本发明专利技术公开了一种燃烧室燃油喷射与混合装置以及航空发动机，此装置包括预燃级装置、中间级装置和主燃级装置；预燃级装置包括预液膜式喷嘴（12）、第一轴向旋流器（14）、第二轴向旋流器（15）和中心锥体（13）；燃油进入预液膜式喷嘴（12）侧壁中的缝隙形成油膜，并从预液膜喷口（16）喷出，在第一级旋流器（14）和第二级旋流器（15）形成的旋流气流的剪切作用下雾化，并喷入燃烧室。本发明专利技术的燃烧室燃油喷射与混合装置以及航空发动机，采用了预混、预蒸发的方式，能有效降低燃气温度大幅降低污染气体排放量，并且优化了进气结构布局，减小了尺寸，有利于装配和维护。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种燃烧室燃油喷射与混合装置以及航空发动机，此装置包括预燃级装置、中间级装置和主燃级装置；预燃级装置包括预液膜式喷嘴（12）、第一轴向旋流器（14）、第二轴向旋流器（15）和中心锥体（13）；燃油进入预液膜式喷嘴（12）侧壁中的缝隙形成油膜，并从预液膜喷口（16）喷出，在第一级旋流器（14）和第二级旋流器（15）形成的旋流气流的剪切作用下雾化，并喷入燃烧室。本专利技术的燃烧室燃油喷射与混合装置以及航空发动机，采用了预混、预蒸发的方式，能有效降低燃气温度大幅降低污染气体排放量，并且优化了进气结构布局，减小了尺寸，有利于装配和维护。【专利说明】一种燃烧室燃油喷射与混合装置及航空发动机
本专利技术涉及航空发动机
，尤其涉及一种燃烧室燃油喷射与混合装置及航空发动机。
技术介绍
随着大气环境问题在世界范围内受到越来越多的关注，对于航空发动机污染物排放要求更是越来越严格。下一代航空发动机产品市场需求表明，氮氧化物(NOx)的排放量比现行国际民航组织(ICAO)规定标准还要减少50%左右，同时其他排放物比如一氧化碳(CO)和未燃碳氢(UHC)均要低于ICAO规定的标准。研究表明，控制燃烧室内的燃气温度是控制NOx污染排放的关键，控制燃烧区温度的主要技术途径之一就是采用贫油燃烧模式。但是在地面慢车、起动点火等工作状态下，又需要燃烧区采用接近富油燃烧的油气匹配方式，以保证燃烧性能，同时降低小功率状态下的CO和UHC排放。为了解决大功率状态下NOx排放和小功率状态下CO、UHC排放的矛盾，可以采用分级燃烧的形式，保证发动机不同功率下，燃烧室局部区域以最佳燃油空气匹配模式进行燃烧。分级燃烧技术在航空发动机燃烧室上已得到成功应用，比如:GE90发动机采用的双环腔燃烧室分级燃烧技术；GEnx发动机采用的中心分级燃烧技术等。而采用中心分级燃烧技术由于结构紧凑、分区贫油燃烧控制NOx效果较好等优点，已是低排放燃烧室发展的趋势。但是现有的分级燃烧技术，未能很好的解决分区之间互相影响、分级点附近燃烧效率低下等问题。国内外的一些公司在这一类型的低排放燃烧室方面做了较多的工作，并设计出了可实现贫油燃烧的燃油喷射装置，但目前所使用的燃油喷射装置的结构过于复杂，生产制造困难。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种燃烧室燃油喷射与混合装置，采用预混的方式，有效降低有害气体的排放。一种燃烧室燃油喷射与混合装置，包括预燃级装置、中间级装置和主燃级装置，所述中间级装置设置在所述预燃级装置的外围，所述预燃级装置包括:具有相同轴线的预液膜式喷嘴12、第一轴向旋流器14、第二轴向旋流器15和中心锥体13 ;其中，所述中心锥体13设置在所述预液膜式喷嘴12的内部空腔中；所述第一轴向旋流器14设置在所述中心锥体13和所述预液膜式喷嘴12的内部空腔之间，所述第二轴向旋流器15设置在所述预液膜式喷嘴12和所述中间级装置的连接段17之间；燃油进入所述预液膜式喷嘴12侧壁中的缝隙形成油膜，并从所述预液膜式喷嘴12的预液膜喷口 16喷出，在所述第一级旋流器14和所述第二级旋流器15形成的旋流气流的剪切作用下雾化，并喷入燃烧室。根据本专利技术的装置的一个实施例，进一步的，所述中间级装置包括:连接段17、套筒11和第三径向旋流器9 ;所述套筒11和所述连接段17都设置在所述主燃级装置的第二壁面19内；所述第三径向旋流器9设置在所述套筒11和所述连接段17之间。根据本专利技术的装置的一个实施例，进一步的，所述连接段17内布置有两组油道；其中，第一组油道由供油点6通向所述主燃级装置的燃油喷嘴7 ;第二组油道由供油点8经由喷孔10、通向所述套筒11、第二级轴向旋流器15和第三级径向旋流器9之间形成的空间；燃油通过所述第二油道，在所述第二级轴向旋流器15和所述第三级径向旋流器9的出口形成的混合旋转气流的作用下被雾化，喷入燃烧室。根据本专利技术的装置的一个实施例，进一步的，所述喷孔10为周向中心对称布置的多点喷射直射式喷孔。根据本专利技术的装置的一个实施例，进一步的，所述主燃级装置设置在所述中间级装置的外围；所述主燃级装置包括:第四级径向旋流器3和由固定壁面4、第一壁面18和第二壁面19组成的主燃级通道22 ;第四级径向旋流器3设置在所述主燃级通道22的进口处；所述燃油喷嘴7设置在所述第二壁面19上。根据本专利技术的装置的一个实施例，进一步的，所述燃油喷嘴7为在周向上对称布置的多点喷射直射式喷嘴。根据本专利技术的装置的一个实施例，进一步的，燃油通过所述第一油道，由所述燃油喷嘴7喷入所述主燃级通道22内，并在所述第四级径向旋流器3的出口形成的旋转气流作用下雾化，喷入燃烧室。根据本专利技术的装置的一个实施例，进一步的，所述第二壁面19靠近燃烧室的末端设置为向内弯曲的结构，所述末端具有与所述套筒11固定的固定部；在所述末端还设有多个冷却孔20 ;所述套筒11在靠近燃烧室的方向上具有前延伸段21，所述前延伸段21正对着所述冷却孔20 ;由所述第二壁面19与所述套筒11以及第三径向旋流器9和连接段17共同围成冷却腔；所述冷却腔中的空气通过所述冷却孔20流过并冲击到所述前延伸段21上，形成冲击冷却。本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种航空发动机，包括上述述的燃烧室燃油喷射混合装置。本专利技术的燃烧室燃油喷射与混合装置以及航空发动机，为一种贫油燃烧的低NOx排放燃烧室燃油喷射装置，采用了预混、预蒸发的方式，能有效的降低燃气温度，优化了燃油喷射装置的油气匹配，大幅降低Ν0Χ、CO、UHC和smoke等污染排放量。并且，通过优化进气结构布局，减小了燃油喷射与混合系统的尺寸，有利于装配和维护。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术的燃烧室燃油喷射与混合装置的一个实施例的示意图；图2为根据本专利技术的燃烧室燃油喷射与混合装置的一个实施例的装配示意图。【具体实施方式】下面参照附图对本专利技术进行更全面的描述，其中说明本专利技术的示例性实施例。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合图和实施例对本专利技术的技术方案进行多方面的描述。首先对本专利技术使用的一些技术术语进行说明:旋流器:一种使气体旋转的结构；分级燃烧:分为纵向分级和横向分级，为降低排放所采用的燃烧策略；喷嘴:一种燃油雾化装置；燃油雾化:利用喷嘴把液态燃料变成油珠群的过程；预液膜喷嘴:一种将燃油形成薄膜的装置。图1为根据本专利技术的燃烧室燃油喷射与混合装置的一个实施例的工作示意图。如图1所示:燃烧室燃油喷射与混合装置包括:预燃级装置、中间级装置和主燃级装置。中间级装置设置在预燃级装置的外围。预燃级装置包括:具有相同轴线的预液膜式喷嘴12、第一轴向旋流器本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱英，郭德三，曾庆林，
申请(专利权)人：中航商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。