[發明專利]一種大流量寬裕度燃料噴嘴組件

有效

• 申請號: 201710655736.6
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107490021B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 王掩剛;連波;趙征;是介;柴夢閣;唐杰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 華金

本發明涉及一種大流量寬裕度燃料噴嘴組件，包括噴嘴、套管、噴油桿、環形電磁鐵和彈簧；套管為兩端開口的空腔柱狀體，噴嘴位于套管中，與套管內壁間隙配合；噴油桿為一端開口一端封閉的空腔柱狀體，開口端插入套管中且為間隙配合；噴嘴的噴口位于噴油桿空腔內，噴嘴底部與外部節流活門連接；噴油桿伸出套管的桿體側壁上開有出油槽，出油槽呈螺旋狀分布；環形電磁鐵與套管通過滑槽連接，環形電磁鐵和套管之間設有彈簧；燃油通過外部節流活門，經過噴嘴上的進油孔進入噴嘴內部后旋轉進入噴油桿內部；根據所需供油量大小，外部控制設備控制環形電磁鐵中電流大小，從而帶動套管沿軸線軸向運動，控制出油量。

技術領域

本發明屬于航空發動機燃油噴嘴領域，特別涉及一種大流量寬裕度燃料噴嘴組件。

背景技術

燃油噴嘴對航空發動機燃燒室工作性能具有重要影響。燃油進入燃燒室后，在燃油噴嘴的作用下實現霧化，霧化程度越高，燃油的蒸發表面積越大，形成混氣速度越快，從而加快了燃燒速度，提高燃燒效率。此外，對航空發動機而言，一方面，需滿足不同工況條件下對燃油流量的不同需求，另外一方面，必須在保證燃燒室綜合性能的同時，最大限度縮短其結構尺寸，這就要求在有限的空間內使燃油在寬流量范圍內充分霧化。

現有技術中航空發動機應用的燃油噴嘴多為離心噴嘴，霧化能耗小，運行可靠，但由于燃油粘性大，摩擦阻力造成較大的壓力損失，因此離心噴嘴所需供油壓力較大，霧化質量不高且工作范圍受限。發明專利CN201621401860.7提出的焊接結構式燃油噴嘴，在一定程度上克服傳統霧化噴嘴噴霧錐角隨燃油流量增大而減小的缺點，但其所能允許的燃油流量范圍較小，無法滿足燃燒室不同工況條件下對燃油流量的要求。在中國專利CN201710017854.4公開的一種燃油噴嘴，雖然通過預混燃氣與空氣的方式有效降低有害氣體的排放，但其結構較為復雜，體積偏大，不宜在航空發動機中進行使用。

發明內容

本發明解決的技術問題是：為提高燃油噴嘴噴油量的調節范圍，本發明提供一種大流量寬裕度燃料噴油裝置。

本發明的技術方案是：一種大流量寬裕度燃料噴嘴組件，包括噴嘴12、套管8、噴油桿5、環形電磁鐵5和彈簧4；所述噴嘴12為單油路離心噴嘴，沿噴嘴12軸線周向均布四個進油孔13；套管8為兩端開口的空腔柱狀體，噴嘴12位于套管8中，與套管8內壁間隙配合；噴油桿6為一端開口一端封閉的空腔柱狀體，開口端插入套管8中且為間隙配合；噴嘴12的噴口7位于噴油桿6空腔內，噴嘴12底部與外部節流活門連接；噴油桿6伸出套管的桿體側壁上開有出油槽11，出油槽11呈螺旋狀分布；環形電磁鐵5與套管8固連，環形電磁鐵5和套管8之間設有彈簧4；燃油通過外部節流活門，經過噴嘴12上的進油孔13進入噴嘴12內部后旋轉進入噴油桿6內部；根據所需供油量大小，外部控制設備控制環形電磁鐵5中電流大小，從而帶動套管沿軸線軸向運動，控制出油量。

本發明的進一步技術方案是：從噴油桿6開口端至封閉端方向，出油槽11的寬度依次增大。

本發明的進一步技術方案是：所述通孔軸線與噴嘴軸線夾角為60度—80度。

發明效果

本發明的技術效果在于：

(1)燃油通過螺旋槽射出后與旋流器的空氣剪切實現霧化，由于兩者速度方向呈鈍角，剪切充分，經計算，液滴直徑在20μm～200μm之間變化，油滴霧化效果良好。

(2)螺旋槽的寬度從尾部到端部逐漸增大，通過調節套管的位置可以調節燃油流量的范圍，操作簡單且調節范圍較大。當油量最大時，靠近尾部的螺旋槽中射出的燃油由于螺旋槽寬度較窄，速度較大，所能達到的徑向距離也較大；相反，靠近端部的螺旋槽中射出的燃油由于螺旋槽寬度較寬，速度較小，所能達到的徑向距離也較小。因此，整體來看，燃油霧化后所能覆蓋的體積較大，流量密度分布更為均勻，可以將燃油顆粒合理地分布到燃燒室的相應區域，并與氣流實現良好的混合與燃燒，在保證燃燒室綜合性能的同時，盡可能地縮短其結構長度。