[实用新型]一种喷嘴头部热防护结构

说明书

技术领域

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

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。

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。

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

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。

本发明专利的技术方案是：

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。

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。

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。

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)。

本发明专利的有益效果是：

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

图1本专利喷嘴头部工作环境示意

图2本专利喷嘴头部结构示意

标志说明：

1：燃烧室外套；2：火焰筒；

3：喷嘴头部；4：隔热层；

5：喷嘴壳体；6：导流壁；

7：压力平衡孔。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例子详细介绍本发明。

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1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1内的气流温度会高于燃油结焦温度。

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1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。

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。