[發明專利]一種具有冷卻結構的葉片噴射低排放燃燒室頭部

有效

• 申請號: 201710838822.0
• 申請日: 2017-09-18
• 公開（公告）號: CN107741030B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 林宇震;王志超;張弛;王建臣;龔全鑫
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28;F23R3/34
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種具有冷卻結構的葉片噴射低排放燃燒室頭部，其特征在于：采用了中心分級的燃燒組織方式、葉片噴射燃油和并排三油路的結構，主要由油桿（1）、頭部主體（2）、主燃級葉片（3）、主燃級葉片套筒（4）、級間段（5）、預燃級一級旋流器（6）、預燃級二級旋流器（7）、文氏管（8）、預燃級套筒（9）、預燃級雙油路離心噴嘴（10）構成，其中油桿（1）和頭部主體（2）由3D打印一體成型，其中頭部主體（2）包括頭部主體前端（11）和頭部主體后端（12），主燃級葉片（3）和頭部主體（2）一起3D打印完成，每個葉片軸向位置上都開有主燃級油孔，用于噴射燃油，與空氣進行摻混，主燃級葉片套筒（4）套在主燃級葉片（3）外并進行焊接，級間段（5）用于隔離預燃級和主燃級火焰，級間段（5）的外徑具有螺紋，和頭部主體（2）進行螺紋連接；級間段（5）的內徑也具有螺紋，與預燃級套筒（9）進行連接，預燃級一級旋流器（6）和預燃級二級旋流器（7）為徑向開槽進氣式旋流器，兩者與文氏管（8）焊接在一起，且預燃級二級旋流器（7）與預燃級套筒（9）進行焊接，從而形成預燃級整體，再與級間段（5）、頭部主體前端（11）進行螺紋連接，構成整個頭部。

2.根據權利要求1所述的一種具有冷卻結構的葉片噴射低排放燃燒室頭部，其特征在于：所述的油桿（1）和頭部主體（2）兩者整體內部擁有并排式三油路，其中主燃級油路（13）有效流通面積在10mm2—80mm2之間，主燃級油從油桿（1）進入頭部主體（2），并在頭部主體前端（11）中沿周向轉一圈后，進入每個葉片，再由每個葉片上小孔噴出，預燃級雙油路包括預燃級主油路（14）和預燃級副油路（15），兩者分布于主燃級油路兩側，起到熱防護作用，其中預燃級主油路（14）有效流通面積在5mm2—50 mm2之間，預燃級副油路（15）有效流通面積在1mm2—30 mm2之間，預燃級的雙路油流經油桿（1）進入頭部主體（2），在頭部主體前端（11）中圍繞主燃級油路（13）在周向上轉一圈后，進入頭部主體后端（12）并進入預燃級雙油路離心噴嘴（10），進行噴射。

3.根據權利要求1所述的一種具有冷卻結構的葉片噴射低排放燃燒室頭部，其特征在于：所述的頭部主體（2）中，包含1個或多個隔熱容腔（16），對油路起到熱防護的作用。

4. 根據權利要求1所述的一種具有冷卻結構的葉片噴射低排放燃燒室頭部，其特征在于：所述的主燃級葉片（3），葉片個數為12—36個，角度為15°—60°，葉片厚度為0.8—2mm，旋流數為0.5—1.2，在每個葉片的軸向方向上開有噴油孔，油孔直徑為0.2—1.5mm，總流量數為60—180 kg/(hr*Mpa^0.5)，能夠使燃油和空氣進行充分摻混，降低污染物的排放。

5. 根據權利要求1所述的一種具有冷卻結構的葉片噴射低排放燃燒室頭部，其特征在于：所述的預燃級雙油路離心噴嘴（10），通過螺紋連接于頭部主體（2）中心，并與文氏管（8）配合，達到良好的霧化、燃燒效果，預燃級雙油路離心噴嘴（10）的小油路噴嘴，流量數為5—30 kg/(hr*Mpa^0.5)，大油路噴嘴流量數為10—100 kg/(hr*Mpa^0.5)，預燃級雙油路離心噴嘴（10）噴出油霧張角為30°—120°，文氏管（8）出口張角為20°—70°。

6.根據權利要求1所述的一種具有冷卻結構的葉片噴射低排放燃燒室頭部，其特征在于：預燃級套筒（9）的出口張角為10°—60°，其張角與文氏管（8）張角進行匹配設計，使預燃級油霧狀態較好，預燃級火焰達到穩定高效燃燒。

7.根據權利要求1所述的一種具有冷卻結構的葉片噴射低排放燃燒室頭部，其特征在于：預燃級一級旋流器（6）旋流數為0.3—1.2，預燃級二級旋流器（7）旋流數為0.2-1.2，兩者同旋或者反旋。

8.根據權利要求1所述的一種具有冷卻結構的葉片噴射低排放燃燒室頭部，其特征在于：預燃級一級旋流器（6）與預燃級二級旋流器（7）的有效面積之比在1：8—9：1之間，預燃級總體有效面積與主燃機有效面積之比位于1：4—1：10之間。

9.根據權利要求1所述的一種具有冷卻結構的葉片噴射低排放燃燒室頭部，其特征在于：級間段（5）軸向上開有冷卻孔，數目為10—36個，孔徑為0.5—2mm；在徑向方向上開有氣動導流孔，數目為10—36個，孔徑為0.1—2mm，能夠和預燃級套筒（9）外徑進行匹配，對級間段回流區進行影響，從而起到穩定火焰的作用。