燃烧室燃油喷嘴装置的制作方法

本发明涉及航空领域，特别涉及一种燃烧室燃油喷嘴装置。

背景技术：

在现有技术中，随着环境破坏局面的日益严峻，对民用航空发动机降低污染排放的要求也越来越高。目前采用的caep6(committeeonaviationenvironmentalprotection)标准对污染排放物的规定已经非常严格，特别是针对氮氧化合物(nox)污染的排放要求。然而，最新的caep8标准提出了将氮氧化合物(nox)的排放在caep6的排放标准上降低15％，随着航空业的迅猛发展和人们环保意识的不断提高，未来对燃气轮机燃烧室污染排放会提出更高的要求。

燃烧室作为航空发动机的核心热端部件，是低污染技术的主要实施者，必须满足日益严格的航空发动机污染排放标准。低排放的头部组织燃烧是燃烧室在研发过程中的关键技术之一。

目前，国内外的先进低污染燃烧技术大多采用分级燃烧的理念，也就是将燃烧室分为几个燃烧区，通过控制各区的燃油和空气供给来控制各区油气比，以使得燃烧室在所有工况下都能够保持较低的污染排放水平，并且保证燃烧室能够在宽广的范围内稳定工作。

现有的先进低排放燃烧组织技术主要包括贫油预混预蒸发(lpp)燃烧技术，最典型的贫油预混预蒸发(lpp)燃烧技术是美国通用电气ge公司的taps燃烧室。taps燃烧室的核心为1个中心扩散火焰稳焰的预燃级和同心外旋流器预混燃烧的主燃级构成。中心预燃级采用扩散燃烧方式，有利于起动和火焰稳定。主燃级采用预混燃烧模式，燃油喷入主燃级旋转空气中，混合后再进入燃烧区参与燃烧，以降低氮氧化合物nox的排放。预燃级与主燃级流场的混合情况，将影响到氮氧化合物nox降低的程度。

任何先进的低污染燃烧室，其关键技术就是降低nox、co、uhc(未燃碳氢化合物)和冒烟的燃烧技术，核心问题是降低燃烧区的温度，同时使燃烧 区温度场均匀，而主燃区的均匀性又主要取决于燃油雾化和油气掺混的均匀性。

根据上述描述，现有技术中不管ge公司taps燃烧室的主燃级喷嘴还是国内各高校研制的分级燃烧室主燃级喷嘴都采用简单的单点直喷形式，直射式喷嘴的特点是结构简单，但是雾化效果并不理想。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中燃烧室燃油喷嘴的雾化效果不理想，且加工极易报废的缺陷，提供一种燃烧室燃油喷嘴装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种燃烧室燃油喷嘴装置，其特点在于，所述燃烧室燃油喷嘴装置包括喷嘴杆部和燃油喷嘴壳体，所述喷嘴杆部内设有主燃级油路和预燃级油路；

所述预燃级油路的一端连接至所述燃油喷嘴壳体内，且在所述预燃级油路的一端安装有预燃级喷嘴，用于将所述预燃级油路中的燃油喷出至燃烧室；

所述主燃级油路的一端环布在所述燃油喷嘴壳体的外周，且设置有若干单独加工的主燃级喷嘴，用于将所述主燃级油路中的燃油旋转地喷出；

所述燃油喷嘴壳体与主涡流器连接，位于所述主燃级喷嘴和所述预燃级喷嘴的出口端。

较佳地，所述主燃级油路采用主燃级油管形成，且在所述主燃级油管的外部设有第一空气套。

较佳地，所述预燃级油路采用预燃级油管形成，且在所述预燃级油管的外部设有第二空气套。

较佳地，所述主燃级喷嘴包括底座和圆柱形主体，所述圆柱形主体固定在所述底座上，所述圆柱形主体的内部为一主燃级喷嘴燃油腔，所述圆柱形主体的外环面上设有多个进油孔，燃油通过所述进油孔进入所述主燃级喷嘴燃油腔，所述圆柱形主体的上端面开设有主燃级喷口，使得燃油由所述主燃级喷口喷出。

较佳地，所述进油孔为斜切式开孔。

较佳地，所述主燃级喷嘴焊接在所述燃油喷嘴壳体上。

较佳地，所述主燃级油路与所述主燃级喷嘴之间设置有集油环。

较佳地，所述主燃级油路的另一端设置有主燃级进油接嘴，所述预燃级油 路的另一端设置有预燃级进油接嘴。

较佳地，所述喷嘴杆部上还设置有喷嘴安装盖，所述燃烧室燃油喷嘴装置通过所述喷嘴安装盖安装至燃烧室机匣上。

较佳地，所述主涡流器设有若干涡流器叶片，所述涡流器叶片环绕于所述主燃级喷嘴的周围，用于将进入的空气旋转起来。

本发明的积极进步效果在于：

本发明燃烧室燃油喷嘴装置对燃烧室的燃油喷嘴结构进行了创新，将主燃级喷嘴单独加工，而后焊接至燃油喷嘴壳体上。此处的主燃级喷嘴采用圆柱形外观，结构简单小巧，更换方便，从而提高了整个燃油喷嘴的合格率，大大降低了加工成本，缩短了加工周期。

另外，在单独加工的主燃级喷嘴基础上，调整主燃级喷嘴喷油方式，使主燃级喷嘴由直射式转变为离心式，从而增强燃油的破碎，加强雾化效果，促进主燃区燃油和空气的掺混，最终降低燃烧室的污染排放。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本发明燃烧室燃油喷嘴装置的结构示意图。

图2为图1中沿a-a线剖开的剖视图。

图3为图2中b部分的放大图。

图4为本发明燃烧室燃油喷嘴装置中不含主燃级喷嘴的结构示意图。

图5为图4中c部分的放大图。

图6为本发明燃烧室燃油喷嘴装置中主燃级喷嘴的立体图。

图7为本发明燃烧室燃油喷嘴装置中主燃级喷嘴的主视图。

图8为图7中沿d-d线剖开的剖视图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选 实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

图1为本发明燃烧室燃油喷嘴装置的结构示意图。图2为图1中沿a-a线剖开的剖视图。图3为图2中b部分的放大图。图4为本发明燃烧室燃油喷嘴装置中不含主燃级喷嘴的结构示意图。图5为图4中c部分的放大图。图6为本发明燃烧室燃油喷嘴装置中主燃级喷嘴的立体图。图7为本发明燃烧室燃油喷嘴装置中主燃级喷嘴的主视图。图8为图7中沿d-d线剖开的剖视图。

如图1至图8所示，本发明的一个实施例中公开了一种燃烧室燃油喷嘴装置10，其包括喷嘴杆部11和燃油喷嘴壳体12，在喷嘴杆部11内设有主燃级油路14和预燃级油路13。其中，预燃级油路13的一端连接至燃油喷嘴壳体12内，且在预燃级油路13的一端安装有预燃级喷嘴15，用于将预燃级油路13中的燃油喷出至燃烧室。主燃级油路14的一端环布在燃油喷嘴壳体12的外周，且设置有若干单独加工的主燃级喷嘴16，用于将主燃级油路14中的燃油旋转地喷出，将燃油喷嘴壳体12与主涡流器20连接，位于主燃级喷嘴14和预燃级喷嘴13的出口端。

优选地，主燃级油路14采用主燃级油管141形成，且在主燃级油管141的外部设置第一空气套142。预燃级油路13采用预燃级油管131形成，且在预燃级油管131的外部设有第二空气套132。在主燃级油管141的末端开设有若干安装孔145，再将单独加工的主燃级喷嘴16安装固定至对应的安装孔145内。

特别地，主燃级喷嘴16包括底座161和圆柱形主体162，圆柱形主体162固定在底座161上。圆柱形主体162的内部为一主燃级喷嘴燃油腔165。在圆柱形主体162的外环面上设置多个进油孔163，从而使得燃油通过进油孔163进入主燃级喷嘴燃油腔165。同时在圆柱形主体162的上端面开设有主燃级喷口164，使得燃油由主燃级喷口164喷出。同时，在主燃级油路141与主燃级喷嘴16之间设置有集油环143。

特别地，这里设置的进油孔163优选为斜切式开孔。主燃级喷嘴14优选为焊接在燃油喷嘴壳体12上。由于主涡流器20设有若干涡流器叶片21，且涡流 器叶片21环绕于主燃级喷嘴16的周围，可以有效地将进入的空气旋转起来，以便于与喷出来的燃油更好的掺混。这样多个单独加工的离心式主燃级喷嘴16均匀分布在预燃级喷嘴13出口端的一周，用于将主燃级燃油旋转的喷出，从而产生更好的雾化效果，以便与从主涡流器出来的旋转空气掺混更均匀。

另外，在主燃级油路14的另一端设置有主燃级进油接嘴144，在预燃级油路13的另一端设置有预燃级进油接嘴133。

进一步地，在喷嘴杆部11上还设置有喷嘴安装盖17，燃烧室燃油喷嘴装置10通过喷嘴安装盖17安装至燃烧室的机匣上。例如，在喷嘴安装盖17上开设若干个螺栓孔171，通螺栓孔171将整个燃烧室燃油喷嘴装置10安装至燃烧室的机匣上。

根据图2所示，本发明燃烧室燃油喷嘴装置的工作原理为：燃油从预燃级进油接嘴133和主燃级进油接嘴144分别进入到预燃级油路13和主燃级油路14。预燃级油路13和主燃级油路14分别位于预燃级油管131和主燃级油管141内部，预燃级油管131和主燃级油管141外部设置的第二空气套132和第一空气套142分别用于对预燃级油管131和主燃级油管141内的燃油进行热防护，防止燃油过热而结焦。预燃级油路13中的燃油最终通过预燃级喷嘴15上的喷口151喷出燃烧室。主燃级油路14内的燃油先进入到燃油喷嘴下端的集油环143内，再进入单独加工后焊接于燃油喷嘴壳体上的离心式主燃级喷嘴16内。这样，主燃级喷嘴16的进油孔163采用多个斜切孔，可以使得燃油在主燃级喷嘴16的燃油腔165内产生旋转流动。因此，通过主燃级喷口164喷出的燃油雾化方式为离心式雾化。这种方式相比常规的直射式喷油方式，离心式雾化雾化颗粒直径更小，雾化张角更大，与通过涡流器叶片21进入的旋转空气掺混得更均匀。

综上所述，本发明燃烧室燃油喷嘴装置在喷嘴内设置主、预燃级两路燃油，预燃级燃油通过预燃级喷嘴喷出，预燃级采用常规的扩散燃烧。主燃级燃油通过主燃级喷嘴喷出，主燃级喷嘴不通过常规的在喷嘴壳体上直接开喷口实现，而是单独加工一个圆柱形小喷嘴壳体。小喷嘴壳体上研磨主燃级喷口，再将加工后的小喷嘴壳体焊接至燃油喷嘴壳体处，从而降低燃油喷嘴整个组件的报废率。

本发明在主燃级喷嘴单独加工的基础上，对主燃级喷嘴内部结构进行调整，将主燃级喷嘴的进油孔调整为斜切孔，燃油在喷嘴内产生旋转，使主燃级喷嘴 内燃油喷射方式由直射式转变为离心式，从而加强主燃级喷嘴雾化效果。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。