[发明专利]一种采用强剪切油气混合燃烧装置及使用其的燃烧室

说明书

本发明公开了一种采用强剪切油气混合燃烧装置及使用其的燃烧室，包括火焰筒，所述火焰筒入口内侧安装有火焰筒头部，火焰筒入口外侧安装有帽罩，所述火焰筒、帽罩和火焰筒头部之间通过自锁螺钉固定连接；所述火焰筒头部内轴固定连接有导流板，导流板靠近帽罩的一端安装有三级径向涡流器，三级径向涡流器上安装有双级轴向涡流器，双级轴向涡流器上安装有燃油喷嘴；所述火焰筒侧壁上固定安装有电嘴安装座，电嘴安装座上固定安装有电嘴，火焰筒侧壁上设置有一排掺混孔，本发明可以有效改善燃烧室头部气流结构和燃油浓度分布，保证燃烧室在宽广工作状态下具有良好的点熄火性能、良好的出口温度场的同时大幅降低污染排放性能。

技术领域

本发明属于航空燃气轮机燃烧室技术领域，具体涉及一种采用强剪切油气混合燃烧装置及使用其的燃烧室。

背景技术

现有的燃烧室一般采用类似美国通用电气公司设计的旋流杯作为航空发动机燃烧室的燃烧装置方式，其功用主要有：一是在火焰筒头部产生高速旋流，形成低压中心回流区来稳定火焰；二是提供燃料燃烧的所需的空气，控制主燃区具有合适的油气比；三是助雾化，促进燃油与空气混合。

现有的燃烧装置结构如图1所示，一、二级涡流器均为叶片式涡流器或者斜切孔式涡流器，文氏管为环形结构，出口为平直段或扩张段，文氏管长度较长。该涡流器与中心喷嘴匹配后，喷嘴喷射出的燃油雾锥先行溅射在文氏管上初步形成液膜，最后在文氏管出口被一、二级涡流器过来的高速旋流进一步剪切雾化，形成破碎的燃油液滴。雾化原理示意图见图2。采用这种雾化方式，会因一、二级涡流器气流混合速率太慢，不利于从一级涡流器出来的燃油和二级涡流器空气相互作用、雾化以及混合；同时会在涡流器下游形成非常大的中心低速回流区，会导致高温燃气的停留时间增加进而导致NOx生成增加，不利于污染控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用强剪切油气混合燃烧装置及使用其的燃烧室，可以有效改善燃油雾化和油气混合，保证燃烧室在宽广工作状态下具有良好的点熄火性能、良好的出口温度场的同时具有非常优异的低污染排放性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种采用强剪切油气混合燃烧装置，包括火焰筒，所述火焰筒入口内侧安装有火焰筒头部，火焰筒入口外侧安装有帽罩，所述火焰筒、帽罩和火焰筒头部之间通过自锁螺钉固定连接；所述火焰筒头部内轴固定连接有导流板，导流板靠近帽罩的一端安装有三级径向涡流器，三级径向涡流器上安装有双级轴向涡流器，双级轴向涡流器上安装有燃油喷嘴；所述火焰筒侧壁上固定安装有电嘴安装座，电嘴安装座上固定安装有电嘴，火焰筒侧壁上设置有一排掺混孔。

作为本发明进一步的方案：所述双级轴向涡流器包括锥形壁，所述锥形壁包括锥形壁外壁和锥形壁内壁，锥形壁外壁上固定安装有涡流器安装平面，锥形壁内壁包括内壁进气段和内壁出口段，内壁进气段安装有一级涡流器，一级涡流器内侧安装有二级涡流器，一级涡流器和二级涡流器上均设置有涡流器出口，二级涡流器内侧设置有喷嘴安装孔，所述燃油喷嘴上设置有与喷嘴安装孔相配合的喷嘴外壁，喷嘴外壁与内壁出口段之间形成内收缩通道。

作为本发明进一步的方案：所述三级径向涡流器包括涡流器主体，涡流器主体上设置有径向孔，涡流器主体上设置有三级径向涡流器安装端面与涡流器安装平面相连，涡流器主体内侧设置有三级径向涡流器内壁，三级径向涡流器内壁与锥形壁外壁之间形成外收缩通道，涡流器主体上设置有燃烧装置出口，燃烧装置出口与外收缩通道相连通，所述涡流器主体外周设置有外螺纹，涡流器主体通过外螺纹与火焰筒头部螺纹连接。

作为本发明进一步的方案：所述燃油喷嘴采用双油路喷嘴，双油路喷嘴选用双油路离心喷嘴、离心喷嘴加多点喷射喷嘴、离心喷嘴加空气雾化喷嘴或双空气雾化喷嘴中的任一种。

作为本发明进一步的方案：所述一级涡流器和二级涡流器旋向相反，均采用叶片式涡流器结构，叶片的偏转角度介于30°~60°之间。

作为本发明进一步的方案：所述一级涡流器和二级涡流器之间设有涡流器轮毂阻隔。