[發明專利]一種帶噴嘴的燃油總管流量綜合試驗裝置

在審

• 申請號: 202210619551.0
• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN115127790A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 姜磊;姜向禹;胡宏斌;王博涵
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M15/14
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 張卓

本申請提供了一種帶噴嘴的燃油總管流量綜合試驗裝置，包括供油系統、基座及設置在基座上的單噴嘴流量特性測量模塊、霧化錐角測量模塊和帶總管的噴嘴流量特性測量模塊，供油系統為各個測量模塊供油，單噴嘴流量特性測量模塊包括霧化室和排風系統，霧化室頂部開口，霧化室底部與排風系統連接；霧化錐角測量模塊包括容腔、量角器和錐角測量規，容腔底部設有漏油口，量角器設置于容腔前面板上，錐角測量規安裝于量角器上；帶總管的噴嘴流量特性測量模塊包括安裝座、燃油收集杯、輸油管路和量具，燃油收集杯與安裝座活動連接，燃油收集杯底部與輸油管路一端連接，輸油管路另一端與量具連接。本申請提高了試驗臺綜合性和試驗精度。

技術領域

本申請涉及燃油噴嘴試驗技術領域，尤其涉及一種帶噴嘴的燃油總管流量綜合試驗裝置。

背景技術

航空發動機和艦船燃氣輪機燃燒系統的關鍵部件之一是燃油噴嘴，燃油噴嘴的作用是將燃油霧化(或汽化)，加速混合氣形成，保證穩定燃燒和提高燃燒效率。航空發動機上采用的燃油噴嘴有離心噴嘴、氣動(空氣輔助霧化)噴嘴、蒸發噴嘴(又稱蒸發管)和甩油盤式噴嘴等。

燃油在油壓作用下沿切線方向孔進入噴嘴內腔，噴嘴內腔設有旋流芯，其上的旋流槽使燃油高速旋轉，然后從直徑很微小的噴口噴出，在離心力作用下霧化，形成旋轉的圓錐油霧層，與來自渦流器的旋轉氣流相撞、混合，形成油氣混合氣。在噴嘴噴油口面積不變的條件下，噴嘴出油量與供油壓力的平方根成正比。目前燃油泵的最高壓力約為10MPa，若保證燃油霧化的最低壓力400kPa，則噴嘴允許的最大供油量約為最小供油量的5倍。然而，發動機在各種飛行條件和工作狀態下，需用油量的變化范圍比上述范圍大得多。例如以低空最大速度飛行(或起飛時)，其供油量約等于在高空以最小速度飛行時的10-20倍；如果把起動點火狀態也估計在內，則供油量的變化可達40-50倍之多。因此，單油路離心噴嘴不能滿足要求，在航空發動機及艦船燃機上廣泛采用雙油路離心噴嘴。雙油路離心噴嘴的使用增加了噴嘴內部結構的復雜性，由于燃油噴嘴性能的好壞直接影響著發動機燃燒室的燃燒效率、渦輪入口溫度分布、單位功率油耗以及排氣污染物水平(如CO、NOx)等指標，因此在燃油噴嘴的加工制造和運行維護工作中，燃油噴嘴的流量、霧化錐角、分布不均勻度以及霧化粒徑的檢查和測試至關重要。

由于目前的航空發動機及航改型燃氣輪機燃燒室多為環形結構，其頭部布置有多個燃燒噴嘴，通過燃油總管為這些燃油噴嘴供油，因此單個噴嘴的流量特性滿足一定指標還是不夠的，需要考核帶總管的燃油噴嘴流量一致性，如果帶總管的燃油噴嘴流量一致性差，則導致燃燒室出口溫度場不均勻，進而降低渦輪壽命。因此，亟需開發一種燃油噴嘴流量及霧化特性綜合試驗裝置，既能進行單個噴嘴流量特性、霧化錐角的測量，又能滿足帶總管的燃油噴嘴流量一致性試驗需求。然而，縱觀目前的燃油噴嘴試驗臺，存在以下一種或幾種不足：

1)相當一部分承擔航空燃油噴嘴加工的工廠還在使用上世紀的老式流量測量試驗臺，往往都是低端的、敞開式的，試驗精度低，沒有封閉，航空煤油易蒸發到空氣中污染環境，對操作人員的身體健康也造成危害。

2)綜合性較差，大部分實驗臺只能進行單一項目的試驗，無法將單個燃油噴嘴性能測試與帶總管的燃油噴嘴流量一致性測試集中在一個綜合試驗臺上進行。

3)適用范圍窄，帶總管的燃油噴嘴流量測試試驗臺多為固定式結構，也就是說，一個噴嘴對應一個收集燃油的容器，但這些容器與試驗臺底座之間多為固定結構，因此只能適用于某一種尺寸的燃油總管；當燃油總管尺寸改變時，就需要設計加工新的試驗臺，試驗臺的分開、重復建設對資源造成了浪費。

因此，亟需設計研發一套新型的燃油噴嘴綜合試驗臺，既能夠滿足單個燃油噴嘴性能測試與帶總管的燃油噴嘴流量一致性測試需求，又能實現結構上的靈活多變，可以適用于不同尺寸的燃油總管。

發明內容

有鑒于此，本申請實施例提供一種帶噴嘴的燃油總管流量綜合試驗裝置，至少部分解決現有技術中存在的燃油噴嘴試驗綜合性差，適用范圍窄的的問題。