本发明专利技术公开了一种用于贫油直喷燃烧室的燃料多点均匀喷射系统，属于燃气涡轮发动机技术领域。其包括前端系统，空气进气段，连接段，安装段，旋流器系统，压紧件；系统采用多点进油‑多点出油的燃料进给方式，为了避免在各个管路中燃料分流不均匀的缺陷，可以采用燃料前端稳压器，其运用两个稳压罐，进行预储和稳压，保证燃料的进入状态稳定，其次进气管共六根在正方形的平面上下对称分布，保证其对于各个喷油杆的分流均匀，以实现各个点的均一的油气混合。调节燃料流量后实现实验预计的各个点的贫油燃烧，实现较低的污染物排放。可解决单点进油‑多点出油的设计方案造成各个喷嘴处的燃油流量不同而造成的局部富油燃烧，消除了因系统设计不合理而造成的温度分布不均现象。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于贫油直喷燃烧室的燃料多点均匀喷射系统，属于燃气涡轮发动机
技术介绍
如今航空发动机在追求越来越高的效率时，也同时要求更少的空气污染排放。而高效率意味着提高发动机燃烧室的整体温度，污染物排放的减少则与降低燃烧室的最高温度直接相关。追求高效率与降低污染物排放往往是针锋相对的矛盾。而在各种污染物的排放中，Nox（氮氧化物）的降低最受关注。燃烧生成Nox的化学反应速率与燃烧室中的反应物的最大温度成指数函数关系，即使燃烧室内的达到最大温度间隔极短，也会产生大量的Nox。低油气比贫油燃烧作为降低Nox的常用手段之一，其中前景最为广阔的即为贫油直接喷射技术。贫油直接喷射燃烧技术（LDI）就是将燃料以贫油的方式直接喷入燃烧区与空气混合直接燃烧，贫油燃烧的火焰温度低，可大幅降低Nox的产生。而为了消除燃烧室中的局部高温区，贫油燃烧要求在燃烧之前，燃料和空气已经很好的掺混。因此，LDI要求燃料的均一掺混，为实现此条件，LDI多使用多个油气混合单元的组合。作为极具前景的低污染燃烧室概念，国内外都对LDI多单元组合进行了大量的研究。也产生了多种燃料供给和喷射系统方案。例如美国专利<multi-point fuel injection module>(专利号：6959695B2)与《fuel trim system for a multiple chamber gas turbine combustion system》。前一种方案设计了一种多点的燃料喷射装置，其采用单杆单点进油，4点出油的方式，但是进油点并不位于出油点的平均位置处。这种空间位置分布的不均匀，会导致燃料的分流与最后的各个出油点处的油气当量比不同，远端油气比较低，近端则较高。而后一种方案为航空发动机设计了一种进燃料的方案，主燃级与预燃级均为单点进油，多点出油的方式。两种结构均使用了单点进油-多点出油的供油方式，其造成的燃烧室内油气分布不均匀导致燃烧室内部温度梯度大，燃烧室的热应力过大的问题可能会缩短燃烧室的寿命。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于贫油直喷燃烧室的均匀喷射系统，该系统不仅可以实现燃料的多点喷射，而且可以使得进入燃烧室内的油气混合物均匀一致，使燃烧充分高效，同时降低了污染物的排放。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于贫油直喷燃烧室的燃料多点均匀喷射系统，其中的贫油直喷燃烧室包括依次连接的空气进气段,安装段及燃烧室本体;本系统在所述安装段轴向法平面上均匀设置若干个旋流器组件，每个旋流器组件由一个文氏管和一个安装在文氏管中的轴向旋流器组成，由空气进气段流入的空气从文氏管中流过并由轴向旋流器作用形成旋流空气；轴向旋流器的主轴中空，用于输入燃料的喷杆穿入该主轴中，在靠近喷杆顶部的轴向法平面上开有阵列小孔，燃料从小孔中喷出，与文氏管中的旋流空气混合后进入后部的燃烧室本体燃烧。作为改进，所述轴向旋流器由若干片与主轴成倾角的叶片固定在主轴外壁面制成，喷杆上的阵列小孔位于叶片与文氏管喉道之间。作为进一步改进，所述旋流器组件采用九点阵列方式安装于安装段。为了提高燃料输入的均匀性，所述喷杆可以与一个燃料喷射装置相连，该燃料喷射装置包括前端稳压器、连接段、进气管和过渡管；前端稳压器将稳压的燃料输入并列的若干根进气管，各进气管通过预先在空气进气段壁面上的开孔进入空气进气段内部，进气管与开孔之间密封；过渡管两端分别伸入连接段两侧的凹槽内；凹槽在安装完成进气管与过渡管后封闭，过渡管与进气管在凹槽空腔内交汇，完成燃料运输，连接段外轮廓与安装段内部台阶面的形状配合实现安装定位；喷杆一端连接在过渡管上使燃气从过渡管进入到喷杆内。作为优选，喷杆上的阵列小孔的直径在1mm~5mm,且与轴向的倾斜角度在0~75度之间。上述前端稳压器包括第一气态燃料气源、第二气态燃料气源、第一压力表、第二压力表、第三压力表、第一稳压罐与第二稳压罐、第一闸阀,第二闸阀，节流阀；燃料流量计组成；其中第一及第二气态燃料气源各自经对应的第一、第二压力表及第、第二闸阀连接至第一稳压罐以导入气态燃料；第一稳压罐后端再依次连接节流阀、第三压力表、燃料流量计至第二稳压罐，第二稳压罐出气管数量与燃料喷射装置的进气管数量对应，并相互连接。作为优选，第二稳压罐出气管数量与燃料喷射装置的进气管数量为六根。作为进一步改进，燃烧室本体四个外壁面开有方形孔，其中左右两侧安装石英玻璃作观察窗，上方的方形孔放置点火电嘴附板，下方的方形孔放置火焰温度传感器附板。本专利技术与其他燃料喷射系统相比，有以下优点：1、采用了文氏管和轴向旋流器组成的旋流器组件，提高了燃料与空气混合的均匀性，进气管及与之配套的旋流器组件在轴向法平面上对称分布，保证其对于各个喷杆的分流均匀，以实现各个点的均一的油气混合，使燃烧更充分，实现较低的污染物排放。2、喷杆的喷口接近文氏管旋流器的喉道处且燃料喷出方向与空气来流方向基本垂直，保证了燃料与空气的充分混合，提高了燃烧性能；3、过渡管与进气管的燃料运输在连接段的密闭凹槽内完成，大大简化了系统设计，且连接段与安装段通过台阶配合，螺钉连接的方式实现了精确定位。4、增加了燃料稳压器，在使用两个燃料源来保证燃料流量的情况下，使用两个稳压罐使得在燃料流动中接近稳定流动，大大减少了两个燃料源可能造成的燃料的不稳定流动，优化了燃料的喷射稳定性与均匀性。附图说明图1为贫油直接喷射低排放燃烧室结构示意图，其中包括固定板10，石英玻璃9，紫铜垫片8，空气进气段进口法兰1，空气进气段15，空气进气段出口法兰2，连接段3，安装段进口法兰14，安装段13，安装段出口法兰12，旋流器组件4，压紧件5，燃烧室进口法兰11，燃烧室本体6，燃烧室出口法兰7；图2为安装段前部结构示意图，其中包括安装段凸台16；图3为安装段内部的结构示意图，其中包括安装段安装旋流器用圆孔17，安装段内部台阶面18，螺纹孔19；图4为燃料喷射系统后部的结构示意图，其中包括燃料进气管26，螺母24，螺母25，连接段螺纹孔23，燃料过渡管22，凹槽内台阶20，凹槽21；图5为燃料喷射系统前部的结构示意图；图6为温度传感器附板（左）和点火电嘴附板（右）的结构示意图，其中包括电嘴螺栓孔28，螺纹孔64，固定板凸台65，电嘴孔29，温度传感器放置孔28，图7为文氏管旋流器的结构示意图，其中包括旋流器外端面台阶面31，旋流器叶片32，旋流器空气流道33，主轴34，旋流器外端面台阶35，文氏管36；图8文氏管旋流器的装配关系显示；图9为燃烧室前部的结构示意图 ；图10燃烧室后部的结构示意图，其中包括燃烧室A面42， 固定板39，石英玻璃40，紫铜垫片41， 燃烧室出口螺栓孔44， 燃烧室B面方孔台阶43；图11为空气进气段的结构示意图，其中包括空气进气段左端法兰1，进气管焊接段48，进气管道右端法兰端面51，过渡管外壁面，螺栓孔45，喷杆46；；图12为第一稳压罐的结构示意图，。图13为稳压罐b的结构示意图，，图14为燃料系统的概念示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步描述。如图1、图2、图3、图11所示，贫油直喷燃烧室主要包括贫油直喷燃烧室包括依次连接的空气进气段15,安装段13及燃烧室本体6。其中空气进气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于贫油直喷燃烧室的燃料多点均匀喷射系统，该贫油直喷燃烧室包括依次连接的空气进气段（15）,安装段（13）及燃烧室本体（6）;其特征在于，所述燃料多点均匀喷射系统是在安装段（13）轴向法平面上均匀设置若干个旋流器组件（4），每个旋流器组件（4)由一个文氏管（36）和一个安装在文氏管（36）中的轴向旋流器组成，由空气进气段（15）流入的空气从文氏管（36）中流过并由轴向旋流器作用形成旋流空气；轴向旋流器的主轴中空，用于输入燃料的喷杆（46）穿入该主轴（34）中，在靠近喷杆（46）顶部的轴向法平面上开有阵列小孔（37），燃料从小孔（37）中喷出，与文氏管中的旋流空气混合后进入后部的燃烧室本体（6）燃烧。
【技术特征摘要】
1.一种用于贫油直喷燃烧室的燃料多点均匀喷射系统，该贫油直喷燃烧室包括依次连接的空气进气段（15）,安装段（13）及燃烧室本体（6）;其特征在于，所述燃料多点均匀喷射系统是在安装段（13）轴向法平面上均匀设置若干个旋流器组件（4），每个旋流器组件（4)由一个文氏管（36）和一个安装在文氏管（36）中的轴向旋流器组成，由空气进气段（15）流入的空气从文氏管（36）中流过并由轴向旋流器作用形成旋流空气；轴向旋流器的主轴中空，用于输入燃料的喷杆（46）穿入该主轴（34）中，在靠近喷杆（46）顶部的轴向法平面上开有阵列小孔（37），燃料从小孔（37）中喷出，与文氏管中的旋流空气混合后进入后部的燃烧室本体（6）燃烧。2.根据权利要求1所述的用于贫油直喷燃烧室的燃料多点均匀喷射系统，其特征在于，所述轴向旋流器（34）由若干片与主轴成倾角的叶片（32）固定在主轴（34）外壁面制成，喷杆（46）上的阵列小孔（37）位于叶片（32）与文氏管喉道之间。3.根据权利要求1或2所述的用于贫油直喷燃烧室的燃料多点均匀喷射系统，其特征在于，所述旋流器组件（4）采用九点阵列方式安装于安装段（13）。4.根据权利要求1或2所述的用于贫油直喷燃烧室的燃料多点均匀喷射系统，其特征在于，所述喷杆（46）与燃料喷射装置相连，该燃料喷射装置包括燃料前端稳压器（85）、连接段（3）、进气管（26）和过渡管（22）；前端稳压器将稳压的燃料输入并列的若干根进气管（26），各进气管（26）通过预先在空气进气段（15）壁面上的开孔进入空气进气段（15）内部，进气管（26）与开孔之间密封；过渡管（22）两端分别伸入连接段（3）两侧的凹槽（21）内；凹槽（21）在安装完成进气管（26）与过渡管（...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建中，任勇智，李文杰，巩二磊，陈坚，胡阁，李维，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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