一种喷嘴头部热防护结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用于燃气涡轮发动机的喷嘴头部热防护结构，可有效控制燃油温度，防止积碳、结焦。
【背景技术】
[0002]随着对燃气涡轮发动机综合性能要求的逐步提高，对于各个部件的性能、寿命、可靠性及经济性等要求都在不断提高，对于发动机可靠点火和稳定工作起重要作用的燃油喷嘴，随着发动机推重比不断提升，在更高温度的进口气流和燃气辐射下，喷嘴壳体温度在不断升高并将温升传递至喷嘴内部流通的燃油，而燃油在达到一定温度后会出现结焦现象，随着工作时间逐步沉积并堵塞通道，破坏喷嘴的正常供油及燃油雾化功能，容易引发火焰筒及下游零件的烧蚀故障，严重时可能导致点火困难及熄火故障，必须采取有效的措施控制燃油温度，以保证喷嘴能够长时间稳定工作。
[0003]喷嘴暴露在热环境中的部分主要为头部及杆部，本专利主要针对头部隔热设计，喷嘴头部主要受进口气流及燃气的影响，虽然头部长度较短，与燃油热交换时间短，但环境温度水平相对较高，尤其是受热流密度较高的火焰筒内燃气影响，同时头部结焦对喷嘴雾化有着直接影响，因此头部热防护设计是喷嘴防结焦的重点之一。
[0004]国内已有专利“一种离心式防积碳燃油喷嘴”(申请号:201210033225.8)公布了一种在喷嘴外加套管，利用气体或真空间隙隔热的结构，但这一方法在实现过程中存在局限，真空隔热对隔热层密封方式要求较高，螺纹连接容易失效，而真空焊接加工成本高，周期长，不利于批量生产;气体隔热在焊接时气体受热膨胀易导致焊缝气泡等缺陷产生，不利于保证焊缝质量。
【发明内容】
[0005]本发明专利的目的:克服现有技术的不足，提供一种带隔热能力的喷嘴头部结构方案，这种结构可以解决高温升燃油喷嘴头部结焦、积碳问题，同时相比已有的气体或真空隔热结构具有更好的经济性、工艺性，可以提高喷嘴的使用寿命和工作可靠性。
[0006]本发明专利的技术方案是:
[0007]—种喷嘴头部热防护结构，包括喷嘴壳体(5)与导流壁(6)，导流壁(6)位于喷嘴壳体(5)内部，导流壁(6)内部形成燃油通道，导流壁(6)末端收口形成喷口，其特征在于，还设有隔热层(4)，隔热层(4)处于喷嘴壳体(5)与导流壁(6)之间。
[0008]进一步的，其隔热层(4)的截面为“L型”，包覆导流壁(6)的外周及末端收口部分。
[0009]进一步的，其隔热层(4)填充材料为导热系数低于导流壁(6)所用材料的固体材料。
[0010]进一步的，其与隔热层(4)接触的喷嘴壳体(5)表面上开有焊接压力平衡孔(7)。[0011 ]本发明专利的有益效果是:
[0012]本发明具有不影响喷嘴原有供油及雾化功能、相比填充气体或真空隔热结构具有更好的经济性、工艺性的优点，可以控制燃油温升，提高喷嘴使用寿命和工作可靠性，在某型航空发动机主燃烧室燃油喷嘴上已应用并取得良好效果，也可应用到超燃冲压发动机、燃机等装置中。
【附图说明】
[0013]图1本专利喷嘴头部工作环境示意
[0014]图2本专利喷嘴头部结构示意
[0015]标志说明:
[0016]1:燃烧室外套；2:火焰筒；
[0017]3:喷嘴头部； 4:隔热层；
[0018]5:喷嘴壳体； 6:导流壁；
[0019]7:压力平衡孔。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图及具体实施例子详细介绍本发明。
[0021 ]图1为本专利喷嘴头部结构工作环境示意，发动机工作时，喷嘴头部3处于燃烧室外套I内的气流和火焰筒2内的燃气环境中，在一定的工作范围内发动机燃烧室外套I内的气流温度会高于燃油结焦温度。
[0022]喷嘴壳体5及导流壁6通常为金属材料加工，其表面光洁度较好，燃油流通阻力小，但导热能力较好，进口气流的热辐射造成喷嘴壳体5温度升高，隔热层4内填充导热系数低于流道壁6所用材料的固体材料，如氧化锆陶瓷等，可以控制热量由喷嘴壳体5向导流壁6的传递，隔热层4设计为类似“L”型截面，可以同时燃烧室外套I内的气流和火焰筒2向导流壁6的热传递，从而抑制燃油的环境温度。
[0023]由于本专利隔热层4采用固体材料填充，不受气体对流换热影响，在喷嘴壳体5上开有压力平衡孔14，用于释放喷嘴壳体5与导流壁6之间存在的气体在焊接过程中受热膨胀产成的压力，有利于保证焊接质量，同时所有环节不需在真空条件下进行，制造成本低。
【主权项】
1.一种喷嘴头部热防护结构，包括喷嘴壳体(5)与导流壁(6)，导流壁(6)位于喷嘴壳体(5)内部，导流壁(6)内部形成燃油通道，导流壁(6)末端收口形成喷口，其特征在于，还设有隔热层(4)，隔热层(4)处于喷嘴壳体(5)与导流壁(6)之间。2.权利要求1所述的喷嘴头部热防护结构，其特征在于，其隔热层(4)的截面为“L型”，包覆导流壁(6)的外周及末端收口部分。3.权利要求1所述的喷嘴头部热防护结构，其特征在于，其隔热层(4)填充材料为导热系数低于导流壁(6)所用材料的固体材料。4.权利要求1所述的喷嘴头部热防护结构，其特征在于，其与隔热层(4)接触的喷嘴壳体(5)表面上开有焊接压力平衡孔(7)。
【专利摘要】本实用新型提供了一种喷嘴头部热防护结构，包括喷嘴壳体(5)与导流壁(6)，导流壁(6)位于喷嘴壳体(5)内部，导流壁(6)内部形成燃油通道,导流壁(6)末端收口形成喷口，其特征在于，还设有隔热层(4)，隔热层(4)处于喷嘴壳体(5)与导流壁(6)之间。
【IPC分类】F23R3/28, F02M61/18
【公开号】CN205279156
【申请号】CN201521036650
【发明人】汪庆, 黎武, 徐华胜, 周孙宇, 王伟, 苏建
【申请人】中国燃气涡轮研究院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月14日