CN101537397B - 燃油预成膜空气雾化喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃油预成膜空气雾化喷嘴，包括外环和内环，内环包括小尾椎、中心体、小尾椎连接于中心体的左侧，所述的外环包括大尾椎、滑动筒、喷油架、左盖罩和右盖罩，大尾椎位于滑动筒的左侧，喷油架位于滑动筒的外侧，喷油架左端凸起部分卡在大尾锥与滑动筒之间的凹槽中，滑动筒与喷油架之间形成燃油通道，滑动筒和喷油架的右端出口形成唇口，左盖罩位于喷油架的左侧，右盖罩位于喷油架的左右两侧，与喷油架一起共同形成切向旋流进油通道，内环与外环之间通过滑动筒和中心体之间的键槽连接。本发明结构简单、加工方便，可有效的提高燃油雾化效果，具有很好的市场前景。

Description

燃油预成膜空气雾化喷嘴

技术领域

本发明涉及一种喷嘴，特别是一种燃油预成膜空气雾化喷嘴。

背景技术

脉冲爆震发动机(PDE)作为一种利用脉冲式爆震波产生推力的新概念发动机，由于其在性能上的显著优势，世界许多国家的研究机构对此展开了广泛深入的研究。到目前为止仍有许多关键技术尚未突破，其中两相流燃料与氧化剂的高速喷射、雾化与混合就是亟待解决的关键技术之一。

目前许多研究机构已利用了各种喷射装置来解决燃油的雾化与混合问题，其中采用较多的是直射式喷嘴和离心式喷嘴，直射式喷嘴结构简单，但其喷射出的燃油粒径较大，雾化效果较差；离心式喷嘴虽然喷射出的燃油粒径较小，但其雾化主要是依靠燃油的供油压力，这就需要附加一套增压系统，增加了质量和复杂性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效地减小燃油雾化粒度，提高雾化效果，且不需附加装置，结构简单，加工方便的燃油预成膜空气雾化喷嘴。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种燃油预成膜空气雾化喷嘴，包括外环和内环，内环包括小尾椎、中心体、小尾椎位于中心体的左侧，两者通过螺栓连接，所述的外环包括大尾椎、滑动筒、喷油架、左盖罩和右盖罩，大尾椎位于滑动筒的左侧，喷油架位于滑动筒的外侧，喷油架左端凸起部分卡在大尾锥与滑动筒之间的凹槽中，滑动筒与喷油架之间形成燃油通道，滑动筒和喷油架的右端出口形成唇口，左盖罩位于喷油架的左侧，右盖罩位于喷油架的左右两侧，喷油架内部开有切向旋流进油通道，内环与外环之间通过滑动筒和中心体之间的键槽连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点：本发明燃油预成膜空气雾化喷嘴只需要原有空气辅助雾化喷嘴的基础上，对外环部分进行改造，即在外环部分加入了滑动筒，通过调整燃油通道的缝隙高度，达到调整燃油从唇口流出的初始液膜厚度的目的，实现了燃油初始液膜的可调性，因而加工工艺简单，加工成本低廉。与以往的脉冲爆震发动机用直射式和离心式喷嘴相比，不仅降低了燃油雾化粒度，提高了燃油雾化效果，提高了燃油的燃烧效率，降低了燃油的使用量，减少了不充分燃烧的废气对环境的污染，同时降低了设备的复杂性，具有很好的市场前景。

附图说明

图1是本发明燃油预成膜空气雾化喷嘴的三维结构示意图。

图2是本发明燃油预成膜空气雾化喷嘴的前视剖面图。

图3是本发明燃油预成膜空气雾化喷嘴的右视剖面图。

图4是本发明燃油预成膜空气雾化喷嘴与发动机进气道结构位置关系图。

图5是本发明燃油预成膜空气雾化喷嘴的滑动筒和大尾锥采用螺母丝杠连接方式的结构示意图。

图6是本发明直射式喷嘴燃油雾化粒度测试结果图。

图7是本发明离心式喷嘴燃油雾化粒度测试结果图。

图8是本发明燃油预成膜式空气雾化喷嘴雾化粒度测试结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1、图2、图3，本发明公开了一种燃油预成膜空气雾化喷嘴，包括外环和内环，内环包括小尾椎1、中心体2，小尾椎1连接于中心体2的左侧，所述的外环包括大尾椎3、滑动筒4、喷油架5、左盖罩6和右盖罩7，大尾椎3位于滑动筒4的左侧，大尾椎3与滑动筒4通过螺栓或螺母丝杠的方式连接。喷油架5位于滑动筒4的外侧，喷油架5左端凸起部分卡在大尾锥3与滑动筒4之间的凹槽中，滑动筒4与喷油架5之间形成燃油通道8，滑动筒4和喷油架5的右端出口形成唇口9，滑动筒4右端面与喷油架5右端面唇口9的缝隙高度可调范围为0～1500μm。左盖罩6位于喷油架5的左侧，右盖罩7位于喷油架5的左右两侧，喷油架5内部开有切向旋流进油通道，左盖罩6与右盖罩7通过小螺钉或铆钉连接，内环与外环之间通过滑动筒4和中心体2之间的键槽连接。滑动筒4下端有一个凸起的部分，中心体2外侧有一个凹槽，形成与滑动筒4下端的键相配合的键槽，用来连接外环和内环。

本发明的燃油预成膜空气雾化喷嘴位于脉冲爆震发动机的进气道入口处，当大尾椎3与滑动筒4通过螺栓方式连接时，螺距为0.5～2mm。如图4所示，发动机进气道13，工作前先调节滑动筒4与大尾锥3之间的螺纹，当滑动筒4的右端面与喷油架5的右端面处于同一水平线时，唇口9缝隙高度为30μm，螺纹间距为1mm，右旋螺纹，可以按照需求继续缩小唇口缝隙高度，左旋螺纹，可以适当增大唇口缝隙高度，考虑到我们所需要的燃油初始液膜厚度ξ≤30μm，因此我们在操作过程中，右旋螺纹，直到滑动筒4的右端面与喷油架5的右端面处于同一水平线时为止，调整完毕将喷嘴通过连接法兰16与进气道13连接。开始工作时，先通过供气系统向发动机进气道13内提供满足要求的进气速度，本实施例为50m/s，然后通过供油系统向喷嘴内供入燃油(此处我们选择汽油)，油压为300KPa，燃油通过通道8从唇口9喷出，其初始液膜厚度为30μm，前方气流通过喷嘴后分为两路，一路从喷嘴内外环之间的第一通道15流出，另一路从外环与进气道之间的第二通道14流出，两路气流由于经过收敛通道，因此气流速度均加快，由入口的50m/s加速到70～80m/s，由唇口9喷出的液膜在喷嘴出口处即唇口9处受到两路高速气流的剪切力作用继续加速变薄，同时又在内外两路气流的粘性力作用和由于两路气流方向不同而引起的冲击作用下，于燃油粒径的要很快破裂雾化形成油雾，从而使得燃油粒径进一步缩小，满足脉冲爆震发动机对求。

结合图5，本发明还公开了另一种实施例，该实施例的各部件位置结构关系与前一实施例基本相同，只是将滑动筒4与大尾锥3之间的连接方式由螺纹连接改为螺母丝杠连接方式，调节时通过旋转丝杠11，带动与之相配的螺母10运动，实现将丝杠的旋转运动转化为螺母的直线运动，滑动筒4与螺母座12。固定在一块，从而实现了将螺母的直线运动转化为滑动筒的直线运动，这样通过旋转丝杠就可以带动滑动筒前后运动，来调节滑动筒4与喷油架5之间的燃油通道8缝隙的高度，从而达到调整燃油从唇口9流出的初始液膜厚度的目的。与前述实施例相比，该方案结构较为复杂，再加上空间较小，调整时，操作起来不太方便，而且也增加了加工成本。

针对本实施例说明本发明装置的工作过程如下：该燃油喷射装置在脉冲爆震发动机内的位置与前一实施例相同，工作前也要先调节喷油架5与滑动筒4之间的燃油通道8的缝隙高度，在本实施例中通过旋转丝杠11，带动与之相配的螺母10运动，进而又带动与螺母座12固定在一起的滑动筒运动，从而实现了将丝杠的旋转运动转化为滑动筒的直线运动，同样当滑动筒4的右端面与喷油架5的右端面处于同一水平线时，停止调节，以保证燃油从唇口9流出的初始液膜厚度ξ≤30μm。其后续操作过程与前一实施例相同。与前一实施例相比，该实施例方案结构较为复杂，加工成本稍高，再加上空间较为狭小，调整时，操作起来不太方便。

结合图6，利用LS-2000激光喷雾粒度分析仪对直射式喷嘴时的燃油雾化粒度结果进行测试，从图中可以看出，采用此种喷射方式时，燃油的平均粒径大概在400μm左右，由此可见采用直射式喷嘴燃油粒径还是比较大的。

结合图7，利用LS-2000激光喷雾粒度分析仪对离心式喷嘴的燃油雾化粒度结果进行测试，从图中可以看出，采用此种喷射方式时，燃油的平均粒径大概在30～50μm之间，由此可见采用离心式喷嘴燃油粒径较直射式喷嘴相比大大减小。

结合图8，利用LS-2000激光喷雾粒度分析仪对本发明的燃油预成膜式空气雾化喷嘴雾化粒度结果进行测试，从图中可以看出，采用此种喷射方式时，燃油的平均粒径大概在10～30μm之间，由此可见采用燃油预成膜式空气雾化喷嘴燃油粒径较直射式喷嘴和离心式喷嘴均有所减小，其雾化效果基本能满足脉冲爆震发动机要求。

Claims (6)

1.一种燃油预成膜空气雾化喷嘴，包括外环和内环，内环包括小尾椎[1]、中心体[2]，小尾椎[1]连接于中心体[2]的左侧，其特征在于：所述的外环包括大尾椎[3]、滑动筒[4]、喷油架[5]、左盖罩[6]和右盖罩[7]，大尾椎[3]位于滑动筒[4]的左侧，喷油架[5]环绕在滑动筒[4]的外侧，喷油架[5]左端凸起部分卡在大尾锥[3]与滑动筒[4]之间的凹槽中，滑动筒[4]与喷油架[5]之间形成燃油通道[8]，滑动筒[4]和喷油架[5]的右端出口形成唇口[9]，左盖罩[6]位于喷油架[5]的左侧，右盖罩[7]位于喷油架[5]的右侧，喷油架[5]内部开有切向旋流进油通道，内环与外环之间通过滑动筒[4]和中心体[2]之间的键槽连接。

2.根据权利要求1所述的燃油预成膜空气雾化喷嘴，其特征在于：所述的大尾椎[3]与滑动筒[4]通过螺栓或螺母丝杠的方式连接。

3.根据权利要求2所述的燃油预成膜空气雾化喷嘴，其特征在于：所述的大尾椎[3]与滑动筒[4]通过螺栓方式连接时，螺距为0.5～2mm。

4.根据权利要求1所述的燃油预成膜空气雾化喷嘴，其特征在于：所述的滑动筒[4]右端面与喷油架[5]右端面唇口[9]的缝隙高度为0～1500μm。

5.根据权利要求1所述的燃油预成膜空气雾化喷嘴，其特征在于：所述的左盖罩[6]与右盖罩[7]通过小螺钉或铆钉连接。

6.根据权利要求1所述的燃油预成膜空气雾化喷嘴，其特征在于：所述滑动筒[4]下端有一个凸起的部分，中心体[2]外侧有一个凹槽，形成与滑动筒[4]下端的键相配合的键槽，用来连接外环和内环。

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