[發明專利]可變噴口面積的離心式噴嘴

有效

• 申請號: 201810394543.4
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN110410822B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 徐興亞;鄒鵬飛;毛榮海
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 喻學兵

本發明的一個目的是提供可變噴口面積的離心式噴嘴，在不同油壓下有不同噴嘴出口面積。其中噴嘴殼體具有軸向長度，在軸向長度上具有進油側的第一開放端以及位于出油側的第二開放端，貫穿所述第一開放端和所述第二開放端的燃油腔，并且在軸身上向外凸出設置有進燃油用的管道，所述燃油腔在出油側具有內徑漸擴部；端蓋可拆卸連接噴嘴殼體的第一開放端；柱體在所述燃油腔中可移動設置，與所述燃油腔之間的間隙形成供燃油通過的燃油通道，一端具有外徑漸擴部，與所述內徑漸擴部相對，另一端與端蓋相對并間隔開；彈性件連接所述端蓋和所述柱體；軸向旋流葉片設置在柱體和噴嘴殼體之間的所述燃油通道。

技術領域

本發明涉及發動機燃燒室，尤其涉及發動機燃燒室用燃油噴嘴。

背景技術

液體燃料的燃燒，必須先蒸發成油氣，再以氣態進行燃燒反應。液體燃料的霧化和蒸發對燃氣輪機燃燒室是一個至關重要的過程，而霧化又是蒸發的基礎。航空燃氣輪機的燃油霧化一般采用燃油噴嘴來實現。目前在航空燃氣輪機上使用最廣泛的壓力型霧化噴嘴為離心式噴嘴。離心式噴嘴中，燃油在油壓驅動下通過噴嘴內的旋流孔或旋流槽，使燃油以旋轉液膜的形式噴出噴口。液膜靠離心力作用成錐形散開，增大了出口霧化錐角，增加了與空氣相互作用的面積，改善了霧化粒徑。但對航空發動機來說，不同工況下的供油流量變化懸殊，這時僅靠簡單的單油路噴嘴用改變供油壓力來改變供油量已遠不能滿足要求。例如，發動機的最大和最小供油量往往相差20倍以上，供油壓差就相差400倍。

常用的解決方法就是在一個噴嘴上重疊地裝兩個噴口，由兩股油路分別供油，一般稱之為主副油路。CFM56系列發動機和GE90的燃油噴嘴均為雙油路離心噴嘴。其中，小狀態下，副油路負責供油，隨著供油壓力增大，副油路油量也逐漸增大。當油壓達到一定時，主油路開始供油，此時，主副油路同時開始供油。

然而，發明人認識到，首先雙油路離心噴嘴本身結構較單油路離心噴嘴復雜，如圖1所示。圖1中示出了主、副油路噴口22、24，產生旋流的軸向旋流葉片26、25，殼體21、23。復雜的雙油路結構會使得噴嘴加工困難且重量加大。

同時，根據流量的需求，傳統發動機燃燒室雙油路離心噴嘴采用單向閥(checkvalve)與計量閥(metering valve)結合的結構。具體的方法為，在副油路上游處，安裝單向閥，閥門是否開啟由油壓決定。在主油路上游處，安裝計量閥，燃油在計量閥內，通過一個變節流面積的節流活門，從而使得在使用同一燃油總管燃油的情況下，不同工況的主、副燃油能夠得到不同的分配比例。對于雙油路離心噴嘴來說，為了使不同工況下主、副油路的油量分配比例不同，需要安裝額外的單向閥與計量閥，增加了控制系統的難度與發動機重量。

發明內容

本發明的一個目的是提供可變噴口面積的離心式噴嘴，在不同油壓下有不同噴嘴出口面積。

根據本發明的可變噴口面積的離心式噴嘴，其包括噴嘴殼體、端蓋、柱體、彈性件以及軸向旋流葉片，其中噴嘴殼體具有軸向長度，在軸向長度上具有進油側的第一開放端以及位于出油側的第二開放端，貫穿所述第一開放端和所述第二開放端的燃油腔，并且在軸身上向外凸出設置有進燃油用的管道，所述燃油腔在出油側具有內徑漸擴部；端蓋可拆卸連接噴嘴殼體的第一開放端；柱體在所述燃油腔中可移動設置，與所述燃油腔之間的間隙形成供燃油通過的燃油通道，一端具有外徑漸擴部，與所述內徑漸擴部相對，另一端與端蓋相對并間隔開；彈性件連接所述端蓋和所述柱體；軸向旋流葉片設置在柱體和噴嘴殼體之間的所述燃油通道。

在一個或多個實施方式中，所述柱體的所述外徑漸擴部為錐體，錐體母線為內凹曲線。

在一個或多個實施方式中，所述燃油腔的所述內徑漸擴部縱向截面呈直線狀外擴。

在一個或多個實施方式中，所述柱體的所述外徑漸擴部部分伸出所述噴嘴殼體的所述第二開放端。

在一個或多個實施方式中，所述進燃油用管道與所述燃油腔的軸線成夾角。

在一個或多個實施方式中，所述噴嘴殼體為圓筒狀。