[发明专利]一种基于蜗壳结构的燃烧室头部

权利要求书

1.一种基于蜗壳结构的燃烧室头部，包括位于中心的预燃级组件和位于所述预燃级组件外围的主燃级组件，所述预燃级组件包括蜗壳旋流器、预燃级文氏管、预燃级套筒、预燃级第二级径向旋流器和多个预燃级直射喷嘴；所述主燃级组件包括主燃级两级旋流器、主燃级文氏管以及多个主燃级直射喷嘴，所述预燃级直射喷嘴与副油路连通，所述主燃级直射喷嘴与主油路连通，所述预燃级蜗壳旋流器形成为预燃级第一级径向旋流器，包括蜗壳旋流外壳、气流挡筒和多个旋流叶片，其中，所述蜗壳旋流外壳包括前端壁、后端壁以及固定设置在所述前端壁和后端壁之间的涡旋侧壁，其中，

所述涡旋侧壁形成为所述蜗壳旋流器的旋流通道，所述旋流通道包括进气段和气流收缩段，所述涡旋侧壁的起始端形成为所述旋流通道的进气段，所述进气段为平直段，所述气流收缩段为阿基米德螺旋线；

所述预燃级直射喷嘴均布设置在所述前端壁上并伸入所述旋流通道内；

所述后端壁的中心处设有通孔，该通孔形成为所述蜗壳旋流器的旋流通道出口；

所述气流挡筒设置在所述蜗壳旋流外壳的中心并临近所述涡旋侧壁的末端，其底部固定在所述前端壁的内壁上，其顶部伸出所述后端壁中心处的通孔外；

所述多个旋流叶片均布设置在所述气流挡筒的外筒壁外，且相邻两所述旋流叶片之间形成的气流通道的进口正对旋流气体的来流方向设置；

其特征在于：

所述预燃级文氏管固定设置在所述蜗壳旋流外壳的后端壁的外侧，并与所述后端壁中心处的通孔同心布置，且所述预燃级文氏管的内壁面为文氏管壁面，所述预燃级文氏管的外壁面为圆柱面，所述预燃级文氏管的外壁面上同心套设一所述预燃级第二级径向旋流器，所述预燃级第二级径向旋流器的后端设置一所述预燃级套筒，所述预燃级套筒为一直径向出口方向逐渐增大的锥筒，其主体部分基本位于所述预燃级文氏管的出口外；

预燃级燃油经所述预燃级直射喷嘴喷入所述旋流通道内并与其中的空气进行部分预混，部分燃油跟随旋流空气直接进入下游的燃烧室中，部分燃油在所述蜗壳旋流器的周向旋转气动力和液体表面张力的作用下，在所述旋流通道出口处翻越所述预燃级文氏管的内壁面，在所述预燃级文氏管的内壁面上形成较大周向速度的油膜，油膜在所述预燃级第二级径向旋流器及蜗壳旋流器旋流空气的作用下在所述预燃级套筒内进一步的雾化，在所述蜗壳旋流器、预燃级第二级径向旋流器的共同作用下产生中心回流区，起到稳燃的作用，提高了点熄火性能；

所述主燃级两级旋流器包括主燃级第一级轴向旋流器和主燃级第二级径向旋流器，所述主燃级第一级轴向旋流器同心套设在所述预燃级套筒外，所述主燃级第一级轴向旋流器外同心套设所述主燃级第二级径向旋流器；所述主燃级第二级径向旋流器的下游设置一主燃级套筒，所述主燃级套筒的末端位于所述主燃级文氏管外；所述主燃级第二级径向旋流器的前端侧壁上均匀设置若干个所述主燃级直射喷嘴；所述主燃级文氏管位于所述主燃级第一级轴向旋流器、主燃级第二级径向旋流器之间，所述主燃级文氏管的外壁面为文氏管壁面并与所述主燃级套筒的内壁面相互配合形成为所述主燃级第二级径向旋流器的径向旋流通道，所述主燃级文氏管的内壁面为圆柱面并与所述预燃级套筒的外壁面相互配合形成为所述主燃级第一级轴向旋流器的轴向旋流通道；

所述主燃级直射喷嘴喷出的燃油首先在所述主燃级第二级径向旋流器的作用下实现初步部分预混，部分燃油在所述主燃级文氏管的外壁面上形成油膜，进而在所述主燃级第一级轴向旋流器、主燃级第二级径向旋流器的双重作用下实现剪切雾化，实现大工况下贫油燃烧。

2.根据权利要求1所述的燃烧室头部，其特征在于，所述蜗壳旋流器与所述预燃级第二级径向旋流器的旋流方向相反。

3.根据权利要求1所述的燃烧室头部，其特征在于，所述蜗壳旋流器的前端壁上设置有环状副油路油腔，各所述预燃级直射喷嘴均与所述环状副油路油腔连通，所述环状副油路油腔与副油路连通。

4.根据权利要求1所述的燃烧室头部，其特征在于，所述主燃级第二级径向旋流器的前端侧壁上设置有环状主油路油腔，各所述主燃级直射喷嘴均与所述环状主油路油腔连通，所述环状主油路油腔与主油路连通。

5.根据权利要求1所述的燃烧室头部，其特征在于，所述主燃级第一级轴向旋流器与主燃级第二级径向旋流器的旋向相反。

6.根据权利要求1所述的燃烧室头部，其特征在于，燃油经过副油路和主油路分别进入所述预燃级组件和主燃级组件，在低工况下，所述预燃级组件单独供油，副油路中的燃油通过预燃级直射喷嘴在所述蜗壳旋流器内进行初步雾化，进而在两级旋流气的作用下进行二次雾化；在大工况下，所述预燃级组件与主燃级组件同时工作，主油路中的燃油通过所述主燃级直喷喷嘴喷出，主燃级第二级径向旋流器对燃油进行初步雾化，部分燃油随旋流空气直接进入主燃区，部分燃油打到主燃级文氏管上壁面上形成油膜，进而在两级主燃级旋流器的作用下进行进一步剪切雾化，实现大工况下贫油燃烧。