集油环、燃油喷嘴、燃烧室、燃气涡轮发动机、热防护方法技术

本发明专利技术涉及一种集油环、燃油喷嘴、燃烧室、燃气涡轮发动机以及热防护方法。其中，所述集油环包括主燃级油路以及多个主燃级喷口，所述主燃级油路为环状主燃级油路，所述主燃级燃油喷口从所述主燃级油路的向外延伸，所述多个主燃级燃油喷口沿所述环状主燃级油路的周向分布；预燃级主油路；预燃级副油路；其中，所述预燃级主油路与预燃级副油路构成在所述环状主燃级油路的轴向侧以及径向侧沿所述环状主燃级油路环绕。级油路环绕。级油路环绕。

【技术实现步骤摘要】
集油环、燃油喷嘴、燃烧室、燃气涡轮发动机、热防护方法


[0001]本专利技术属于燃气涡轮发动机
，尤其涉及一种集油环、燃油喷嘴、燃烧室、燃气涡轮发动机、热防护方法。

技术介绍

[0002]航空发动机燃油喷嘴在燃烧室内主要受到来自高压压气机出口空气的对流换热和火焰筒内燃气的辐射换热影响。随着燃烧室进口温度的升高，燃油喷嘴内油路壁温以及燃油温度也不断提高。较高的燃油湿壁温度使得燃油与溶解与其中的氧发生反应，并在油路壁面沉积、结焦，降低了燃油管路的流通面积，严重时甚至堵塞喷口，影响燃油雾化效果。愈来愈差的燃油雾化效果将导致燃烧室的燃烧效率、排放、出口温度分布的恶化，发动机的油耗增加，动力性能下降，涡轮叶片的工作寿命也很难得到保障，对飞行安全构成严重威胁。
[0003]因此，有必要对喷嘴采取热防护措施，以减少外界热源对燃油的加热效果，从而避免结焦现象的发生。
[0004]根据已有的研究结果，认为如下措施有助于防止燃油喷嘴的结焦：(1)采用热稳定性更好的燃油；(2)用空气或燃油冷却喷嘴；(3)设计燃油管路外侧结构减少换热；(4)改进燃油通道几何尺寸和热防护设计，以降低湿壁温度；(5)对燃油通道表面进行处理以抑制积炭。
[0005]因此，现有技术中，防止燃油喷嘴的结焦主要技术方案包括对喷嘴进行有效的热防护结构设计、优化喷嘴流道结构、提高表面光洁度来降低湿壁温度、减少燃油喷嘴结焦。而喷嘴的热防护设计多采用主、副油路燃油相互换热相结合与设计内外隔热腔的喷嘴热防护方案。
[0006]现有技术的一种方案中，集油环中预燃级油路与主燃级油路沿轴向分别呈环状并列布置，预燃级油路在轴向与主燃级油路的上游以及下游相邻。但专利技术人在完成本专利技术的过程中发现，这种结构的集油环的热防护效果仍需要提高，以保证集油环内主燃级燃油不发生结焦现象，并且，这种结构的集油环的通用性较差，无法在主燃级轴向下游端布置主燃级燃油喷口，若布置后将失去位于下游的预燃级油路的热防护效果，该结构主要适用于主燃级燃油喷口的喷射方向为径向的燃烧室结构，通用性较差。
[0007]因此，本领域需要一种集油环，解决以上的问题，以降低主燃级燃油结焦的风险，延长燃油喷嘴的寿命，使得燃烧室以及燃气涡轮发动机稳定可靠地运行，并且提高集油环以及燃油喷嘴的通用性。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的是提供一种集油环。
[0009]本专利技术的一个目的是提供一种燃油喷嘴。
[0010]本专利技术的一个目的是提供一种燃烧室。
[0011]本专利技术的一个目的是提供一种燃气涡轮发动机。
[0012]本专利技术的一个目的是提供一种热防护方法。
[0013]根据本专利技术一个方面的一种集油环，包括：主燃级油路以及多个主燃级喷口，所述主燃级油路为环状主燃级油路，所述主燃级燃油喷口从所述主燃级油路的向外延伸，所述多个主燃级燃油喷口沿所述环状主燃级油路的周向分布；预燃级主油路；预燃级副油路；其中，所述预燃级主油路与预燃级副油路构成在所述环状主燃级油路的轴向上游侧以及径向内侧沿所述环状主燃级油路环绕。
[0014]在所述集油环的一个或多个实施例中，所述主燃级油路包括至少两股主燃级油路分路，该至少两股主燃级油路分路构成环状主燃级油路；所述预燃级主油路在所述环状主燃级油路的轴向上游侧沿所述环状主燃级油路环绕；所述预燃级副油路在所述环状主燃级油路的径向内侧沿所述环状主燃级油路环绕。
[0015]在所述集油环的一个或多个实施例中，所述预燃级主油路包括至少两股预燃级主油路分路，该至少两股预燃级主油路分路构成环状预燃级主油路。
[0016]在所述集油环的一个或多个实施例中，所述预燃级副油路只具有单条油路，该单条油路为双层环状油路，该双层环状油路的径向内层环状油路在所述环状主燃级油路的径向内侧沿所述环状主燃级油路环绕，该双层环状油路的径向外层环状油路在所述环状主燃级油路的径向外侧沿所述环状主燃级油路环绕，该双层环状油路的所述径向内层环状油路与所述径向外层环状油路通过U型结构在径向延伸。
[0017]在所述集油环的一个或多个实施例中，所述预燃级主油路、所述预燃级副油路均只具有单条油路，所述预燃级主油路、所述预燃级副油路以及所述主燃级油路的型面相互贴合匹配。
[0018]在所述集油环的一个或多个实施例中，所述预燃级主油路、所述预燃级副油路以及所述主燃级油路的型面相互贴合匹配结构包括，所述主燃级油路具有第一斜面、第一平面，所述预燃级副油路具有第二斜面、第三斜面，以及所述预燃级主油路具有第二平面、第四斜面，所述第一斜面与所述第二斜面贴合匹配，所述第一平面与所述第二平面贴合匹配，所述第三斜面与所述第四斜面贴合匹配。
[0019]在所述集油环的一个或多个实施例中，所述主燃级燃油喷口的喷射方向可具有轴向、径向以及位于轴向与径向之间的斜向。
[0020]根据本专利技术一个方面的一种燃油喷嘴，包括喷嘴外壳，杆芯，以及如以上任意一项所述的集油环，其中，所述集油环位于喷嘴外壳提供的容纳空间内，所述杆芯用于提供所述主燃级油路、所述预燃级主油路、以及所述预燃级副油路的燃油
[0021]在所述燃油喷嘴的一个或多个实施例中，所述喷嘴外壳的径向侧壁或者轴向下游端壁具有通过孔。
[0022]根据本专利技术一个方面的一种燃烧室，包括火焰筒、机匣以及如以上任意一项所述的燃油喷嘴，所述集油环的所述油路输出燃油在所述火焰筒燃烧，所述杆芯固定连接于所述机匣。
[0023]根据本专利技术一个方面的一种燃气涡轮发动机，包括转子，以及所述的燃烧室。
[0024]根据本专利技术一个方面的一种热防护方法，用于集油环的环状主燃级油路，包括：在所述环状主燃级油路的径向侧以及轴向侧均沿所述环状主燃级油路环绕对所述环状主燃
级油路提供热交换。
[0025]综上，本专利技术的进步效果包括但不限于以下之一或组合：
[0026](1)专利技术人在完成本专利技术的过程中，准确识别了发生结焦的关键区域为主燃级油路的径向内侧以及轴向上游侧，通过预燃级主油路、预燃级副油路构成在环状主燃级油路的轴向上游侧以及径向内侧沿环状主燃级油路环绕，隔绝了主燃级油路受集油环上游空气和金属壁面的对流换热与导热，有效的降低了主燃级油路受到的来自集油环上游的结焦风险，并且隔绝了主燃级油路集油环内侧的影响，降低了主燃级油路内侧的结焦风险，从而进一步提高了热防护效果，降低主燃级燃油结焦的风险，延长燃油喷嘴的寿命，使得燃烧室以及燃气涡轮发动机稳定可靠地运行，并且由于可以仅在径向内侧以及轴向上游侧布置预燃级油路，因此主燃级燃油喷口的喷射方向可以是径向也可以是轴向，集油环可以适配更多型号的燃烧室，提高了集油环以及燃油喷嘴的通用性；
[0027](2)通过多股主燃级燃油分路构成主燃级油路，使得主燃级油路燃油在集油环中的流通长度缩短，燃油从主燃级喷口喷出。该设计缩短了主燃级油路燃油在集油环中的加热时间，降低了主燃级油路中的结焦风险；
[0028](3)通过多股预燃级主油路分路，增大预燃级主油本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集油环，其特征在于，包括：主燃级油路以及多个主燃级喷口，所述主燃级油路为环状主燃级油路，所述主燃级燃油喷口从所述主燃级油路的向外延伸，所述多个主燃级燃油喷口沿所述环状主燃级油路的周向分布；预燃级主油路；预燃级副油路；其中，所述预燃级主油路与预燃级副油路构成在所述环状主燃级油路的轴向上游侧以及径向内侧沿所述环状主燃级油路环绕。2.如权利要求1所述的集油环，其特征在于，所述主燃级油路包括至少两股主燃级油路分路，该至少两股主燃级油路分路构成环状主燃级油路；所述预燃级主油路在所述环状主燃级油路的轴向上游侧沿所述环状主燃级油路环绕；所述预燃级副油路在所述环状主燃级油路的径向内侧沿所述环状主燃级油路环绕。3.如权利要求1所述的集油环，其特征在于，所述预燃级主油路包括至少两股预燃级主油路分路，该至少两股预燃级主油路分路构成环状预燃级主油路。4.如权利要求1所述的集油环，其特征在于，所述预燃级副油路只具有单条油路，该单条油路为双层环状油路，该双层环状油路的径向内层环状油路在所述环状主燃级油路的径向内侧沿所述环状主燃级油路环绕，该双层环状油路的径向外层环状油路在所述环状主燃级油路的径向外侧沿所述环状主燃级油路环绕，该双层环状油路的所述径向内层环状油路与所述径向外层环状油路通过U型结构在径向延伸。5.如权利要求1所述的集油环，其特征在于，所述预燃级主油路、所述预燃级副油路均只具有单条油路，所述预燃级主油路、所述预燃级副油路以及所述主燃级油路的型面相互贴合匹配。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯健，陈浩，邓向阳，黄望全，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：