一种带多旋流中间稳焰级的周向分级低污染燃烧室

摘要

一种带多旋流中间稳焰级的周向分级低污染燃烧室，燃烧室为单环腔结构，采用空气分级配合燃油分级的低污染燃烧组织方式，燃烧气量全部由值班级、中间级和主燃级供应，燃油分级供应比例按发动机运行工况及稳定的低污染燃烧需要进行精确控制。值班级采用两级轴向旋流配合文氏管的组合结构，形成的低速回流区可以支持燃烧室的稳定燃烧；中间级采用位于同一轴向截面内同一圆周上沿周向均匀分布的多个单级轴向旋流配合文氏管组合结构，形成的中间稳焰级燃烧区用于强化稳定主燃级火焰；主燃级采用位于同一轴向截面内同一圆周上沿周向均匀分布的多个单级轴向旋流配合文氏管组合结构强化油气混合的贫油预混预蒸发燃烧方式，进而大幅度降低污染物排放。

主权项

一种带多旋流中间稳焰级的周向分级低污染燃烧室，其特征在于：所述燃烧室为单环腔结构，采用空气分级配合燃油分级的低污染燃烧组织方式，燃烧气量全部由火焰筒头部(68)的值班级(23)、中间级(24)和主燃级(25)供应，燃油供应按照发动机运行工况及稳定低污染燃烧需要控制向火焰筒头部(68)的值班级(23)、中间级(24)和主燃级(25)供应燃油的比例；所述燃烧室由前置扩压器(16)、燃烧室外机匣(17)、燃烧室内机匣(18)、燃油供应组件(19)、火焰筒头部(68)、火焰筒外壁(20)和火焰筒内壁(21)组成，前置扩压器(16)与燃烧室外机匣(17)和燃烧室内机匣(18)相连，火焰筒外壁(20)和火焰筒内壁(21)在燃烧室外机匣(17)和燃烧室内机匣(18)组成的空间内沿径向分布，火焰筒头部(68)通过头部端壁(26)与火焰筒外壁(20)和火焰筒内壁(21)相连，燃油供应组件(19)通过燃油管路基座(62)与燃烧室外机匣(17)固定；所述火焰筒头部(68)由值班级(23)、中间级(24)、主燃级(25)和头部端壁(26)组成；所述值班级(23)由值班级离心喷嘴(31)、值班级旋流组件(27)、值班级套筒(34)和值班级端壁(35)组成，利用值班级旋流组件(27)形成值班级燃烧区(8)用于稳定火焰，值班级(23)在启动状态下单独工作，在其余工况下与中间级(24)或与中间级(24)和主燃级(25)共同工作；所述值班级旋流组件(27)由值班级内旋流器(28)、值班级文氏管(29)、值班级外旋流器(30)组成，值班级内旋流器(28)同轴地套在值班级离心喷嘴(31)外围，并通过值班级文氏管内壁面卡槽(32)固定，再利用值班级文氏管外壁面卡槽(33)固定值班级外旋流器(30)从而形成值班级旋流组件(27)整体，值班级(23)沿径向由内到外依次安装有与头部轴线(43)同轴的值班级离心喷嘴(31)、值班级旋流组件(27)和值班级套筒(34)，值班级旋流组件(27)和值班级套筒(34)通过值班级端壁(35)连接形成值班级(23)整体，值班级(23)通过值班级套筒尾缘(36)与中间级(24)连接；所述中间级(24)由位于同一轴向截面内同一圆周上沿周向均匀分布的多个中间级旋流组件(42)和中间级安装基座(41)组成，该圆周的圆心位于头部轴线(43)上，中间级安装基座(41)上开有与中间级旋流组件(42)数目相同的中间级旋流组件安装孔(44)，单个中间级旋流组件(42)由中间级直射式喷嘴(45)、中间级旋流器(46)和中间级文氏管(47)组成，中间级直射式喷嘴(45)与中间级旋流器(46)为一体化设计，且中间级旋流器(46)被中间级文氏管卡槽(48)固定，并随中间级文氏管(47)一起内嵌入中间级旋流组件安装孔(44)内形成中间级(24)整体，中间级外壁面(49)上开有多排中间级斜切孔(50)，为主燃级(25)提供切向气流，中间级(24)利用中间级端壁(51)与主燃级(25)连接，中间级(24)所需燃油由中间级直射式喷嘴(45)喷出后，打在中间级文氏管(47)内壁面上形成油膜，该油膜受流经中间级旋流器(46)的旋流空气剪切作用，形成雾化良好的旋流混气，被值班级(24)火焰引燃并在中间级下游形成与多个中间级旋流组件(42)数目相同的多旋流中间稳焰级回流区(7)，中间级(24)在发动机慢车等低功率工况下与值班级(23)一起工作，起到调节燃烧区的局部当量比以实现高效低污染燃烧的作用，而在发动机起飞、爬升和巡航高功率工况下，中间级旋流组件(42)所形成的多旋流中间稳焰级回流区(7)起到强化稳定主燃级贫油预混燃烧火焰的作用；所述主燃级(25)由位于同一轴向截面内同一圆周上沿周向均匀分布的多个主燃级旋流组件(52)、主燃级预混腔(53)和主燃级端壁(54)组成，该圆周的圆心位于头部轴线(43)上，主燃级预混腔(53)上开有多个主燃级旋流组件安装孔(55)，且安装孔(55)数目与主燃级旋流组件(52)数目一致，单个主燃级旋流组件(52)由主燃级直射式喷嘴(56)、主燃级旋流器(57)和主燃级文氏管(58)组成，其中主燃级直射式喷嘴(56)和主燃级旋流器(57)为一体化设计，同时主燃级旋流器(57)被主燃级文氏管卡槽(59)固定，并随主燃级文氏管(58)一起内嵌入主燃级旋流组件安装孔(55)，主燃级预混腔(53)的壁面上开有多排主燃级预混腔壁面斜切孔(60)，所述斜切孔(60)与中间级壁面斜切孔(50)数目和位置沿径向一一对应，一起为主燃级(25)提供对冲气流，主燃级端壁(54)沿周向方向上开有多排主燃级端壁进气孔(61)，主燃级预混腔(53)与主燃级端壁(54)采用焊接的方式连接，形成的主燃级(25)整体通过螺栓与头部端壁(26)连接，主燃级(25)所需燃油从主燃级直射式喷嘴(56)喷出后，打在主燃级文氏管(58)壁面上形成油膜，该油膜受经过主燃级旋流器(57)的旋流空气剪切作用进行初次雾化，随后进入主燃级预混腔(53)，受到从主燃级预混腔壁面斜切孔(60)和中间级壁面斜切孔(50)进入的对冲气流作用，形成二次混合，预混预蒸发良好的混气在主燃级(25)下游被值班级燃烧区(8)引燃，同时被多旋流中间级燃烧区(7)强化稳定，形成稳定燃烧的贫油燃烧的主燃级燃烧区(6)，由于主燃级(25)消耗了大部分燃油，故整个燃烧室的污染物排放水平很低。