[发明专利]可变喷口面积的离心式喷嘴

说明书

本发明的一个目的是提供可变喷口面积的离心式喷嘴，在不同油压下有不同喷嘴出口面积。其中喷嘴壳体具有轴向长度，在轴向长度上具有进油侧的第一开放端以及位于出油侧的第二开放端，贯穿所述第一开放端和所述第二开放端的燃油腔，并且在轴身上向外凸出设置有进燃油用的管道，所述燃油腔在出油侧具有内径渐扩部；端盖可拆卸连接喷嘴壳体的第一开放端；柱体在所述燃油腔中可移动设置，与所述燃油腔之间的间隙形成供燃油通过的燃油通道，一端具有外径渐扩部，与所述内径渐扩部相对，另一端与端盖相对并间隔开；弹性件连接所述端盖和所述柱体；轴向旋流叶片设置在柱体和喷嘴壳体之间的所述燃油通道。

技术领域

本发明涉及发动机燃烧室，尤其涉及发动机燃烧室用燃油喷嘴。

背景技术

液体燃料的燃烧，必须先蒸发成油气，再以气态进行燃烧反应。液体燃料的雾化和蒸发对燃气轮机燃烧室是一个至关重要的过程，而雾化又是蒸发的基础。航空燃气轮机的燃油雾化一般采用燃油喷嘴来实现。目前在航空燃气轮机上使用最广泛的压力型雾化喷嘴为离心式喷嘴。离心式喷嘴中，燃油在油压驱动下通过喷嘴内的旋流孔或旋流槽，使燃油以旋转液膜的形式喷出喷口。液膜靠离心力作用成锥形散开，增大了出口雾化锥角，增加了与空气相互作用的面积，改善了雾化粒径。但对航空发动机来说，不同工况下的供油流量变化悬殊，这时仅靠简单的单油路喷嘴用改变供油压力来改变供油量已远不能满足要求。例如，发动机的最大和最小供油量往往相差20倍以上，供油压差就相差400倍。

常用的解决方法就是在一个喷嘴上重叠地装两个喷口，由两股油路分别供油，一般称之为主副油路。CFM56系列发动机和GE90的燃油喷嘴均为双油路离心喷嘴。其中，小状态下，副油路负责供油，随着供油压力增大，副油路油量也逐渐增大。当油压达到一定时，主油路开始供油，此时，主副油路同时开始供油。

然而，发明人认识到，首先双油路离心喷嘴本身结构较单油路离心喷嘴复杂，如图1所示。图1中示出了主、副油路喷口22、24，产生旋流的轴向旋流叶片26、25，壳体21、23。复杂的双油路结构会使得喷嘴加工困难且重量加大。

同时，根据流量的需求，传统发动机燃烧室双油路离心喷嘴采用单向阀(checkvalve)与计量阀(metering valve)结合的结构。具体的方法为，在副油路上游处，安装单向阀，阀门是否开启由油压决定。在主油路上游处，安装计量阀，燃油在计量阀内，通过一个变节流面积的节流活门，从而使得在使用同一燃油总管燃油的情况下，不同工况的主、副燃油能够得到不同的分配比例。对于双油路离心喷嘴来说，为了使不同工况下主、副油路的油量分配比例不同，需要安装额外的单向阀与计量阀，增加了控制系统的难度与发动机重量。

发明内容

本发明的一个目的是提供可变喷口面积的离心式喷嘴，在不同油压下有不同喷嘴出口面积。

根据本发明的可变喷口面积的离心式喷嘴，其包括喷嘴壳体、端盖、柱体、弹性件以及轴向旋流叶片，其中喷嘴壳体具有轴向长度，在轴向长度上具有进油侧的第一开放端以及位于出油侧的第二开放端，贯穿所述第一开放端和所述第二开放端的燃油腔，并且在轴身上向外凸出设置有进燃油用的管道，所述燃油腔在出油侧具有内径渐扩部；端盖可拆卸连接喷嘴壳体的第一开放端；柱体在所述燃油腔中可移动设置，与所述燃油腔之间的间隙形成供燃油通过的燃油通道，一端具有外径渐扩部，与所述内径渐扩部相对，另一端与端盖相对并间隔开；弹性件连接所述端盖和所述柱体；轴向旋流叶片设置在柱体和喷嘴壳体之间的所述燃油通道。

在一个或多个实施方式中，所述柱体的所述外径渐扩部为锥体，锥体母线为内凹曲线。

在一个或多个实施方式中，所述燃油腔的所述内径渐扩部纵向截面呈直线状外扩。

在一个或多个实施方式中，所述柱体的所述外径渐扩部部分伸出所述喷嘴壳体的所述第二开放端。

在一个或多个实施方式中，所述进燃油用管道与所述燃油腔的轴线成夹角。

在一个或多个实施方式中，所述喷嘴壳体为圆筒状。