[发明专利]双旋预混燃烧器

说明书

一种双旋预混燃烧器，包括燃料喷嘴、燃料管、氧化剂管、第一级旋流器、第二级旋流器和文氏管，氧化剂管套在燃料管外，与燃料管同轴布置；文氏管的收缩管与氧化剂管连接；氧化剂管与燃料管之间和收缩管与燃料喷嘴表面之间构成一连通的氧化剂流路，其中最小横截面设置在下游出口位置；氧化剂流路内同轴布置第一级旋流器和第二级旋流器；第二级旋流器设置在第一级旋流器外侧；第一级旋流器和第二级旋流器下游出口端面齐平，且两者的旋向相反；收缩管下游与扩张管连接。本发明的氧化剂流路下游会产生条状强湍流剪切涡流带，利用该强湍流剪切带辅助破碎液体燃料，并加速燃料与氧化剂的混合，可提高燃烧性能。

技术领域

本发明涉及航空发动机或燃气轮机技术领域，具体地涉及一种包括喷射燃料和空气的双旋预混燃烧器。

背景技术

公知的燃烧器一般采用单级旋流技术，旋流的作用主要是形成回流区来稳定燃烧火焰。但这种单级旋流式燃烧器存在燃料与氧化剂混合不均造成燃烧不充分的问题。

另外，还有一种燃烧器，其氧化剂通道中采用中间带文氏管隔板的双级旋流技术，内旋流用来混合燃料与氧化剂，内旋流结构外侧为文氏管隔板，然后在文氏管隔板外侧并与内旋流结构间隔一段距离布置外旋流结构，外旋流用来补充氧化剂到燃烧气氛中，形成二次燃烧。这种结构相较单旋燃烧器提高了燃烧性能，但外旋流出来的氧化剂对燃料的掺混作用不强，此外文氏管处于高温区，容易积碳和被烧蚀。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双旋预混燃烧器，从原理和结构上解决当前公知技术存在的不足。

为实现上述目的，本发明提供的双旋预混燃烧器，由燃料喷嘴、燃料管、氧化剂管、第一级旋流器、第二级旋流器、文氏管构成。

燃料喷嘴为圆台状；

燃料喷嘴的大头与上游的燃料管无缝连接，设置在燃烧器中心位置；

氧化剂管套在所述燃料管外，与燃料管同轴布置；

所述文氏管由收缩管和扩张管构成；

收缩管套在所述燃料喷嘴外，与燃料喷嘴同轴布置，并且大头与上游氧化剂管无缝连接；

所述氧化剂管与燃料管之间环状流路和所述收缩管与燃料喷嘴侧表面之间的环锥状流路构成一连通的氧化剂流路；

所述氧化剂流路的最小横截面设置在下游出口位置；

所述氧化剂流路内同轴布置第一级旋流器和第二级旋流器；

所述第二级旋流器设置在第一级旋流器外侧；

所述第一级旋流器和第二级旋流器下游出口端面齐平；

所述第一级旋流器和第二级旋流器的旋向相反；

所述收缩管下游的小头无缝连接扩张管。

所述的双旋预混燃烧器，其中，燃料喷嘴为气体燃料喷嘴或液体燃料喷嘴。

所述的双旋预混燃烧器，其中，液体燃料喷嘴的结构为压力雾化式、气动雾化式或组合式结构。

所述的双旋预混燃烧器，其中，两级旋流器为叶片式或斜切孔式结构。

所述的双旋预混燃烧器，其中，两级旋流器布置在氧化剂管与燃料管之间的环状流路内，或收缩管与燃料喷嘴侧表面之间的环锥状流路内。

所述的双旋预混燃烧器，其中，第一级旋流器旋流数为0.6～0.8，第二级旋流器旋流数为0.8～1.0。

所述的双旋预混燃烧器，其中，收缩管与燃料喷嘴侧表面之间夹角为1～5°。

所述的双旋预混燃烧器，其中，扩张管长度为文氏管喉部直径的0.25～0.35。