[发明专利]双级整体式涡流器及火焰筒头部结构

说明书

本发明公开了一种双级整体式涡流器和火焰筒头部结构。双级整体式涡流器设于燃油喷嘴和火焰筒头部环之间用于将燃油喷嘴喷射的燃油剪切雾化并输送至火焰筒头部环的内腔内，双级整体式涡流器呈筒状并在中部形成沿轴线布设的内通道，双级整体式涡流器上设有分别与内通道连通的斜切孔和曲面流道，斜切孔靠近双级整体式涡流器的输入端设置，曲面流道设于斜切孔远离输入端的一侧，通过斜切孔将处于斜切孔外的气流引入内通道中并在内通道内形成第一旋转气流，通过曲面流道将处于曲面流道外的气流引入内通道中并在内通道内形成第二旋转气流。本发明的双级整体式涡流器，能满足高温升燃烧室对主燃区浓度场的要求。

技术领域

本发明涉及燃气涡轮发动机燃烧室技术领域，特别地，涉及一种双级整体式涡流器。此 外，发明还涉及一种火焰筒头部结构。

背景技术

燃油雾化装置是燃气涡轮发动机燃烧室的重要组成部件，每个涡轮动力机械至少有一个 喷嘴提供燃油，并在燃油雾化装置的作用下形成油雾场燃烧，燃油雾化装置工作性能的好坏 直接影响燃烧室的点熄火性能、燃烧性能和污染排放性能等。

图1为目前正在应用的一种燃油雾化装置，该燃油雾化装置由喷嘴和稳定器构成，稳定 器与火焰筒通过焊接方式固定，稳定器为碗状钝体结构，通过稳定器的空气有三股，气流I 从窄缝中进入主燃区，在稳定器下游形成回流区；气流Ⅱ经斜孔流出，这部分空气用来对稳 定器内壁面进行冷却和吹除积碳；气流Ⅲ主要用于防止喷嘴端面积碳。该燃油雾化装置的燃 油雾化质量主要取决于喷嘴的设计性能，不能满足高温升燃烧室对主燃区浓度场的要求。

正在应用的这种燃油雾化装置主要存在以下缺陷：一是该燃油雾化装置中采用的这种稳 定器形成的回流区方式限制了其进气量不能很多，否则会使回流区的速度较高，进而影响点 火性能和小状态的燃烧效率，但也因为进气量少，也会导致火焰筒头部环(10)积碳严重， 主燃区也容易生成大量烟粒子，造成排气污染；二是该燃油雾化装置中的稳定器是与火焰筒 焊接为一体，喷嘴插入稳定器中心孔，火焰筒和燃烧室机匣由于温度不同产生的膨胀量的差 值只能由喷嘴安装座和喷嘴杆之间采用滑动结构补偿，而喷嘴安装座和喷嘴杆之间采用滑动 结构最大的缺点是容易产生漏气，且燃烧室压力越高，漏气量越大；三是燃油雾化质量主要 取决于喷嘴的设计性能，不能满足高温升燃烧室对主燃区浓度场的要求。

发明内容

本发明提供的双级整体式涡流器，以解决现有的火焰筒头部结构雾化性能差、不能满足 高温升燃烧室对主燃区浓度场的要求的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种双级整体式涡流器，设于燃油喷嘴和火焰筒头部环之间用于将燃油喷嘴喷射的燃油 剪切雾化并输送至火焰筒头部环的内腔内，双级整体式涡流器呈筒状并在中部形成沿轴线布 设的内通道，双级整体式涡流器上设有分别与内通道连通的斜切孔和曲面流道，斜切孔靠近 双级整体式涡流器的输入端设置，曲面流道设于斜切孔远离输入端的一侧，通过斜切孔将处 于斜切孔外的气流引入内通道中并在内通道内形成沿周向高速旋转流动的第一旋转气流，通 过曲面流道将处于曲面流道外的气流引入内通道中并在内通道内形成沿周向高速旋转流动的 第二旋转气流，第二旋转气流的旋转方向与第一旋转气流的旋转方向相反，通过第一旋转气 流和第二旋转气流共同作用将由燃油喷嘴喷射的燃油剪切成粒径微小的油滴，以实现燃油的 雾化，通过第二旋转气流与从火焰筒头部环外部进入的旋转射流共同作用形成沿周向旋转并 紧贴火焰筒头部环内壁面流动的旋转覆盖气膜，以实现对火焰筒头部环的冷却。

进一步地，斜切孔呈螺旋状布设，斜切孔的数量为多个，多个斜切孔沿双级整体式涡流 器的周向依次间隔排布，曲面流道呈螺旋状布设，曲面流道的数量为多个，多个曲面流道沿 双级整体式涡流器的周向依次间隔排布，多个曲面流道形成的气流通道与多个斜切孔形成的 气流通道的旋向相反。