[发明专利]一种多级旋流组合式空气雾化燃油喷嘴装置及其控制方法

摘要

本发明涉及一种多级旋流组合式空气雾化燃油喷嘴装置及其控制方法，应用于高温升燃烧室，头部旋流器包括中心值班级单元和外围主燃级单元，中心值班级单元采用两级轴向旋流器结构，值班级燃油形成的油膜在值班级内外两级轴向旋流空气的剪切作用下发生雾化，在值班级形成富油扩散燃烧方式，避免高温升燃烧室由于头部气量较大引起的小功率下燃烧不稳定问题；主燃级采用具有弱旋流设计的两级反向旋转的组合式旋流器结构，主燃级燃油通过多个燃油喷射孔向主燃级外级径向旋流器叶片通道下游喷射，经过内外两级旋流空气的雾化混合，主燃级预混通道内的油气混合物分布均匀，避免高温升燃烧室在高功率下的燃烧室出口排气冒烟问题。

主权项

一种多级旋流组合式空气雾化燃油喷嘴装置，包括头部旋流器和火焰筒，应用于高温升燃烧室，所述燃烧室为直流型单环腔结构，其特征在于：用于燃烧所需气量全部从头部旋流器进入，火焰筒上没有主燃孔和掺混孔，只有冷却孔，所述头部旋流器包括中心值班级单元和外围主燃级单元，其中：‑‑所述中心值班级单元包括由内到外且同轴布置的中心导流锥体、值班级内级轴向旋流器、值班级油膜喷嘴和值班级外级轴向旋流器，其中，所述中心导流锥体包括位于气流进口侧的圆柱段和靠近气流出口侧的圆锥段，所述值班级内级轴向旋流器套设于所述中心导流锥体的圆柱段上；所述值班级油膜喷嘴为带有夹层的环形套筒结构，包括依次连接的进口段、过渡段和出口段；所述值班级油膜喷嘴的内壁面和中心导流锥体之间的空间构成第一气流通道；所述值班级油膜喷嘴中的夹层构成值班级供油通道，所述夹层包括基本位于所述值班级油膜喷嘴进口段上的值班级油腔以及位于所述值班级油膜喷嘴过渡段和出口段上的值班级油路，该值班级油路一端与所述值班级油腔联通，另一端与设置在所述值班级油膜喷嘴出口段内壁面上的狭缝联通，该狭缝构成值班级油膜喷口；‑‑所述外围主燃级单元包括过渡环形套筒、环形主燃级供油板、外围环形套筒、主燃级内级轴向旋流器和主燃级外级径向旋流器，其中，所述过渡环形套筒套设在所述值班级油膜喷嘴的出口段上，二者之间设置所述值班级外级轴向旋流器，所述过渡环形套筒内壁面构成第二气流通道，所述过渡环形套筒进口段的内壁面和所述值班级油膜喷嘴出口段的外壁面之间的空间构成第二气流通道的进口段，该气流通道的出口段与中心轴线具有一定的夹角；所述过渡环形套筒超出所述值班级油膜喷嘴之外的内壁面部分构成第二气流通道的扩张段；所述环形主燃级供油板包括设置于其内圆周处的主燃级分层隔板、位于其背侧的主燃级油腔和位于其外侧表面且与所述主燃级油腔连通的主燃级燃油喷射孔；所述主燃级内级轴向旋流器设置于所述过渡环形套筒进口段和所述主燃级分层隔板之间的第三气流通道中；所述主燃级外级径向旋流器设置于所述环形主燃级供油板和所述外围环形套筒之间的第四气流通道中；所述主燃级内级轴向旋流器和主燃级外级径向旋流器之间由所述主燃级分层隔板隔开；所述外围环形套筒的内壁面构成主燃级预混通道。