[发明专利]一种集成式凹腔驻涡燃烧室的供油装置

说明书

本发明公开了一种集成式凹腔驻涡燃烧室的供油装置，包括壳体、帽罩、导流头和凹腔，凹腔设置在壳体内，帽罩和导流头设置在凹腔的前壁，帽罩与导流头之间构成凹腔的主进气道，帽罩的前端设有冷却进气缝，冷却进气缝用于引导气流冷却凹腔的前壁，帽罩内设有进气嘴、蒸发混合器和分配器，分配器和蒸发混合器紧贴于凹腔的前壁，进气嘴位于冷却进气缝，进气嘴由帽罩的前端向内延伸与蒸发混合器的头端连通，蒸发混合器的尾端与分配器连通，分配器用于向凹腔内供油，进气嘴的前方设有向进气嘴内喷油的供油管。本发明可改善油气混合程度，提升燃烧效率，同时燃油蒸发对凹腔前壁散热，延长材料寿命，结构一体化设计减少了重量。

技术领域

本发明涉一种燃烧室供油装置，特别是涉及一种集成式凹腔驻涡燃烧室的供油装置。

背景技术

驻涡燃烧室是一种新型的燃烧装置，其通过合理地组织供入凹腔中的空气使之成为驻定的旋涡流动结构，旋涡受到凹腔的保护使其可在更宽的范围内稳定火焰。再加上其具有结构简单、重量轻、长度短，燃烧稳定，高空点火性能优越，在较宽工作范围保持高燃烧效率，污染物排放量低等特点，世界各国都开始投入大量的人力物力展开研究，并取得丰富的成果。但是，针对凹腔供油技术这方面的研究，仍存在很多不足。

现有的驻涡燃烧室大多使用液态燃料。液态燃料的燃烧一般包括燃油雾化、雾滴蒸发、油雾与空气混合、油气着火燃烧四个阶段。一般液态燃料的燃烧属于非均相扩散燃烧，除蒸发外的三个阶段的反应是十分迅速的，而蒸发过程是最缓慢的环节，即液态燃料的燃烧速度主要取决于蒸发速度的快慢。要缩短蒸发时间，除了采用雾化性能好的工质和有利的蒸发条件外，增加液态燃料的蒸发表面是关键，即利用喷嘴将液态燃料雾化成很细的雾滴群。因此液态燃料的雾化是燃烧室性能极为重要的影响因素。燃烧室的燃油雾化主要利用各种形式的喷嘴，作为燃烧室中的重要组成部分，喷嘴性能好坏对燃烧过程的影响极大。因此，适用于驻涡燃烧室的供油装置，应有以下两个特点：一是供油装置能够达到很好的雾化效果；二是供油装置能够与驻涡燃烧室的结构很好的匹配。

早期的驻涡燃烧室主要采用直射式喷嘴作为凹腔的供油方案。然而，直射式喷嘴的雾化性能较差，不仅不利于点火，且很难满足驻涡燃烧室在各个工况下均实现高效燃烧的要求，尤其是低工况条件下。离心喷嘴虽然在最近的驻涡燃烧室研究中被广泛用作凹腔的供油方案，但由于离心喷嘴的燃油喷射雾型是一个圆锥型油雾，很难匹配凹腔内的流场结构。当凹腔采用离心喷嘴供油时，离心喷嘴喷出的一部分燃油会直接喷到凹腔底壁，这不仅会造成积碳和燃烧效率的损失，还给凹腔底壁的冷却带来巨大挑战。而蒸发管式喷嘴则是用较低的压力以直射的方式向蒸发管内喷油，燃烧室内已燃气流对燃油进行加热，初步使燃油蒸发并掺混，再从排气孔中汇入凹腔燃烧。蒸发管式喷嘴形成的油气混合气均匀，易点燃，燃烧效率高，不冒烟，出口温度场均匀稳定。此外，蒸发管具有结构简单，质量轻，与凹腔燃烧区气流相匹配等特点，适合作为驻涡燃烧室凹腔供油装置。但是，蒸发管供油装置同样存在缺点，目前驻涡燃烧室中所使用的蒸发管是通过喷嘴以较低的压力通过直射的方式向蒸发管内喷油，蒸发管周侧气流和燃烧室内的已燃气流对燃气进行加热，初步使燃油蒸发并掺混，形成气态富油混合气进入燃烧室与主燃孔进入的气流混合、燃烧。但是，传统蒸发管设置的区域并未紧贴凹腔且需要额外占用燃烧室的空间，这导致两个问题，一是没有充分利用凹腔中燃烧所释放的热量加速蒸发导致效率变低，二是增加了燃烧室的重量与体积。

发明内容

针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种集成式凹腔驻涡燃烧室的供油装置，解决传统蒸发管供油装置未充分利用凹腔燃烧热量、需要额外占用燃烧室空间且增加燃烧室重量的问题。