一种出口气流强度可连续调节的旋流器的制作方法

本发明属于旋流器技术领域，尤其是一种出口气流强度可连续调节的旋流器。

背景技术：

随着航空发动机和燃气轮机的发展，提高燃料利用率和降低污染物排放是湍流燃烧研究的重心。而在燃烧器中安装旋流叶片，通过加强湍流程度、燃气与空气均匀混合程度与产生燃烧器头部回流区，可以使燃烧器实现稳定燃烧性能的提升，并减少如nox等污染物的排放。其中不同的气体旋转强度对燃烧性能有巨大差别，迫切需要对其影响机制与结果开展精确的实验测量研究。国内在针对该方面实验研究上缺乏经验，缺少可以连续调节旋流器旋转强度的装置；在基于课题组对于双旋流通道燃烧器的实验搭建经验与研究结果的反馈上，利用3d建模与湍流燃烧大涡模拟技术，将气体流量调节上阀片布置到旋流器中，气体流量调节下阀片布置在进气套筒中，使得旋流器内外通道气体流量比发生变化，实现气体旋转强度变化，可测试旋流强度对燃烧性能的影响，达到国内外旋流燃烧平台的先进水平，对燃气轮机中旋流结构的设计、参数优化提供重要的理论指导。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的不足，本发明提出了一种出口气流强度可连续调节的旋流器，可以通过改变内外通道气体流量比来连续调节旋流器旋流强度。

所采用的技术方案如下：

一种出口气流强度可连续调节的旋流器，包括同轴安装的旋流器套筒和进气套筒，旋流器套筒的底部插入进气套筒的上端，分别在旋流器套筒和进气套筒的结合处安装有气流通孔调节装置；在旋流器套筒内沿中轴线螺旋设置多条气流通道，所述气流通道分为内通道和外通道，通过调节气流通孔连续调节装置的气流通孔的开通程度，进而控制内通道和外通道内的气体流量比，使得气体旋转强度发生变化。

进一步，所述气流通孔调节装置包括气体流量调节上阀片和气体流量调节下阀片，所述气体流量调节上阀片焊接在旋流器套筒的底端横截面上，气体流量调节下阀片焊接在进气套筒与旋流器套筒底端横截面相近处；

进一步，且气体流量调节上阀片与气体流量调节下阀片之间的间隙保持在0.1-0.5mm；

进一步，所述气体流量调节上阀片和气体流量调节下阀片上沿径向依次开有三层通孔，分别是圆孔、第一层弧形孔和第二层弧形孔；且气体流量调节上阀片和气体流量调节下阀片上的圆孔和第二层弧形孔设置位置相同，气体流量调节上阀片和气体流量调节下阀片上的第一层弧形孔错开布置。

进一步，所述内通道和外通道是由气流通道内部竖直设置的环形隔板分割形成的，且环形隔板的底部设置在第一层弧形孔和第二层弧形孔之间。

进一步，所述旋流器套筒采用不锈钢材料。

本发明的有益效果：

1、本发明所设计的旋流器仅通过调节气体流量调节上阀片和气体流量调节下阀片之间的相对位置，实现对气流通孔的开通程度的连续调节，进而分别对内通道和外通道内气体流量比的控制，使得旋流器出口处的气体旋转强度发生变化。可以根据要求改变旋流强度，便于开展改变旋流强度对燃烧特性影响的实验研究，为国内燃气轮机中旋流装置的设计、参数优化提供积极的理论指导。

2、本发明所设计的旋流器的结构简单易于制造，且旋流器套筒由3d打印加工，设计精巧，成本合理，用途广泛。

附图说明

图1是本发明旋流器结构示意图；

图2是气体流量调节上阀片示意图；

图3是气体流量调节下阀片示意图；

图4是旋流器局部剖示意图；

图中，1、旋流器套筒，2、气体流量调节上阀片，3、气体流量调节下阀片，4、进气套筒，5、外通道，6、内通道，7、环形隔板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种出口气流强度可连续调节的旋流器包括旋流器套筒1和进气套筒4，旋流器套筒1的底部插入进气套筒4的上端，通过在旋流器套筒1内壁和进气套筒4外壁加工出的轴肩实现两者之间的安装配合；旋流器套筒1和进气套筒4的内径相同且同轴设置。在旋流器套筒1的底端横截面上焊接有气体流量调节上阀片2；在进气套筒4与旋流器套筒1底端横截面相近处焊接有气体流量调节下阀片3；气体流量调节上阀片2与气体流量调节下阀片3之间留有间隙，间隙距离为0.1-0.5mm范围。气体流量调节上阀片2和气体流量调节下阀片3的结构如图2和图3所示，气体流量调节上阀片2在圆形板上沿径向依次开有三层通孔，分别是圆孔a、第一层弧形孔b和第二层弧形孔c，气体流量调节下阀片3在圆形板上沿周向开有三层通孔，分别是圆孔a’、第一层弧形孔b’和第二层弧形孔c’；其中，圆孔a和圆孔a’设置在圆形板圆心处的圆孔，第一层弧形孔b和第一层弧形孔b’是环绕着圆孔的周向按阵列均匀布置的3个弧形孔，第二层弧形孔c和第二层弧形孔c’是环绕着圆形板圆心按阵列均匀布置的3个弧形孔；气体流量调节上阀片2和气体流量调节下阀片3上最外层的第二层弧形孔c和第二层弧形孔c’开在相同的位置，气体流量调节上阀片2和气体流量调节下阀片3上中间的第一层弧形孔b和第一层弧形孔b’之间错开60°布置。

在旋流器套筒1内部设有多条沿旋流器套筒1中轴线螺旋设置的气流通道，气流通道内部通过竖直设置的环形隔板7将每一条气流通道分割为内通道和外通道；环形隔板7设置在气体流量调节上阀片2的第一层弧形孔b和第二层弧形孔c中间位置，通过调节气体流量调节上阀片2和气体流量调节下阀片3之间的相对位置调节气流通孔的开通程度进而分别控制内通道和外通道内气体流量比，使得气体旋转强度发生变化。

且为了使得气流经气流通道产生较好的回流区，故气流通道的螺旋角为120°。在本实施例中，旋流器套筒1由不锈钢3d打印制造，加工精度高，且旋流器套筒1具有8个平行的气流通道，可以使从进气套筒4通入的气流产生充分地旋转。

在工作过程中：气体由进气套筒4的底部进入，相继经过气体流量调节下阀片3、气体流量调节上阀片2后进入旋流器套筒1内；通过转动进气套筒4和旋流器套筒1，进而调节气体流量调节上阀片2和气体流量调节下阀片3之间的相对位置的转动，改变气流通孔的开通程度，从而调节进入旋流器内、外通道的气体流量比，实现气体旋转强度的改变。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种出口气流强度可连续调节的旋流器，其特征在于，包括同轴安装的旋流器套筒(1)和进气套筒(4)，旋流器套筒(1)的底部插入进气套筒(4)的上端，分别在旋流器套筒(1)和进气套筒(4)的结合处安装有气流通孔调节装置；在旋流器套筒(1)内沿中轴线螺旋设置多条气流通道，所述气流通道分为内通道和外通道，通过调节气流通孔连续调节装置的气流通孔的开通程度，进而控制内通道和外通道内的气体流量比，使得气体旋转强度发生变化。

2.根据权利要求1所述的一种出口气流强度可连续调节的旋流器，其特征在于，所述气流通孔调节装置包括气体流量调节上阀片(2)和气体流量调节下阀片(3)，所述气体流量调节上阀片(2)焊接在旋流器套筒(1)的底端横截面上，气体流量调节下阀片(3)焊接在进气套筒(4)与旋流器套筒(1)底端横截面相近处。

3.根据权利要求2所述的一种出口气流强度可连续调节的旋流器，其特征在于，气体流量调节上阀片(2)与气体流量调节下阀片(3)之间的间隙保持在0.1-0.5mm。

4.根据权利要求2所述的一种出口气流强度可连续调节的旋流器，其特征在于，所述气体流量调节上阀片(3)和气体流量调节下阀片(3)上沿径向依次开有三层通孔，分别是圆孔、第一层弧形孔和第二层弧形孔；且气体流量调节上阀片(2)和气体流量调节下阀片(3)上的圆孔和第二层弧形孔设置位置相同，气体流量调节上阀片(2)和气体流量调节下阀片(3)上的第一层弧形孔错开布置。

5.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的一种出口气流强度可连续调节的旋流器，其特征在于，所述内通道和外通道是由气流通道内部竖直设置的环形隔板(7)分割形成的，且环形隔板(7)的底部设置在第一层弧形孔和第二层弧形孔之间。

6.根据权利要求5所述的一种出口气流强度可连续调节的旋流器，其特征在于，所述旋流器套筒采用不锈钢材料。

技术总结
本发明公开了一种出口气流强度可连续调节的旋流器，包括同轴安装的旋流器套筒和进气套筒，旋流器套筒的底部插入进气套筒的上端，分别在旋流器套筒和进气套筒的结合处安装有气流通孔调节装置；在旋流器套筒内沿中轴线螺旋设置多条气流通道，所述气流通道分为内通道和外通道，通过调节气流通孔连续调节装置的气流通孔的开通程度，进而控制内通道和外通道内的气体流量比，使得气体旋转强度发生变化。

技术研发人员：王平;毛晨林;魏翔宇;何祖强;姜霖松
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2020.06.23
技术公布日：2020.10.16