[发明专利]一种主燃级采用轴向旋流预膜板匹配叶片喷射结构的低排放燃烧室头部

说明书

本发明公开了一种主燃级采用轴向旋流预膜板匹配叶片喷射结构的低排放燃烧室头部。该头部采用中心分级设计，由主燃级与预燃级两部分组成。主燃级具有轴向旋流预膜结构，其中主燃级旋流器主要作用为：使空气产生旋流，并通过叶片中的的小孔向空气中喷射燃油，燃油在旋流空气中雾化并掺混；轴向旋流预膜叶片与旋流器叶片上的燃油喷射孔正对，用于对燃油进行预膜雾化，提高主燃级燃油的雾化效果，从而达到较高的低排放性能。预燃级采用扩散火焰进行稳定火焰，主燃级采用本发明中的结构进行燃油雾化预混燃烧，进而提高燃烧室的低排放性能。

技术领域

本发明涉及旋流燃烧器的技术领域，特别涉及一种主燃级采用轴向旋流预膜板匹配叶片喷射结构的低排放燃烧室头部。

背景技术

航空发动机被称为现代工业皇冠的璀璨明珠，其设计及制造水平最能代表一个国家的整体工业水平，航空发动机按照用途分为军用和民用两种。军用航空发动机追求推重比采用高温升燃烧室，民用发动机追去效率和环保采用低排放燃烧室。随着民用航空业的发展以及环保意识的提高，未来对先进燃气轮机燃烧室的污染排放提出更严苛的要求。

中心分级燃烧室是现今低排放燃烧室的主要发展方向之一，其燃烧室采用中心分级的燃烧组织方式，预燃级采用扩散燃烧，具有较好的点熄火性能；主燃级为预混燃烧，用旋流器加强燃油与空气的掺混，可降低大工况下燃烧室的污染排放。

燃烧室内主燃级的中的油流量主要是从主燃级喷出，且主燃级为预混燃烧，所以主燃级中燃油雾化以及与空气的掺混的好坏影响燃烧的性能进而影响排放性能的好坏。故而主燃级的排放量的多少决定了整个燃烧室排放性能的好坏。

综上所述，本发明立足于工程实际应用，设计了一种主燃级采用轴向旋流预膜板匹配叶片喷射结构的低排放燃烧室头部，此头部主燃级采用匹配旋流叶片的预膜板，可使燃油喷射到预膜板上进行初次成膜，能够较好的雾化和掺混，进而进一步降低污染物的排放。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对中心分级燃烧室主燃级燃油雾化及污染排放的问题，提出了一种主燃级采用轴向旋流预膜板匹配叶片喷射结构的低排放燃烧室头部。所述头部的在主燃级旋流器叶片处加装轴向旋流预膜叶片，使从叶片上的燃油喷射孔中喷出的燃油打在预膜叶片上形成油膜，油膜离开叶片后进行破碎雾化。轴向旋流预膜板叶片相较于没有预膜板叶片的头部来说，提高了雾化和掺混效果。通过提高雾化和掺混的效率来达到更高的预混效果，进而达到更低的排放效果。

本发明采用的技术方案为：一种主燃级采用轴向旋流预膜板匹配叶片喷射结构的低排放燃烧室头部，主燃级采用轴向旋流预膜板匹配叶片喷射结构；头部采用中心分级的结构，由主燃级、预燃级构成，其中主燃级旋流叶片、主燃级轴向旋流预膜板叶片、主燃级套筒、主燃级内环依次通过焊接形成整个主燃级，其中主燃级旋流叶片和主燃级轴向旋流预膜板叶片通过焊接连接之后套在主燃级内环上并焊接在一起，然后将主燃级套筒与主燃级旋流叶片顶端焊接起来；预燃级包括预燃级旋流器叶片、预燃级喷嘴外环、预燃级喷嘴，其中预燃级喷嘴外环通过螺纹与预燃级喷嘴连接，然后预燃级旋流器叶片套在预燃级喷嘴外环上，级间段与预燃级旋流器叶片通过焊接连接，然后与主燃级内环通过螺纹方式连接，形成主燃级采用轴向旋流预膜板匹配叶片喷射结构的低排放燃烧室头部。

其中，主燃级轴向旋流预膜板叶片与主燃级旋流叶片轴线的夹角成-30°～60°，燃油通过叶片喷射孔喷出后以一定的角度撞击在预膜叶片上形成油膜进行雾化，提高雾化效率。

其中，主燃级轴向旋流预膜板叶片与主燃级旋流叶片的径向夹角为旋流器叶片径向夹角的20％～80％，则可改变预膜叶片距离燃油喷射孔的直线距离，进而改变叶片上的油膜形状，进而优化雾化。

其中，主燃级轴向旋流预膜板叶片厚度与主燃级旋流叶片厚度之比为20％～60％，改变预膜叶片的厚度可改变预膜叶片的刚性，在燃油冲击预膜叶片时可以通过振动加快油膜的破碎，进而促进雾化。