一种变截面离心式喷嘴.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111520756A(43)申请公布日2020.08.11(21)申请号202010215611.3(22)申请日2020.03.25(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市碑林区友谊西路127号(72)发明人张群李小龙胡凡程祥旺(51)Int.Cl.F23R3/38(2006.01)F23R3/28(2006.01)F23R3/30(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种变截面离心式喷嘴(57)摘要本发明提供一种变截面离心式喷嘴，涉及航空燃气轮机燃烧室领域。本发明对单油路离心式喷嘴进行改进，包括热防护层，空气套管，周向空气环，周向燃油环，滚动轮毂，旋流腔可调壁面，喷嘴出口扩张段。将旋流腔壁面设为可调，喷嘴出口处水平段改为水平-扩张段，可将不同压力来的油量形成合适的旋流，并在出口处形成可变范围油膜，以保证雾化效果的稳定性；另外将喷嘴进油管路外布置一层空气套，空气套与进油管路间及空气套外周布置一层热防护层，保证进油过程中不会受到外界热量影响造成管壁内积碳，同时空气流和燃气流均流入旋流腔，并在旋流腔内混合，实现油气初步预混，对燃油雾化效果更好，提高燃烧效率。CN111520756ACN111520756A权利要求书1/1页1.一种变截面离心式喷嘴，包括供油管路，隔热套管，旋流腔，可调壁面和可调锥角，其特征在于：基于传统喷油嘴喷油范围固定、雾化效果差的缺点，对单油路离心式喷嘴进行合理改进，将旋流腔空间大小设为可调，喷嘴出口处水平段改为可变扩张段；另外将喷嘴进油管路外布置一层空气套，保证进油过程中不会受到外界热量影响造成的管壁内积碳，同时空气流和燃气流均流入旋流腔，完成油气初步预混。2.根据权利要求1所述的一种变截面离心式喷嘴，其特征在于：所设计离心式喷嘴的旋流腔空间大小可调，当通入的油量较大时，原单油路离心式喷嘴需要更大的压力，此时依靠弹簧拉伸作用可调旋流腔壁面向外扩张，壁面间夹角收缩约呈90°，空间较大，有利于大流量条件下燃油产生旋涡；当通入的油量较小时，喷嘴所需喷油压力也较低，当采用旋流腔可调喷嘴时，稍加压力，可调旋流腔壁面向内收缩，两壁面夹角约呈120°，此时室内空间较小，小流量燃油产生速度较大的旋涡，利于向出口喷出。3.根据权利要求1所述的一种变截面离心式喷嘴，其特征在于：所设计离心式喷嘴出口由平行段改为平行-扩张段，扩张段夹角仍可调，当油量较大，压力稍大时，扩张段角度扩大到120°角，喷射面积增大；当油量较小，压力较小时，为获得较好的雾化质量，扩张角约呈90°。4.根据权利要求1所述的一种变截面离心式喷嘴，其特征在于：所设计离心式喷嘴进油管路外布置一层空气套，厚度为3mm，空气套与进油管路间及空气套外周布置一层热防护层，厚度为2mm，呈圆管形结构，最后空气和燃油经周向布置的切向槽流入旋流腔内混合，进行初步预混。2CN111520756A说明书1/3页一种变截面离心式喷嘴技术领域[0001]本发明属于航空燃气轮机燃烧室领域，具体涉及一种变截面离心式喷嘴。背景技术[0002]现代航空燃气轮机的基本性能和结构分布已经达到相当高的水平，但对于航空燃气轮机的燃烧室来说，仍然存在着大量的难题和挑战。要提高航空发动机燃烧室的整体性能，其内部燃油雾化效果是重要的一环，雾化效果的好坏决定着燃烧室工作特性的好坏，要使燃油与空气完全混合，且燃油空间分布均匀，就需要设计合适的喷嘴。[0003]燃油喷嘴一直作为航空燃气轮机的重要零件去探索，其性能优劣直接影响到燃烧室的正常稳定工作范围，同时对燃气轮机的使用性能、推力大小、工作经济性也会产生重要影响。[0004]燃油喷嘴是雾化燃油专用喷嘴，能产生空心、实心喷雾形状，一般有30、45、60、80度几种喷雾角度。目前较多航空燃气轮机均采用双油路离心式燃油喷嘴或直射式燃油喷嘴作为起动喷嘴或工作喷嘴，双油路喷嘴由两个同心布置的单油路喷嘴组成，在流量较小时，只采用一级喷嘴，雾化质量较好；流量较大时，会存在从一级喷嘴切换到二级喷嘴的过程，此过程存在雾化缺陷，喷雾角度偏离设计值，雾化效果不好，且整个喷嘴制造及装配等工艺十分复杂且技术要求高；直射式喷嘴等效直径较小，极易导致喷嘴的堵塞问题，造成明显的总压损失，且喷出的燃油射流与气流接触面积过于狭小，且燃油喷雾扩张角小，雾化效果较差，造成燃油雾化效果不充分，影响发动机燃烧室工作的稳定性和可靠性，因此优化喷嘴设计、提升喷嘴性能十分必要。[0005]本发明将改进后的单油路离心式燃油喷嘴应用于燃气轮机燃烧室领域，通过设计喷嘴壁面和出口可调锥角，扩大燃油喷嘴使用范围，可以在防止喷嘴内积碳的作用下，同时使旋流效果更好，燃油雾化质量更好，保证其燃烧效率。发明内容