CN113739204B - 一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴，涉及微小型涡轮发动机燃油喷嘴技术领域，解决现有单路压力雾化喷嘴无法保证微小型涡轮发动机具有良好的雾化质量的技术问题，包括设有进油口的喷嘴衬套，喷嘴衬套内支撑设有与其自身形成环形进油腔、轴向燃油窄通道的一体式旋流杆，旋流杆的延伸端设有与其自身形成旋流室的喷嘴帽，旋流杆的延伸端设有双切向入口槽，喷嘴帽上设有喷口，旋流杆上设有与旋流室连通的回油孔；本发明实现了单一零件拥有燃油进油路、旋流喷油路、回油路的三路油路，且结构紧凑，从而保证了其能在高油压、低油压的情况下都具有良好的雾化质量的优点。

Description

一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴

技术领域

本发明涉及微小型涡轮发动机燃油喷嘴技术领域，更具体的是涉及回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴技术领域。

背景技术

燃烧室作为涡轮发动机的核心部件，其中燃油喷嘴的种类与其雾化质量直接决定了燃烧室的燃烧效率，目前涡轮发动机的燃油喷嘴有许多种类，一般有直射式喷嘴、单路压力雾化喷嘴、双路压力雾化喷嘴、可调式机械雾化喷嘴、旋转式雾化喷嘴。因涡轮发动机从低工况转速到高工况转速的变化下，供油压力变化在几十倍，单路压力雾化喷嘴不能保证在大油压与小油压的情况下都能有良好的雾化质量，所以涡轮发动机常使用双路压力雾化喷嘴。

但在微小型涡轮发动机中，因受大小尺寸紧凑的限制，需要喷嘴结构紧凑，然而双路压力雾化喷嘴因有两个喷嘴且是双路，大小油路都比较复杂，所以并不适合微小型涡轮发动机。虽然单路压力雾化喷嘴相较于双路压力雾化喷嘴结构紧凑且是单路，但并不具有多油路、回油功能，所以也只能在高油压的情况下才能良好雾化，然而在低油压的情况下无法保证雾化，因而也无法保证微小型涡轮发动机具有良好的雾化质量。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴，包括设有进油口的喷嘴衬套，喷嘴衬套内支撑设有与其自身形成环形进油腔、轴向燃油窄通道的一体式旋流杆，旋流杆的延伸端设有与其自身形成旋流室的喷嘴帽，旋流杆的延伸端设有双切向入口槽，喷嘴帽上设有喷口，旋流杆上设有与旋流室连通的回油孔。

旋流杆两侧分别设有内流道平面，内流道平面与喷嘴衬套的内壁形成环形进油腔、轴向燃油窄通道。

旋流室为半球形腔体。

喷嘴衬套内从下往上依次设有可拆卸连接的限位套、支承套、弹簧、旋流杆，旋流杆靠近弹簧的部位设有压紧槽，压紧槽与支承套形成压紧空间，弹簧容置在压紧空间内。

旋流杆靠近弹簧的部位设有密封槽，密封槽内设有与喷嘴衬套内壁密封接触的密封胶圈。

喷嘴衬套内设有容置喷嘴帽的容置槽。

喷嘴衬套上设有可拆卸连接的喷嘴外罩，喷嘴外罩上的延伸端设有开口，开口、喷口的竖向中心线一致，喷嘴外罩的两侧分别设有进气口、排气孔。

进气口的直径大于排气孔的直径。

进气口与排气孔的横向中心线一致。

喷嘴衬套上周向分布有与环形进油腔、轴向燃油窄通道连通的进油口，进油口与环形进油腔的横向中心线一致，轴向燃油窄通道设在环形进油腔的上方。

本发明的有益效果如下：

1、在本发明中，因一体式的旋流杆与喷嘴衬套形成环形进油腔、轴向燃油窄通道，回油孔与旋流杆内部空腔形成了燃油回油路，双切向入口槽、旋流室、喷嘴帽上的喷口为旋流喷油路，因此，本发明实现了单一零件拥有燃油进油路、旋流喷油路、回油路的三路油路，且结构紧凑，从而保证了其能在高油压、低油压的情况下都具有良好的雾化质量。

2、在本发明中，一体式的旋流杆的两侧分别设有内流道平面，且该内流道平面与喷嘴衬套形成环形进油腔、轴向燃油窄通道，因而可使其流道横截面积从进口到出口变小近二十倍，稳定了燃油在流路的压力，增强了在旋流室内的切向流速，优化旋流室内的离心旋转的作用，因而增强了喷嘴雾化效果。

3、在本发明中，旋流室为半球形腔体，可加强燃油在旋流室内离心旋转并形成旋流，从而增强了喷嘴的雾化效果。

4、在本发明中，因限位套与喷嘴衬套可拆卸连接，且固定在喷嘴衬套的底部并延伸至喷嘴衬套内，所以限位套可压紧支承套与弹簧，而弹簧反作用力压紧喷嘴帽、旋流杆，使喷嘴帽与旋流杆形成无缝隙旋流室，并使喷嘴衬套顶部与喷嘴帽形成端面密封。

5、在本发明中，喷嘴衬套内设有容置喷嘴帽的容置槽，因此弹簧反作用可将喷嘴帽压紧在容置槽内，使得容置槽与喷嘴帽处于密封状态。

6、在本发明中，冷气体从进气口进入并从喷嘴外罩延伸端开口与排气孔流出，冷气体通过接触喷嘴衬套外壁与喷嘴帽顶部，降低了整个喷嘴的温度，有效保护了喷口，并防止了燃油在喷口结焦，并通过在喷嘴外罩开口的气流与从喷嘴帽喷出的燃油薄膜混合使燃油与空气充分碰撞雾化再进入燃烧室，提高了喷嘴性能；开口、喷口的竖向中心线一致可使冷气体接触喷嘴帽顶部，从而降低喷嘴帽喷口的温度。

7、在本发明中，进气口的直径大于排气孔的直径可使大量的冷气体进入喷嘴外罩内腔，并延长冷气体在喷嘴外罩内腔的滞留的时间，从而降低整个喷嘴的温度。

8、在本发明中，进气口与排气孔的横向中心线一致，提供了冷气循环流通通道，使冷气接触喷嘴衬套外壁及喷嘴帽喷口并能降低其温度，防止燃油结焦以提高喷嘴性能。

9、在本发明中，喷嘴衬套上周向分布有与环形进油腔、轴向燃油窄通道连通的进油口，可保证进入环形进油腔内的进油量，进油口与环形油腔的横向中心线一致可使油顺利进入进油口内，轴向燃油窄通道设在环形进油腔的上方，可稳定燃油在流路的压力，增强旋流室室内的切向流速。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A-A的剖视简图；

图3是图1中B-B的剖视简图；

图4是图1中C的局部放大图；

图5是喷嘴流路的示意图，实心箭头表示燃油走向，空心箭头表示冷气走向；

图6是一体式旋流杆的结构示意图；

图7是喷嘴帽的结构示意图；

图8是喷嘴外罩的结构示意图；

图9是限位套的结构示意图；

图10是本发明在回流燃烧室中的气动示意图；

图11是本发明在回流燃烧室中的气流流场矢量图；

附图标记：11限位套，12支承套，13弹簧，14喷嘴衬套，141进油口，142环形进油腔，143轴向燃油窄通道，144容置槽，15喷嘴外罩，151进气口，152开口，153排气孔，16喷嘴帽，161喷口，17旋流室，18旋流杆，181回油孔，182切向入口槽，183内流道平面，184密封槽，185密封胶圈，186压紧槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1到11所示，本实施例提供一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴，包括设有进油口141的喷嘴衬套14，喷嘴衬套14内支撑设有与其自身形成环形进油腔142、轴向燃油窄通道143的一体式旋流杆18，旋流杆18的延伸端设有与其自身形成旋流室17的喷嘴帽16，旋流杆18的延伸端设有双切向入口槽182，喷嘴帽16上设有喷口161，旋流杆18上设有与旋流室17连通的回油孔181。

本实施例通过拥有燃油进油路、旋流喷油路、回油路的三路油路，且结构紧凑，从而保证了其能在高油压、低油压的情况下都具有良好的雾化质量；其中，进油口141、环形进油腔142、轴向燃油窄通道143为燃油进油路，双切向入口槽182、旋流室17、喷嘴帽16上的喷口161为旋流喷油路，旋流杆18自身内部的空腔与回油孔181为回油路，因旋流杆18内部的空腔为回油路，所以回油路与燃油泵、调节阀配合使部分燃油回流，可用于提高喷嘴在低油压的雾化质量，使整个燃油喷嘴在高油压、低油压的情况下都具有良好的雾化质量。

具体的，一体式旋流杆18为一个空心圆柱腔体，其回油孔181连通其腔体及旋流室17，部分燃油通过回油孔181流进腔体并从限位套11的通孔中排出，实现了单一喷嘴具有进油路、旋流喷油路、回油路的功能。

实施例2

如图1到6所示，在实施例一的基础上，本实施例提供旋流杆18两侧分别设有内流道平面183，内流道平面183与喷嘴衬套14的内壁形成环形进油腔142、轴向燃油窄通道143。

在本实施例中，一体式的旋流杆18的两侧分别设有内流道平面183，且该内流道平面183与喷嘴衬套14形成环形进油腔142、轴向燃油窄通道143，因而可使其流道横截面积从进口到出口变小近二十倍，燃油又经过旋流室17切向入口槽182，其流道横截面积又进一步缩小五倍并带有角度，因而增强了在旋流室17内的切向流速，稳定了燃油在流路的压力，优化了旋流室17内的离心旋转的作用，增强了喷嘴雾化的效果。

具体的，因旋流杆18的两侧分别设有内流道平面183，所以轴向燃油窄通道143为两个，而两个轴向燃油窄通道143可提高流速，增强燃油在旋流室17内的切向流速与燃油在流道压力的稳定，优化旋流室17内的离心旋转的作用，用于增强雾化效果。

实施例3

如图1到7所示，在实施例一的基础上，本实施例提供旋流室17为半球形腔体。

在本实施例中，喷嘴帽16与旋流杆18的延伸端构成旋流室17，而该旋流室17为半球形腔体，也就是喷嘴帽16为半球形；燃油依次从进油口141、环形进油腔142、轴向燃油窄通道143、切向入口槽182进入半球形腔体后，可在旋流室17内离心旋转并形成旋流，并以此来增强喷嘴的雾化效果。

实施例4

如图1到9所示，在实施例一的基础上，本实施例提供喷嘴衬套14内从下往上依次设有可拆卸连接的限位套11、支承套12、弹簧13、旋流杆18，旋流杆18靠近弹簧13的部位设有压紧槽186，压紧槽186与支承套12形成压紧空间，弹簧13容置在压紧空间内。

进一步的，旋流杆18靠近弹簧13的部位设有密封槽184，密封槽184内设有与喷嘴衬套14内壁密封接触的密封胶圈185。

进一步的，喷嘴衬套14内设有容置喷嘴帽16的容置槽144。

在本实施例中，因限位套11固定在喷嘴衬套14的底部并延伸至喷嘴衬套14内，所以限位套11可压紧支承套12与弹簧13，而弹簧13反作用力压紧喷嘴帽16、旋流杆18，使喷嘴帽16与旋流杆18形成无缝隙旋流室17，并使喷嘴衬套14顶部与喷嘴帽16形成端面密封；将弹簧13容置在压紧空间内，可避免弹簧13受力发生移动并变形；喷嘴衬套14内设有容置喷嘴帽16的容置槽144，因此弹簧13反作用可将喷嘴帽16压紧在容置槽144内，使得容置槽144与喷嘴帽16处于密封状态；密封胶圈185可避免了燃油外泄的情况。

具体的，限位套11通过多个均匀分布的高温合金螺钉连接在喷嘴衬套14的底部，且限位套11的延伸端延伸至喷嘴衬套14内部；其中均布的高温合金螺钉可使喷嘴衬套14受力更均匀，并使个部件压紧，通过高温合金螺钉连接，可使连接处能耐燃烧室产生的高温并易于零件拆卸维修。

实施例5

如图1到11所示，在实施例一的基础上，本实施例提供喷嘴衬套14上设有可拆卸连接的喷嘴外罩15，喷嘴外罩15上的延伸端设有开口152，开口152、喷口161的竖向中心线一致，喷嘴外罩15的两侧分别设有进气口151、排气孔153。

进一步的，进气口151的直径大于排气孔153的直径。

进一步的，进气口151与排气孔153的横向中心线一致。

本实施例中，喷嘴外罩15提供冷气循环流通通道，使冷气接触喷嘴衬套14的延伸端与外壁，从而降低喷嘴温度，防止燃油结焦以提高喷嘴性能；其中，冷气体从进气口151进入并从喷嘴外罩15延伸端开口152与排气孔153流出，冷气体通过接触喷嘴衬套14外壁与喷嘴帽16顶部，降低了整个喷嘴的温度，有效保护了喷口161，并防止了燃油在喷口161结焦，并通过在喷嘴外罩15开口152的气流与从喷嘴帽16喷出的燃油薄膜混合使燃油与空气充分碰撞雾化再进入燃烧室，提高了喷嘴性能；开口152、喷口161的竖向中心线一致可使冷气体接触喷嘴帽16顶部，从而降低喷嘴帽16喷口161的温度；进气口151的直径大于排气孔153的直径可使大量的冷气体进入喷嘴外罩15内腔，并延长冷气体在喷嘴外罩15内腔的滞留的时间，从而降低整个喷嘴的温度；进气口151与排气孔153的横向中心线一致，提供了冷气循环流通通道，使冷气接触喷嘴衬套14外壁及喷嘴帽16喷口161并能降低其温度，防止燃油结焦以提高喷嘴性能。

具体的，喷嘴衬套14通过M3螺钉连接有喷嘴外罩15。

具体的，通过回流燃烧室的进气孔进入冷空气，该冷空气从喷嘴外罩15的进气孔进入喷嘴外罩15内。

实施例6

如图1到5所示，在实施例一的基础上，本实施例提供喷嘴衬套14上周向分布有与环形进油腔142、轴向燃油窄通道143连通的进油口141，进油口141与环形进油腔142的横向中心线一致，轴向燃油窄通道143设在环形进油腔142的上方。

在本实施例中，喷嘴衬套14上周向分布有与环形进油腔142、轴向燃油窄通道143连通的进油口141，可保证进入环形进油腔142内的进油量，进油口141与环形油腔的横向中心线一致可使油顺利进入进油口141内，轴向燃油窄通道143设在环形进油腔142的上方，可稳定燃油在流路的压力，增强旋流室17室内的切向流速。

Claims (7)

1.一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴，包括设有进油口(141)的喷嘴衬套(14)，其特征在于：所述喷嘴衬套(14)内支撑设有与其自身形成环形进油腔(142)、轴向燃油窄通道(143)的一体式旋流杆(18)，所述旋流杆(18)的延伸端设有与其自身形成旋流室(17)的喷嘴帽(16)，所述旋流杆(18)的延伸端设有双切向入口槽(182)，所述喷嘴帽(16)上设有喷口(161)，所述旋流杆(18)上设有与旋流室(17)连通的回油孔(181)，旋流杆(18)两侧分别设有内流道平面(183)，所述内流道平面(183)与喷嘴衬套(14)的内壁形成环形进油腔(142)、轴向燃油窄通道(143)，所述旋流室(17)为半球形腔体，所述喷嘴衬套(14)内从下往上依次设有可拆卸连接的限位套(11)、支承套(12)、弹簧(13)、旋流杆(18)，所述旋流杆(18)靠近弹簧(13)的部位设有压紧槽(186)，所述压紧槽(186)与支承套(12)形成压紧空间，所述弹簧(13)容置在压紧空间内。

2.根据权利要求1所述的一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴，其特征在于，所述旋流杆(18)靠近弹簧(13)的部位设有密封槽(184)，所述密封槽(184)内设有与喷嘴衬套(14)内壁密封接触的密封胶圈(185)。

3.根据权利要求1所述的一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴，其特征在于，所述喷嘴衬套(14)内设有容置喷嘴帽(16)的容置槽(144)。

4.根据权利要求1所述的一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴，其特征在于，所述喷嘴衬套(14)上设有可拆卸连接的喷嘴外罩(15)，所述喷嘴外罩(15)上的延伸端设有开口(152)，所述开口(152)、喷口(161)的竖向中心线一致，所述喷嘴外罩(15)的两侧分别设有进气口(151)、排气孔(153)。

5.根据权利要求4所述的一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴，其特征在于，所述进气口(151)的直径大于排气孔(153)的直径。

6.根据权利要求4所述的一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴，其特征在于，所述进气口(151)与排气孔(153)的横向中心线一致。

7.根据权利要求1所述的一种回流燃烧室用带气动的离心回流式燃油喷嘴，其特征在于，所述喷嘴衬套(14)上周向分布有与环形进油腔(142)、轴向燃油窄通道(143)连通的进油口(141)，所述进油口(141)与环形进油腔(142)的横向中心线一致，所述轴向燃油窄通道(143)设在环形进油腔(142)的上方。

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