси до минимального поперечного сечения распылителем топлива. Распылитель топлива включает канал подачи топлива на вход в центробежную форсунку, которая имеет вихревую камеру с завихрителями на входе и соплом на выходе. Предложенная горелка позволяет интенсифицировать процесс смесеобразования топлива с воздухом и снизить содержание окислов азота в продуктах сгорания. Однако для нового поколения РД и ГТУ горелка с простой центробежной форсункой не обеспечивает требуемого диапазона изменения расхода топлива при пониженном давлении подачи.The closest analogue of the same purpose as the claimed technical solution is a burner (RF Patent No. 20133693 C1, IPC 5 F23D 7/00, 05/06/1991). The burner contains a hollow body of the air channel with a narrowing section. The housing is equipped with a blade swirl at the inlet and a fuel atomizer installed along its axis to a minimum cross section. The fuel atomizer includes a fuel supply channel at the entrance to the centrifugal nozzle, which has a swirl chamber with swirls at the inlet and a nozzle at the exit. The proposed burner allows you to intensify the process of mixture formation of fuel with air and reduce the content of nitrogen oxides in the combustion products. However, for a new generation of taxiways and gas turbines, a burner with a simple centrifugal nozzle does not provide the required range of changes in fuel consumption with a reduced supply pressure.
Кроме того, одной из важнейших задач при разработке камер сгорания и форсунок или горелок для них является снижение уровня дымления и эмиссии загрязняющих веществ в продуктах сгорания топлива. Основное внимание уделяется снижению дымления (сажи) и снижению в продуктах сгорания несгоревших углеводородов (СnНm), моноокиси углерода (СО) и оксида азота (NOx). Эмиссия этих веществ характерна для любой тепловой машины, работающей на природном топливе.In addition, one of the most important tasks in the development of combustion chambers and nozzles or burners for them is to reduce the level of smoke and emissions of pollutants in the combustion products of the fuel. The focus is on reducing smoke (soot) and reducing unburned hydrocarbons (С n Н m ), carbon monoxide (СО) and nitric oxide (NO x ) in the combustion products. The emission of these substances is characteristic of any heat engine running on fossil fuels.
В основу изобретения положено решение следующих задач:The invention is based on the following tasks:
- разработка форсунок с мелкодисперсным распылом топлива и пониженным давлением его подачи в камеру сгорания при расширенном диапазоне изменения расхода;- development of nozzles with a finely dispersed fuel spray and a reduced pressure for its supply to the combustion chamber with an extended range of flow rates;
- снижение уровня дымления и эмиссии вредных веществ (СnНm, СО, NOx) в продуктах сгорания;- reduction in the level of smoke and emissions of harmful substances (C n H m , CO, NO x ) in the combustion products;
- получение высокой эффктивности и устойчивости горения в камере сгорания РД и ГТУ.- obtaining high efficiency and combustion stability in the combustion chamber of the taxiway and gas turbine.
Поставленные задачи решаются тем, что предлагаемая центробежно-пневматическая форсунка содержит полый корпус воздушного канала с участком сужения. Корпус снабжен лопаточным завихрителем на входе и установленным по его оси до минимального поперечного сечения распылителем топлива. Распылитель топлива включает канал подачи топлива на вход в центробежную форсунку, которая имеет вихревую камеру с завихрителями на входе и соплом на выходе.The tasks are solved in that the proposed centrifugal-pneumatic nozzle contains a hollow body of the air channel with a narrowing section. The housing is equipped with a blade swirl at the inlet and a fuel atomizer installed along its axis to a minimum cross section. The fuel atomizer includes a fuel supply channel at the entrance to the centrifugal nozzle, which has a swirl chamber with swirls at the inlet and a nozzle at the exit.
Согласно изобретению лопатки завихрителя воздуха выполнены полыми, а их выходные кромки по радиусу канала имеют сквозные отверстия. Завихрители топлива на входе в вихревую камеру выполнены в виде шнека со сквозными винтовыми канавками на его наружной поверхности. Причем вихревая камера через равномерно расположенные по окружности сквозные наклонные к оси отверстия перепуска топлива в шнеке и магистраль, в которой установлен перепускной клапан с корпусом, соединена с полостями лопаток завихрителя воздуха. Кроме того, стенка вихревой камеры со стороны сопла выполнена типа конусной или сферической и снабжена равномерно расположенными по окружности наклонными к оси сквозными отверстиями.According to the invention, the blades of the air swirl are hollow, and their outlet edges along the radius of the channel have through holes. The fuel swirls at the entrance to the vortex chamber are made in the form of a screw with through screw grooves on its outer surface. Moreover, the vortex chamber through the through-holes of the fuel bypass in the auger and the main line in which the bypass valve with the body is installed is evenly spaced around the circumference and connected to the cavities of the blades of the air swirl. In addition, the wall of the vortex chamber from the nozzle side is made of a conical or spherical type and equipped with through holes evenly spaced around the circumference.
При такой конструкции центробежно-пневматической форсунки:With this design of a centrifugal-pneumatic nozzle:
- обеспечивается мелкодисперсный распыл топлива в одном или двух поясах при пониженном давлении его подачи в камеру сгорания и расширенное изменение расхода топлива, что увеличивает поверхности контакта топлива и воздуха в смеси и обеспечивает получение высокой эффективности горения и рост полноты сгорания топлива;- provides fine atomization of fuel in one or two zones at a reduced pressure of its supply to the combustion chamber and an expanded change in fuel consumption, which increases the contact surface of the fuel and air in the mixture and provides high combustion efficiency and an increase in the completeness of fuel combustion;
- ускоряется выгорание закрученной в воздушном канале топливовоздушной смеси, что сокращает время ее пребывания в зоне горения и снижает уровень дымления и эмиссии в продукты сгорания вредных веществ;- burnout of the air-fuel mixture swirling in the air channel is accelerated, which reduces the time it spends in the combustion zone and reduces the level of smoke and emissions of harmful substances into the combustion products;
- обеспечивается получение высокой эффективности и устойчивости горения в камере сгорания топливовоздушной смеси;- provides high efficiency and stability of combustion in the combustion chamber of the air-fuel mixture;
- исключается возможность проскока пламени из камеры сгорания внутрь воздушного канала;- eliminates the possibility of a breakthrough of the flame from the combustion chamber into the air channel;
- исключается возможность оседания топлива на элементах конструкции форсунки на режимах запуска и останова двигателя;- eliminates the possibility of sedimentation of fuel on the structural elements of the nozzle in the modes of starting and stopping the engine;
- исключается непроизводительный перепуск части топлива обратно в бак.- eliminates unproductive bypass of part of the fuel back into the tank.
Следует отметить, что выполнение стенки вихревой камеры со стороны сопла типа конусной или сферической не является определяющим для работы форсунки и зависит только от технологических возможностей изготовителя.It should be noted that the execution of the wall of the vortex chamber from the nozzle side of the conical or spherical type is not determining for the operation of the nozzle and depends only on the technological capabilities of the manufacturer.
Центробежно-пневматические форсунки такого типа могут устанавливаться в трубчатой, трубчато-кольцевой или кольцевой камерах сгорания РД и ГТУ.Centrifugal-pneumatic nozzles of this type can be installed in a tubular, tubular-annular or annular combustion chamber RD and gas turbine.
Существенные признаки изобретения могут иметь развитие и уточнение:The essential features of the invention may have the development and refinement:
- перепускной клапан может содержать полый плунжер со сквозными отверстиями в боковой стенке, установленный внутри корпуса клапана, и быть поджат пружиной до упора во внутреннюю торцевую кромку корпуса. Эта конструкция обеспечивает длительную надежную работу клапана в условиях многократного срабатывания и вибрации;- the bypass valve may contain a hollow plunger with through holes in the side wall mounted inside the valve body, and be spring-tightened against the stop in the inner end edge of the body. This design provides long-term reliable operation of the valve in conditions of repeated actuation and vibration;
- корпус распылителя в зоне лопаток завихрителя воздуха внутри может быть снабжен кольцевым топливным коллектором, сопряженным гидравлически с внутренними полостями лопаток и через боковые отверстия в стенке плунжера с его внутренней полостью. Это, при открытом клапане, обеспечивает сообщение полостей вихревой камеры с полостями лопаток завихрителя воздуха. Таким образом, выполняется дополнительная подача топлива с задних кромок лопаток завихрителя на входе в воздушный канал, что обеспечивает его мелкодисперсный распыл;- the atomizer body in the area of the blades of the air swirl inside can be equipped with an annular fuel manifold, hydraulically coupled to the internal cavities of the blades and through the side holes in the wall of the plunger with its internal cavity. This, with the valve open, ensures that the cavities of the vortex chamber communicate with the cavities of the blades of the air swirl. Thus, additional fuel is supplied from the trailing edges of the swirl blades at the entrance to the air channel, which ensures its finely dispersed spray;
- регулируемое поджатие клапана в корпусе пружиной с заданным усилием обеспечивает его открытие давлением топливовоздушной смеси в вихревой камере при заданном давлении;- adjustable preload of the valve in the housing by a spring with a given force ensures its opening by the pressure of the air-fuel mixture in the vortex chamber at a given pressure;
- расположение входов в отверстия перепуска топлива в шнеке на середине вихревой камеры обеспечивает минимальные потери на перепуск топлива из вихревой камеры в полости лопаток завихрителя воздуха.- the location of the entrances to the fuel bypass holes in the auger in the middle of the vortex chamber ensures minimal loss of fuel bypass from the vortex chamber in the cavity of the blades of the air swirl.
Настоящее изобретение поясняется последующим подробным описанием центробежно-пневматической форсунки и ее работы со ссылкой на иллюстрации, представленные на фиг.1-4, где:The present invention is illustrated by the following detailed description of a centrifugal-pneumatic nozzle and its operation with reference to the illustrations presented in figures 1-4, where:
На фиг.1 изображен продольный разрез центробежно-пневматической форсунки;Figure 1 shows a longitudinal section of a centrifugal-pneumatic nozzle;
На фиг.2 - элемент А фиг.1;Figure 2 - element A of figure 1;
На фиг.3 - сечение Б-Б фиг.2;Figure 3 is a section bB of figure 2;
На фиг.4 - элемент В фиг.1.Figure 4 - element In figure 1.
Центробежно-пневматическая форсунка (см. фиг.1) содержит полый корпус 1 воздушного канала 2 с участком сужения 3. Корпус снабжен лопаточным завихрителем воздуха 4 на входе и установленным по его оси до минимального поперечного сечения 5 распылителем топлива 6. Распылитель топлива 6 внутри снабжен центробежной форсункой и содержит канал 7 подачи топлива на вход в форсунку. Форсунка имеет вихревую камеру 8 с завихрителями на входе и соплом 9 на выходе.The centrifugal-pneumatic nozzle (see Fig. 1) contains a hollow body 1 of the air channel 2 with a restriction section 3. The body is equipped with a blade air swirler 4 at the inlet and a
Лопатки 10 (см. фиг.3) завихрителя воздуха 4 выполнены полыми, а их выходные кромки 11 по радиусу канала 2 имеют сквозные отверстия 12. Завихрители топлива на входе в вихревую камеру 8 выполнены в виде шнека 13 со сквозными винтовыми канавками 14 на его наружной поверхности.The blades 10 (see Fig. 3) of the air swirl 4 are hollow, and their outlet edges 11 along the radius of the channel 2 have through
Вихревая камера 8 через равномерно расположенные по окружности сквозные, наклонные к оси отверстия 15 перепуска топлива в шнеке 13 и магистраль 16, в которой установлен перепускной клапан 17 с корпусом 18, соединена с полостями 19 лопаток 10 завихрителя воздуха 4. Стенка 20 вихревой камеры 8 со стороны сопла 9 (см. фиг.1, 4) выполнена типа конусной или сферической и снабжена расположенными равномерно по окружности наклонными к оси сквозными отверстиями 21.The vortex chamber 8 through the through evenly spaced, inclined to the axis of the fuel bypass holes 15 in the screw 13 and the line 16, in which the bypass valve 17 is installed with the
Перепускной клапан 17 (см. фиг.1, 2) содержит полый плунжер 22 со сквозными отверстиями 23 в боковой стенке 24, установленный внутри корпуса 18, который поджат пружиной 25 до упора в торцевую кромку 26 корпуса 18.The bypass valve 17 (see figure 1, 2) contains a
Корпус распылителя 6 в зоне лопаток 10 (см. фиг.1, 2) завихрителя воздуха 4 внутри снабжен кольцевым топливным коллектором 27, сопряженным гидравлически с внутренними полостями 19 лопаток 10 и через отверстия 23 с полостью 28 плунжера 22. Пружина 25 в корпусе 18 поджата резьбовой пробкой 29. Входы 30 в отверстия 15 перепуска топлива в шнеке 13 расположены на середине вихревой камеры 8 под винтовыми канавками 14 шнека 13.The
Центробежно-пневматическая форсунка работает следующим образом. В нерабочем положении перепускной клапан 17 закрыт усилием пружины 25. На режиме запуска камеры сгорания воздух поступает в канал 2 и на входе закручивается радиальными лопатками 10 завихрителя топлива 4, а затем, пройдя участок сужения 3, выходит в камеру сгорания (не показано). При последующей подаче топлива с низким давлением в канал 7 оно поступает в полость распылителя 6, проходит сквозные винтовые каналы 14 шнека 13 и заполняет вихревую камеру 8. Из вихревой камеры 8 закрученное топливо через сопло 9 в виде конусной пелены поступает далее в камеру сгорания. Одновременно из вихревой камеры 8 часть топлива через отверстия 21 поступает в участок сужения 3 канала 2, соударяется со стенкой сужения 3, растекается в виде пелены, смешивается с воздухом и также уносится в камеру сгорания. При этом перепускной клапан 17 остается закрытым. Совместная работа центробежной и струйных форсунок позволяет увеличить угол раскрытия конусной пелены топлива, уменьшить толщину пелены и размеры капель в центре факела, а также увеличить его дальнобойность, что облегчает воспламенение топливовоздушной смеси от штатного запального устройства (не показано).Centrifugal-pneumatic nozzle operates as follows. In the inoperative position, the bypass valve 17 is closed by the force of the
На режиме малого газа повышается давление подачи топлива в канале 7 и далее в вихревой камере 8 до уровня, при котором открывается перепускной клапан 17. Кроме расхода через сопло 9 и отверстия 21 (см. фиг.1) топливо из вихревой камеры 8 дополнительно (см. фиг.2) через отверстия 15, магистраль 16, отверстия 23 перепускного клапана 17 и коллектор 27 поступает во внутренние полости 19 лопаток 10 завихрителя воздуха 4. Из полостей 19 (см. фиг.3) через отверстия 12 топливо радиально вдоль лопаток 10 распыливается в воздушный поток канала 2. Дальнейшее повышение давления топлива увеличивает его расход через все расходные отверстия форсунки (в основном через отверстия 12 и 21) и увеличивает число оборотов двигателя. Увеличение числа оборотов двигателя повышает перепад давления воздуха в канале 2 форсунки и качество распыливания топлива (мелкодисперсность и однородность смеси), что снижает уровень эмиссии загрязняющих веществ в продуктах сгорания на взлетном и крейсерском режимах. При остановке двигателя путем выключения подачи топлива в канал 7 клапан перепуска топлива 17 закрывается, а остатки топлива потоком воздуха в канале 2 выдуваются в камеру сгорания.In the idle mode, the fuel supply pressure in the channel 7 and then in the vortex chamber 8 increases to the level at which the bypass valve 17 opens. In addition to the flow rate through the nozzle 9 and the hole 21 (see Fig. 1), the fuel from the vortex chamber 8 is additionally (see Fig. 2) through the openings 15, the line 16, the
Предложенная конструкция центробежно-пневматической форсунки для РД и ГТУ позволяет снизить уровень дымления и эмиссию вредных веществ в продуктах сгорания топлива, расширить диапазон изменения расхода топлива при заданном уровне давлений подачи, получить высокую эффективность и устойчивость горения в камере сгорания, исключить возможность проскока пламени из камеры сгорания внутрь воздушного канала, исключить возможность оседания капель топлива на элементах конструкции форсунки и исключить непроизводительный перепуск топлива из форсунки обратно в бак.The proposed design of a centrifugal-pneumatic nozzle for RD and GTU allows to reduce the level of smoke and the emission of harmful substances in the fuel combustion products, to expand the range of fuel consumption at a given level of supply pressures, to obtain high efficiency and stability of combustion in the combustion chamber, to exclude the possibility of flame penetration from the chamber combustion inside the air duct, eliminate the possibility of fuel droplets settling on the nozzle design elements and eliminate unproductive fuel bypass from nozzles back to the tank.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008115142/06A RU2374561C1 (en) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | Centrifugal-pneumatic jet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008115142/06A RU2374561C1 (en) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | Centrifugal-pneumatic jet |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2374561C1 true RU2374561C1 (en) | 2009-11-27 |
Family
ID=41476792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008115142/06A RU2374561C1 (en) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | Centrifugal-pneumatic jet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2374561C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490072C1 (en) * | 2012-03-15 | 2013-08-20 | Борис Алексеевич Зимин | Radial-flow vortex nozzle |
| RU2667839C1 (en) * | 2018-01-12 | 2018-09-24 | Олег Савельевич Кочетов | Spray dryer for liquid products |
| RU193928U1 (en) * | 2019-07-30 | 2019-11-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | FUEL BURNER |
| CN110552813A (en) * | 2019-08-28 | 2019-12-10 | 中南大学 | Rotary cutting type powder supply system and powder fuel ramjet engine thereof |
| RU2774929C1 (en) * | 2020-09-16 | 2022-06-27 | Мицубиси Пауэр, Лтд. | Fuel injector and gas turbine combustion chamber |
-
2008
- 2008-04-22 RU RU2008115142/06A patent/RU2374561C1/en active
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490072C1 (en) * | 2012-03-15 | 2013-08-20 | Борис Алексеевич Зимин | Radial-flow vortex nozzle |
| RU2667839C1 (en) * | 2018-01-12 | 2018-09-24 | Олег Савельевич Кочетов | Spray dryer for liquid products |
| RU193928U1 (en) * | 2019-07-30 | 2019-11-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет" | FUEL BURNER |
| CN110552813A (en) * | 2019-08-28 | 2019-12-10 | 中南大学 | Rotary cutting type powder supply system and powder fuel ramjet engine thereof |
| CN110552813B (en) * | 2019-08-28 | 2024-05-03 | 中南大学 | Rotary cutting type powder supply system and powder fuel ramjet engine thereof |
| RU2774929C1 (en) * | 2020-09-16 | 2022-06-27 | Мицубиси Пауэр, Лтд. | Fuel injector and gas turbine combustion chamber |
| RU2774929C9 (en) * | 2020-09-16 | 2022-09-29 | Мицубиси Пауэр, Лтд. | Fuel nozzle and gas turbine combustor |
| RU2816344C1 (en) * | 2023-04-27 | 2024-03-28 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Centrifugal-pneumatic nozzle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6272840B1 (en) | Piloted airblast lean direct fuel injector | |
| US5713205A (en) | Air atomized discrete jet liquid fuel injector and method | |
| US3866413A (en) | Air blast fuel atomizer | |
| RU2439430C1 (en) | Gte combustion chamber injector module | |
| RU2382942C2 (en) | Foaming atomiser for aero-mechanical injection system of air-and-fuel mixture to combustion chamber of turbomachine, aero-and-fuel injection system, combustion chamber of turbomachine, and turbomachine | |
| US20100050647A1 (en) | Swirler for a fuel injector | |
| JPH10148334A (en) | Method and device for liquid pilot fuel jetting of double fuel injector for gas turbine engine | |
| JPH08500178A (en) | Dual fuel injection nozzle for use in gas turbine engines | |
| JPH1144426A (en) | Dual fuel injection device provided with a plurality of air jet liquid fuel atomizer, and its method | |
| RU2374561C1 (en) | Centrifugal-pneumatic jet | |
| US5146741A (en) | Gaseous fuel injector | |
| CN111306577B (en) | Direct-injection fan-shaped nozzle applied to afterburner concave cavity structure | |
| US5896739A (en) | Method of disgorging flames from a two stream tangential entry nozzle | |
| RU2578785C1 (en) | Double fuel atomiser "gas plus fuel oil" | |
| RU99113U1 (en) | TWO-CIRCUIT CENTRIFUGAL-PNEUMATIC INJECTOR | |
| US6095791A (en) | Fuel injector arrangement; method of operating a fuel injector arrangement | |
| CN111964097A (en) | Combined staged combustion chamber oil supply device with lean oil premixing and pre-evaporation functions and working method thereof | |
| RU2200250C2 (en) | Nozzle with double-flow tangential inlet | |
| CN215175236U (en) | Center staged combustion chamber based on self-excitation sweep oscillation fuel nozzle | |
| RU170359U1 (en) | Injector module of a low-emission combustion chamber of a gas turbine engine | |
| US5426933A (en) | Dual feed injection nozzle with water injection | |
| CN113188153B (en) | Adopt strong shearing oil gas mixture combustion device and use its combustion chamber | |
| RU2386082C1 (en) | Device for preparing air-and-fuel mixture to be supplied to combustion chamber | |
| US11892167B2 (en) | Atomizer for gas turbine engine | |
| RU2218471C1 (en) | Gas-turbine engine afterburner |