一种带调节活门的燃油喷嘴及供油方式的制作方法

1.本发明属于航空发动机领域，具体涉及一种带调节活门的燃油喷嘴及供油方式。


背景技术：

2.燃油喷嘴是航空发动机的关键部件，对发动机的性能起着非常重要的作用。燃油喷嘴的作用是将燃油雾化(或汽化)，加速混合气形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率。
3.随着航空技术的不断发展，发动机对燃烧室点火边界及温度场均匀性的要求不断提高。为拓宽燃烧室点火边界，目前常用的方案是在正对电嘴位置布置点火喷嘴。相对其他一般喷嘴，点火喷嘴在相同的供油压力下，其副油路燃油流量较大，在电嘴附近可形成富油区，有利于燃烧室点火。但是，随着发动机状态增大，在相同供油压力下，点火喷嘴副油路流量明显大于一般喷嘴，导致燃烧室头部燃油分布不均匀，从而使燃烧室径向温度场分布不均匀，对燃烧室性能及后方的涡轮造成不利影响。
4.因此，需提供一种副油路流量比可调的燃油喷嘴以拓宽燃烧室点火边界，进而提高燃烧室头部燃油流量分布均匀性。


技术实现要素：

5.本发明专利的目的是提供一种带调节活门的燃油喷嘴及供油方式，这种喷嘴副油路流量可调，可以拓宽燃烧室点火边界，提高燃烧室头部燃油流量分布均匀性。
6.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
7.一种带调节活门的燃油喷嘴，所述燃油喷嘴包括喷嘴壳体、所述喷嘴壳体内部中空，设有主油路和副油路，所述副油路进口侧设有活门柱塞，所述活门柱塞副油路进口一侧设有用于限位的顶针、主油路进口一侧设有同样用于限位的弹簧，
8.其中，所述活门柱塞的出口设置在所述副油路进油管，用于调节进入副油路进油管的燃油流量。
9.本发明所提供的带调节活门的燃油喷嘴，还具有如下的技术特征，
10.点火时，副油路的供油压力p31≥活门柱塞的开启压力p1；
11.点火成功后，主油路开启时，副油路的供油压力p32≥活门柱塞滞止压力p2；
12.主油路开启后，副油路的供油压力p3与主油路压力p4的差值≥活门柱塞滞止压力p2。
13.本发明所提供的带调节活门的燃油喷嘴，还具有如下的技术特征，活门柱塞开启前有效出油口面积s1＜活门柱塞出油口总面积s；
14.活门柱塞开启后直到滞止前，活门柱塞有效出油口面积s2等于活门柱塞出油口总面积s；
15.活门柱塞滞止后有效出油口面积s3＜活门柱塞出油口总面积s。
16.本发明所提供的带调节活门的燃油喷嘴，还具有如下的技术特征，活门柱塞的受压面积a，活门调节最大间距为lm，弹簧刚度k，则:p2*a≥k*lm。
17.本发明所提供的带调节活门的燃油喷嘴，还具有如下的技术特征，所述活门柱塞出口长度h小于副油路油管直径d。
18.本发明所提供的带调节活门的燃油喷嘴，还具有如下的技术特征，所述活门柱塞的活门调节间距不小于所述弹簧的最小长度。
19.本发明所提供的带调节活门的燃油喷嘴，还具有如下的技术特征，所述活门柱塞的截面形状为异形拱门形状，与副油路油管相通一侧通过矩形限位，用于防止工作时转动失效；所述活门柱塞的出油口形状为矩形。
20.本发明所提供的带调节活门的燃油喷嘴，还具有如下的技术特征，所述活门柱塞的出油口面积大于副喷口面积。
21.本发明所提供的带调节活门的燃油喷嘴，还具有如下的技术特征，所述顶针通过卡圈限位，所述弹簧通过弹簧底座固定在所述主油路进油口和副油路进油口之间。
22.本发明的另一目的在于，提供一种供油方式，所述供油方式使用如前述任一项所述的带调节活门的燃油喷嘴。
23.有益效果
24.本发明所提供的带调节活门的燃油喷嘴，通过副油路活门设置及主、副油路供油方式合理化设计，保证了发动机在点火状态时，柱塞有效出油口面积较大，点火喷嘴副油路供油量较大的要求，同时，发动机在小状态或大状态工作时，柱塞有效出油口面积较小，保证点火喷嘴和一般喷嘴副油路供油量相当，保证了燃烧室头部燃油流量均匀性要求。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明专利的技术方案，下面将对实施案例或现有技术描述中所需要使用的附图作一些简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明专利的一些实施案例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例所提供的燃油喷嘴结构示意图；
27.图2为图1中活门柱塞的放大示意图；
28.图3为图2中活门柱塞a向的投影视图；
29.图4为图2中活门柱塞b向的投影视图；
30.图5为活门柱塞工作时有效出油口示意图；
31.其中，
32.1：卡圈；2：顶针；3：活门柱塞；5：弹簧；6：弹簧底座；7：喷嘴壳体；11：副油路进口；12：主油路进口；13：主油路油管；14：主喷口；15：副喷口；16：副油路油管；17：活门调节间距l；18：副油路油管直径d；19：活门柱塞出口长度h；31：柱塞进油口；32：柱塞出油口；33：柱塞限位环；34：柱塞有效出油口；35：柱塞承压面a。
具体实施方式
33.下面结合附图与实施例对本发明作进一步的详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
34.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
37.如图1-5所示，本实施例提供了一种带调节活门的燃油喷嘴，所述燃油喷嘴包括喷嘴壳体7、所述喷嘴壳体7内部中空，设有主油路和副油路，所述副油路进口11侧设有活门柱塞3，所述活门柱塞副油路进口11一侧设有用于限位的顶针2、主油路进口12一侧设有同样用于限位的弹簧5，
38.其中，所述活门柱塞3的出口设置在所述副油路进油管16，用于调节进入副油路进油管16的燃油流量。活门柱塞3在副油路进口11侧通过顶针2限位，防止活门柱塞3滑动。
39.在部分实施例中，点火时，副油路的供油压力p31≥活门柱塞的开启压力p1；
40.点火成功后，主油路开启时，副油路的供油压力p32≥活门柱塞滞止压力p2；
41.主油路开启后，副油路的供油压力p3与主油路压力p4的差值≥活门柱塞滞止压力p2。
42.在部分实施例中，活门柱塞3开启前有效出油口面积s1＜活门柱塞出油口总面积s；
43.活门柱塞3开启后直到滞止前，活门柱塞3有效出油口面积s2等于活门柱塞3出油口总面积s；
44.活门柱塞3滞止后有效出油口面积s3＜活门柱塞出油口总面积s。
45.在部分实施例中，活门柱塞3的受压面积a，活门调节最大间距为lm，弹簧刚度k，则:p2*a≥k*lm。
46.在部分实施例中，所述活门柱塞出口长度h19小于副油路油管直径d18。
47.在部分实施例中，所述活门柱塞的活门调节间距l17不小于所述弹簧的最小长度。
48.在部分实施例中，如图2-4所示，活门柱塞3包括柱塞进油口31、柱塞出油口32、柱塞限位环33和柱塞承压面a35。柱塞进油口31与副油路进口11联通，柱塞出油口32与副油路油管16联通。
49.在部分实施例中，所述活门柱塞3的截面形状为异形拱门形状，与副油路油管16相通一侧通过矩形限位，用于防止工作时转动失效；所述活门柱塞的柱塞出油口31形状为矩形。
50.在部分实施例中，所述活门柱塞3的柱塞出油口31面积大于副喷口面积。
51.在部分实施例中，所述顶针2通过卡圈1限位，所述弹簧5通过弹簧底座6固定在所述主油路进油口12和副油路进油口11之间。柱塞限位环33辅助弹簧底座6对弹簧5进行限位，用于防止弹簧5偏心卡滞。
52.在部分实施例中，提供一种供油方式，所述供油方式使用如前述任一项所述的带调节活门的燃油喷嘴。燃油分别从副油路进口11和主油路进口12进入喷嘴，充满活门柱塞3两侧的空间。副油路燃油流经卡圈1、顶针2、活门柱塞3后进入副油路油管16，从副喷口15喷出。主油路燃油流经主油路油管13，从主喷口14喷出。所述活门柱塞3在实际工作过程中，柱塞出油口32局部被喷嘴壳体7遮挡，燃油通过活门柱塞3进入副油路油管16的实际有效通道为柱塞有效出油口34。
53.前述实施例所提供的燃油喷嘴的工作流程如下：
54.活门柱塞3通过活门柱塞3联通的副油路进口11和主油路进口12压差及弹簧5弹力大小调节活门柱塞3的位移量，改变柱塞有效出油口34面积的大小调节副喷口15燃油流量。发动机点火时，副油路开始供油，供油压力达到p31，活门柱塞3在副油路压力和弹簧5作用下发生一定位移，使柱塞有效出油口34面积保持在较大开启状态并大于副喷口15面积，燃油在喷嘴副喷口15处节流，副喷口15处于大流量状态，保证燃烧室点火要求。随着发动机进入小状态工作，主油路开启前，副油路供油压力逐渐增大，当供油压力达到p32时，活门调节间距17达到最小，使活门柱塞3与弹簧底座6接触，使柱塞有效出油口34面积保持在较小开启状态，此时柱塞有效出油口34面积小于副喷口15面积，燃油在活门柱塞3处节流，副喷口15处于小流量状态工作；随着发动机状态进一步增大，主油路开启，副油路和主油路供油压差不小于p2,活门调节间距17保持在最小状态，活门柱塞3与弹簧底座6接触，柱塞有效出油口34面积保持在较小开启状态，燃油在活门柱塞3处节流，副喷口15保持在小流量状态工作。
55.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。