[发明专利]燃油喷嘴、燃烧室、燃气涡轮发动机以及防止燃油结焦的方法

说明书

本发明涉及一种燃油喷嘴、燃烧室、燃气涡轮发动机以及防止燃油结焦的方法。其中所述燃油喷嘴包括油路；吹扫孔，在其孔壁设置有记忆合金件，使得所述吹扫孔的流通面积可变；出气孔，使得从吹扫孔进入的吹扫气经过所述油路后流出；其中，所述燃油喷嘴具有运行状态以及停止状态；在所述停止状态，所述记忆合金件为第一结构，所述吹扫孔的流通面积为其最大值；在所述运行状态，所述记忆合金件为第二结构，所述吹扫孔的流通面积为其最小值。

技术领域

本发明涉及一种燃油喷嘴、燃烧室、燃气涡轮发动机以及防止燃油结焦的方法。

背景技术

随着高性能、高压比航空发动机的发展，用燃油做冷却剂以冷却发动机装置的需求迅速增长，使得燃油在进入燃油喷嘴前的燃油温度升高达100～140℃；同时随着发动机压比的不断增高以提高循环效率，燃烧室进口空气温度也进一步提高，推重比为10的一级发动机燃烧室进口空气温度达800K以上，从而使得燃油喷嘴内油温、油管壁温不断提高，造成喷嘴内燃油严重沉积、结焦，附在内壁上，严重时会局部堵塞喷口，阻挡喷雾锥形成，导致喷油雾化质量急剧恶化。燃油雾化不良及雾化质量不稳定将导致燃烧室点火联焰困难和无规律性，以及燃烧效率的降低，有时燃油浓度场的不稳定会导致燃烧室出口燃气温度分布的不稳定和恶化，严重时引起火焰筒和涡轮导向器及转子叶片的烧伤。

受到来自压气机出口空气的对流换热和火焰筒内燃气的辐射换热影响，燃气轮机燃油喷嘴温度较高，同时也造成喷嘴内燃油温度的升高。当油路停止供油时，如果有燃油积存在油路中，会不断被加热，燃油温度过高时燃油会与溶解于其中的氧发生氧化结焦反应，形成颗粒状物质堵塞油路和喷口，影响喷嘴性能。进而危害燃气轮机安全。

为此，在燃油喷嘴设计时，会采用燃油自吹扫的措施，通过气动设计，将一部分来自压气机的空气作为吹扫气对油路进行吹扫。

但是在燃油喷嘴运行的过程中，吹扫气在燃气轮机工作时一直存在，吹扫气会通过对流换热作用直接对工作油路加热，当油路湿壁温度超过燃油结焦温度时，也会发生结焦，影响喷嘴的性能和安全。

对此，现有技术的通常做法是，在燃油喷嘴运行一个维护周期后，对燃油喷嘴进行更换。但由于吹扫气在喷嘴运行时对喷嘴的加热作用使得燃油喷嘴的结焦风险，使得该维护周期较短，提高了燃气涡轮发动机的运行成本。

因此，本领域需要一种既能防止燃油喷嘴停止运行后燃油残留导致结焦，也能防止燃油喷嘴运行时燃油结焦的技术方案，以延长燃油喷嘴的使用寿命，延长维护周期，降低燃气涡轮发动机的运行成本。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种燃油喷嘴。

本发明的另一目的在于提供一种燃烧室。

本发明的又一个目的在于提供一种燃气涡轮发动机。

本发明的再一个目的在于提供一种防止燃油结焦的方法。

根据本发明一方面的一种燃油喷嘴，包括：油路；吹扫孔，在其孔壁设置有记忆合金件，使得所述吹扫孔的流通面积可变；出气孔，使得从吹扫孔进入的吹扫气经过所述油路后流出；其中，所述燃油喷嘴具有运行状态以及停止状态；在所述停止状态，所述记忆合金件为第一结构，所述吹扫孔的流通面积为其最大值；在所述运行状态，所述记忆合金件为第二结构，所述吹扫孔的流通面积为其最小值。

在所述燃油喷嘴的一个或多个实施例中，所述记忆合金件的第一结构为平板件，所述平板件的一表面设置于所述吹扫孔的径向一端的孔壁，所述记忆合金件的第二结构为弯折板件，所述弯折板件为所述平板件的一侧面朝所述吹扫孔的径向另一端的孔壁弯折。

在所述燃油喷嘴的一个或多个实施例中，所述吹扫孔的流通面积根据以下公式变化：