[发明专利]一种采用径向成膜主燃级的预混预蒸发燃烧室

摘要

一种采用径向成膜主燃级的预混预蒸发燃烧室，由扩压器、燃烧室外机匣、燃烧室内机匣、预燃级、主燃级、火焰筒外壁和火焰筒内壁组成。预燃级利用由预燃级旋流器组件进入燃烧室的旋流形成的低速回流区稳定火焰，为扩散火焰，用于稳定火焰；主燃级的燃油由主燃级喷嘴的若干个切向喷口喷出后，在燃油成膜区展开并相接，形成周向连续的油膜，主燃级喷嘴上游旋流环、主燃级喷嘴下游旋流环的旋流对燃油进行二次雾化并将燃油带进预混预蒸发段中蒸发，并与空气进一步掺混，在预混预蒸发段的出口处形成均匀的油气混合物射流进入火焰筒，在预燃级火焰的引燃下进行燃烧。本发明结构简单，在保证航空发动机正常工作状态的同时能有效的降低污染排放。

主权项

一种采用径向成膜主燃级的预混预蒸发燃烧室，其特征在于：所述燃烧室采用单环腔结构，由燃烧室外机匣（6）和燃烧室内机匣（7）构成燃烧室外轮廓，外界空气通过扩压器（10）进入；火焰筒外壁（8）、火焰筒内壁（9）和燃烧室头部（13）组成燃烧区域，燃烧用空气全部由燃烧室头部（13）进入火焰筒，掺混空气由火焰筒外壁（8）上的外掺混孔（11）和火焰筒内壁（9）上的内掺混孔（12）射入；所述燃烧室头部（13）采用分级燃烧方案，分为主燃级（14）和预燃级（15）；所述主燃级（14）通过头部整体端壁（43）与火焰筒外壁（8）和火焰筒内壁（9）连接固定，所述预燃级（15）通过预燃级头部端壁（24）与主燃级（14）联接，并与主燃级（14）同心；所述预燃级（15）包括预燃级旋流器组件（16）、预燃级喷嘴（23）、预燃级头部端壁（24）和预燃级头部内导流板（25），预燃级（15）利用由预燃级旋流器组件（16）进入燃烧室的旋流空气形成的低速回流区稳定火焰，预燃级旋流器组件（16）通过预燃级头部端壁（24）与主燃级预混预蒸发段内环（28）相连接；预燃级喷嘴（23）位于预燃级旋流器组件（16）内，并与预燃级旋流器组件（16）同轴；所述主燃级（14）包括主燃级喷嘴（39）、主燃级预混预蒸发段（26）；所述主燃级预混预蒸发段（26）由主燃级喷嘴浮动外环压板（33）、主燃级喷嘴浮动外环（34）、主燃级喷嘴浮动内环压板（35）、主燃级喷嘴浮动内环（36）、主燃级预混预蒸发段外环（27）、主燃级预混预蒸发段内环（28）、主燃级预混预蒸发段前端壁（29）和主燃级出口导流支撑（32）组成；主燃级喷嘴浮动外环（34）与主燃级预混预蒸发段前端壁（29）相连，在主燃级喷嘴浮动外环（34）与主燃级预混预蒸发段前端壁（29）连接之前，将主燃级喷嘴浮动外环压板（33）安装在主燃级喷嘴浮动外环（34）与主燃级预混预蒸发段前端壁（29）之间的外环浮动缝隙（37），主燃级喷嘴浮动外环压板 （33）卡在外环浮动缝隙（37）并可以浮动；主燃级喷嘴浮动内环（36）与主燃级预混预蒸发段内环（28）相连，主燃级喷嘴浮动内环（36）与主燃级预混预蒸发段内环（28）连接之前，将主燃级喷嘴浮动内环压板（35）安装在主燃级喷嘴浮动内环（36）与主燃级预混预蒸发段内环（28）之间的内环浮动缝隙（38），主燃级喷嘴浮动内环压板（35）卡在内环浮动缝隙（38）并可以浮动；所述主燃级出口导流支撑（32）由若干叶片组成，焊接在主燃级预混预蒸发段内环（28）上或者与主燃级预混预蒸发段内环（28）整体制造；主燃级喷嘴（39）位于主燃级喷嘴浮动外环（34）和主燃级喷嘴浮动内环（36）之间，并与预燃级喷嘴（23）同轴；主燃级喷嘴（39）由主燃级喷嘴主体（40）、主燃级燃油喷口（50）、燃油成膜区（51）、主燃级喷嘴上游旋流环（52）和主燃级喷嘴下游旋流环（53）组成；主燃级喷嘴主体（40）由主燃级喷嘴主体外壁（41）、主燃级喷嘴主体内壁（42）、主燃级喷嘴主体前端壁（43）、主燃级喷嘴主体环腔隔离壁（44）、主燃级喷嘴主体集油环腔壁（45）组成；主燃级喷嘴主体外壁（41）、主燃级喷嘴主体内壁（42）、主燃级喷嘴主体前端壁（43）和主燃级喷嘴主体环腔隔离壁（44）构成了主燃级进油环腔（46）；主燃级喷嘴主体外壁（41）、主燃级喷嘴主体内壁（42）、主燃级喷嘴主体环腔隔离壁（44）和主燃级喷嘴主体集油环腔壁（45）构成了主燃级集油环腔（47）；主燃级喷嘴主体外壁（41）、主燃级喷嘴主体内壁（42）和主燃级喷嘴主体集油环腔壁（45）构成了燃油成膜区（51）；主燃级喷嘴主体环腔隔离壁（44）与主燃级喷嘴主体外壁（41）、主燃级喷嘴主体内壁（42）相连，连接方式为焊接或主燃级喷嘴主体环腔隔离壁（44）与主燃级喷嘴主体外壁（41）整体制造再与主燃级喷嘴主体内壁（42）焊接相连或主燃级喷嘴主体环腔隔离壁（44）与主燃级喷嘴主体内壁（42）整体制造再与主燃级喷嘴主体外壁（41）焊接相连；主燃级喷嘴主体集油环腔壁（45）与主燃级喷嘴主体外壁（41）、主燃级喷嘴主体内壁（42）相连，连接方式为焊接或主燃级喷 嘴主体集油环腔壁（45）与主燃级喷嘴主体外壁（41）整体制造再与主燃级喷嘴主体内壁（42）焊接相连或主燃级喷嘴主体集油环腔壁（45）与主燃级喷嘴主体内壁（42）整体制造再与主燃级喷嘴主体外壁（41）焊接相连；主燃级喷嘴主体外壁（41）、主燃级喷嘴主体内壁（42）、主燃级喷嘴主体前端壁（43）相连，连接方式为焊接或者螺纹；主燃级喷嘴上游旋流环（52）在燃油成膜区（51）与主燃级喷嘴主体外壁（41）相连，连接方式为焊接或整体制造；主燃级喷嘴下游旋流环（53）在燃油成膜区（51）与主燃级喷嘴主体内壁（42）相连，连接方式为焊接或整体制造；主燃级喷嘴上游旋流环（52）与主燃级喷嘴浮动外环压板（33）连接，连接方式为焊接或者螺纹或者整体制造；主燃级喷嘴下游旋流环（53）与主燃级喷嘴浮动内环压板（35）连接；因此，主燃级喷嘴主体（40）与主燃级喷嘴上游旋流环（52）、主燃级喷嘴下游旋流环（53）相连后组成主燃级喷嘴（39），主燃级喷嘴（39）的主燃级喷嘴上游旋流环（52）、主燃级喷嘴下游旋流环（53）分别与主燃级喷嘴浮动外环压板（33）、主燃级喷嘴浮动内环压板（34）相连，主燃级喷嘴浮动外环压板（33）、主燃级喷嘴浮动内环压板（34）分别卡在外环浮动缝隙（37）、内环浮动缝隙（38），主燃级喷嘴（39）与主燃级预混预蒸发段（26）相连后构成主燃级（14）；在主燃级喷嘴主体前端壁（43）上开设一个主燃级进油孔（48），主燃级燃油通过主燃级进油孔（48）进入主燃级进油环腔（46）；在主燃级喷嘴主体环腔隔离壁（44）上开设若干主燃级集油环腔进油孔（49），主燃级燃油通过主燃级集油环腔进油孔（49）进入主燃级集油环腔（47）；在主燃级喷嘴主体集油环腔壁（45）沿周向开设若干切向的主燃级燃油喷口（50），主燃级燃油通过主燃级燃油喷口（50）向外喷射；主燃级燃油喷口（50）为斜孔，主燃级的燃油喷射出来具有一定的切向速度，若干股燃油在燃油成膜区（51）展开并相接，形成周向连续的油膜，在主燃级喷嘴上游旋流环（52）及主燃级喷嘴下游旋流环（53）的旋流作用下，在燃油成膜区出口边缘（54） 处对油膜进行剪切作用，油膜在主燃级喷嘴上游旋流环（52）、主燃级喷嘴下游旋流环（53）气流的气动力下将发生破碎，被雾化成微小的燃油颗粒并发生掺混，燃油颗粒在自身的动量下以及这股旋流的气动力作用下被带进主燃级预混预蒸发段（26），主燃级预混预蒸发段外环（27）和主燃级预混预蒸发段内环（28）上开有若干主燃级环形壁面进气孔（31）和主燃级预混预蒸发段前端壁（29）上开有若干主燃级前端壁面进气孔（30）；燃油颗粒在主燃级环形壁面进气孔（31）、主燃级前端壁面进气孔（30）进气的作用下会发生进一步雾化和掺混，同时在主燃级预混预蒸发段（26）内进行蒸发，在主燃级预混预蒸发段（26）的出口处液态燃油蒸发比较完全，气态燃油与空气掺混良好，形成均匀的油气混合物进入火焰筒，在预燃级火焰的引燃下进行预混燃烧。