[发明专利]一种径向分区的甩油盘

说明书

本发明提供了一种径向分区的甩油盘，用于在涡轮发动机燃烧室内喷射燃油，包括：甩油盘盘体，与涡轮发动机旋转轴连接；多个供油管，设置在所述甩油盘盘体上；以及多个喷嘴，设置在所述甩油盘盘体和所述多个供油管的不同径向位置上，用于将燃油喷出至燃烧室内。本发明所提供的径向分区的甩油盘通过在甩油盘盘体上增加带有喷嘴的供油管和喷嘴，实现了燃油和空气的高效匹配，从而提高了燃烧室在大油气比条件下的燃烧效率，可应用在更大尺寸及更宽工作边界要求的高性能燃烧室中。

技术领域

本发明属于动力装置燃烧技术领域，具体涉及一种径向分区的甩油盘。

背景技术

在采用液体燃料的燃烧室中，燃油通过喷嘴将连续流动的液体喷射进入空气中，雾化成不同的液滴。液滴从周围环境中吸热蒸发后与空气中的氧气混合并燃烧。同样质量流量下，液滴的尺寸越小，则液滴表面积越大，则蒸发和燃烧的速率越快。燃油的雾化质量和蒸发速率是增大燃油燃烧速率，提高燃烧效率和缩短燃烧室长度、减小结构重量的重要因素。

甩油盘喷嘴是中小型航空发动机主燃烧室中一种典型的结构，甩油盘与涡轮发动机旋转轴连接，其雾化性能与供油压力无关，因此可以采用低压供油结构，从而降低对燃油增压系统的要求。甩油盘喷嘴利用高速旋转动能来提高燃油喷射的速度，周向分布均匀。同时在喷嘴内形成薄的液膜，以减小离开燃油喷嘴的初始液滴尺寸，从而缩短燃油在燃烧室内雾化蒸发时间，加强空气掺混及燃烧的速率，进而缩短了完全燃烧所需的燃烧室长度，将大大降低结构重量。

甩油盘喷嘴后的燃油雾化液滴尺寸很小，燃油雾化蒸发很快，因此甩油盘喷嘴的穿透深度不大，液滴集中在甩油盘喷嘴后的一个有限环形区域，这种特性决定了油盘喷嘴只能应用在小流量及小尺寸燃烧室中，典型的甩油盘的直径为100毫米，燃烧室直径为300毫米左右，工作的油气比变化范围较小。继续增大油气比，将导致甩油盘附近出现富油工作情况，燃烧效率将显著降低。国内外研究学者提出了增大甩油盘雾化特性的一些措施，如改变喷嘴出口形状，增加旋流结构及腔体结构，以提高雾化锥角，这些改进的结构在小流量及小尺寸燃烧室中较为适用，高效工作的燃油流量变化范围较小，这些甩油盘喷嘴并不能解决较大尺寸的燃烧室所存在的上述问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种径向分区的甩油盘，通过在甩油盘结构上增加带有喷嘴的供油管，在燃烧室不同径向位置喷射燃油，从而提高燃油在大空间内的分布均匀性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种径向分区的甩油盘，用于在涡轮发动机燃烧室内喷射燃油，包括：甩油盘盘体，与涡轮发动机旋转轴连接；多个供油管，设置在所述甩油盘盘体上；以及多个喷嘴，设置在所述甩油盘盘体和所述多个供油管的不同径向位置上，用于将燃油喷出至燃烧室内。

本发明所提供的径向分区的甩油盘喷嘴，还具有这样的特征：所述甩油盘盘体中空，中空的盘体内形成集油腔。

本发明所提供的径向分区的甩油盘喷嘴，还具有这样的特征：所述甩油盘盘体上设有凹腔，所述凹腔用于安装供油管。

本发明所提供的径向分区的甩油盘喷嘴，还具有这样的特征：所述供油管底端设有与所述凹腔配合的凸台；所述凸台与所述凹腔焊接；所述凸台底端不高于所述集油腔的外缘。

本发明所提供的径向分区的甩油盘喷嘴，还具有这样的特征：所述供油管为空心圆柱结构，内部空腔与所述集油腔连接，所述供油管管头由堵头密封。

本发明所提供的径向分区的甩油盘喷嘴，还具有这样的特征：所述供油管与设置在所述甩油盘盘体上的喷嘴交替排列。

本发明所提供的径向分区的甩油盘喷嘴，还具有这样的特征：所述供油管与所述甩油盘盘体以榫卯结构形式连接。

本发明所提供的径向分区的甩油盘喷嘴，还具有这样的特征：所述供油管的长径比为10-30。