一种用于燃气轮机的反向涡旋式液态燃料雾化喷射器的制作方法

1.本发明涉及的是一种喷射器，具体地说是燃气轮机燃料喷射器。


背景技术：

2.燃油雾化喷射器是燃气轮机燃烧室组织燃烧的关键部件，燃油雾化喷射器良好的雾化性能可以直接提高燃烧效率，减少一氧化碳，未燃碳氢化合物等污染物的生成，降低燃油雾化喷射器的积碳速度，避免喷射口回火则直接影响整个燃烧室的大修周期。
3.目前，燃油雾化喷射器大一部分为单一燃油路的喷射器，燃油喷射位置集中，当燃料流量较大时，多度富燃燃烧，燃烧组织不利，导致燃烧效率下降。另一部分虽然是双油路喷射器，但两路油路互相干扰，雾化质量差，容易积碳。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供可以使燃烧室在高功率大油量状态下良好雾化燃油，避免回火和积碳，提高燃烧效率，降低污染物排放，保证燃烧室工作性能的一种用于燃气轮机的反向涡旋式液态燃料雾化喷射器。
5.本发明的目的是这样实现的：
6.本发明一种用于燃气轮机的反向涡旋式液态燃料雾化喷射器，其特征是：包括主燃空气旋流器、喷嘴外罩壳、第一燃油路喷嘴、第二燃油路喷嘴、带罩壳的压紧件、空气旋流器，主燃空气旋流器固定在火焰筒头部端面，喷嘴外罩壳通过安装面紧配合安装在主燃空气旋流器内侧圆柱面内，第一燃油路喷嘴、带罩壳的压紧件逐次嵌套装入喷嘴外罩壳，通过喷嘴外罩壳内侧圆台轴向定位第一燃油路喷嘴、带罩壳的压紧件，第二燃油路喷嘴插入第一燃油路喷嘴和带罩壳的压紧件间的圆环间隙，空气旋流器插入第一燃油路喷嘴中心圆孔内。
7.本发明还可以包括：
8.1、喷嘴外罩壳上设置4个圆孔，空气通过喷嘴外罩壳的4个圆孔进入，一部分空气通过喷嘴外罩壳和带罩壳的压紧件之间的间隙流出，并通过带罩壳的压紧件上的叶片结构旋流，形成第iii路空气；通过喷嘴外罩壳流入的另一部分空气通过带罩壳的压紧件和第二燃油路喷嘴流入第一燃油路喷嘴和第二燃油路喷嘴之间的间隙，其中一部分通过第一燃油路喷嘴外侧的叶片旋流流出，形成第ii路空气，第二燃油路喷嘴外侧有凹槽，空气流通通孔加工在凹槽内，流经带罩壳的压紧件通孔的空气充满第二燃油路喷嘴的凹槽，然后进入第二燃油路喷嘴的空气通孔，进入第一燃油路喷嘴和第二燃油路喷嘴之间的空气，除了形成第ii路空气外，部分流入空气旋流器中心，经旋流流出，形成第i路空气，另有空气通过主燃空气旋流器进入火焰筒内部，形成高速旋流气体。
9.2、喷嘴外罩壳设置第一路燃油路和第二路燃油路，第一路燃油流经喷嘴外罩壳中心通孔、第一燃油路喷嘴中心孔、空气旋流器的小孔进入第一燃油路喷嘴和空气旋流器的间隙，通过第i路空气和第ii路空气雾化，在火焰筒内形成燃油雾锥；第二路燃油流经喷嘴
外罩壳侧孔、第一燃油路喷嘴外圈通孔、第二燃油路喷嘴外圈通孔进入第二燃油路喷嘴和带罩壳的压紧件的间隙，通过第ii路和第iii路空气雾化，在火焰筒内形成燃油雾锥。
10.3、第i路空气和第iii路空气旋向相同，第ii路空气和主燃空气旋流器旋向相同，相邻两个空气路为逆向旋流。
11.本发明的优势在于：本发明相比于国内其他燃油雾化喷射器，通过布置两路燃油路、三路雾化空气路和一路主燃空气路，在有限空间实现了燃油分级并充分雾化喷射，提高燃烧效率，降低不完全燃烧产生的污染物。通过三路旋流空气旋向调节和空气量控制，提高燃油雾化质量，减少喷射器喷口积碳。
附图说明
12.图1为本发明的结构示意图；
13.图2为a-a视图；
14.图3为b-b视图；
15.图4为燃油与空气路示意图。
具体实施方式
16.下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
17.结合图1-4，本发明一种用于燃气轮机的反向涡旋式液态燃料雾化喷射器，主要包括喷嘴外罩壳1、i燃油路喷嘴2、带罩壳的压紧件3、ii燃油路喷嘴4、i空气旋流器5、主燃空气旋流器6。火焰筒7配合燃油喷射器使用，火焰筒型式不唯一，仅示意标出。雾化喷射器包括两路燃油路、三路雾化空气路和一路主燃空气路，三路雾化空气和一路主燃空气路均为旋流空气，两路燃油夹在三路雾化空气中间。三路雾化空气路中相邻两路旋向相反，可以增加燃油与雾化空气间相对速度，提高燃油雾化质量，进而提高燃烧效率，减少由于不充分燃烧产生的污染物。三路雾化空气可以充分包裹喷射器喷口端，冷却热端部件，减少燃油积碳。两路燃油的靠近中心的i油路的喷射角大，i路燃油燃烧区与ii路燃油燃烧区重合，保证i路燃油火焰可以引燃ii路燃油，提高燃烧室各个工况工作稳定性。
18.喷射器有两路燃油路、三路雾化空气路和一路主燃空气路，三路雾化空气均为旋流空气，相邻两路的空气旋向相反；两路燃油路为独立的供油路；喷射器外配有旋流器，引入主燃空气。喷射器的两路燃油路的雾化空气旋向相反，提高空气与燃油间相对速度，进而提高空气雾化质量。喷射器的三路雾化空气路，可以充分吹扫燃油路，防止喷射器工作过程中积碳。喷射器外配有主燃空气旋流器，为燃油提供空气充分燃烧，空气高速旋流形成负压区稳定燃烧。中心i路燃油喷射角较大，可以使i路燃油燃烧区与ii路燃油燃烧区空间存在重合区域，i路燃烧火焰可以引燃ii路燃油。
19.燃油喷射器与火焰筒7嵌套安装，通过焊接将主燃空气旋流器6固定在火焰筒7头部端面。喷嘴外罩壳1通过高精度安装面紧配合安装在主燃空气旋流器6内测圆柱面内。i燃油路喷嘴2、带罩壳的压紧件3逐次嵌套装入喷嘴外罩壳1，通过喷嘴外罩壳1内测圆台轴向定位燃油路喷嘴2、带罩壳的压紧件3。ii燃油路喷嘴4插入燃油路喷嘴2和带罩壳的压紧件3间的圆环间隙。i空气旋流器5插入i燃油路喷嘴2中心圆孔内。
20.燃油喷射器空气路见图2、图3和图4。空气通过喷嘴外罩壳1的4个圆孔进入燃油喷
射器组件内，一部分空气通过喷嘴外罩壳1和带罩壳的压紧件3之间的间隙流出燃油喷射器组件，并通过带罩壳的压紧件3上的叶片结构旋流，形成第iii路空气。通过喷嘴外罩壳1流入的另一部分空气通过带罩壳的压紧件3和ii燃油路喷嘴4流入i燃油路喷嘴2和ii燃油路喷嘴4之间的间隙，其中一部分通过i燃油路喷嘴2外侧的叶片旋流流出燃油喷射器，形成第ii路空气。其中，考虑到加工和安装工艺，燃油路喷嘴4外侧有凹槽，空气流通通孔加工在凹槽内，流经带罩壳的压紧件3通孔的空气可以充满燃油路喷嘴4的凹槽，然后进入燃油路喷嘴4的空气通孔，带罩壳的压紧件3与燃油路喷嘴4的空气流通孔无需对中，也可保证空气顺利进入i燃油路喷嘴2和ii燃油路喷嘴4之间。采用类似的结构，进入i燃油路喷嘴2和ii燃油路喷嘴4之间的空气，除了形成第ii路空气外，部分流入i空气旋流器5中心，经旋流流出燃油喷射器，形成第i路空气。另外有空气通过主燃空气旋流器6进入火焰筒7内部，形成高速旋流气体，与燃油充分混合燃烧。
21.燃油喷射器燃油路见图2、图3和图4。燃油通过喷嘴外罩壳1的两个燃油进口分别进入燃油喷射器。i路燃油流经喷嘴外罩壳1中心通孔(见图4)、i燃油路喷嘴2中心孔(见图4)、i空气旋流器5的两个小孔(见图3)进入i燃油路喷嘴2和i空气旋流器5的间隙，通过第i路和第ii路空气雾化，在火焰筒7内形成燃油雾锥。ii路燃油流经喷嘴外罩壳1侧孔(见图4)、i燃油路喷嘴2外圈通孔(见图4)、ii燃油路喷嘴4外圈通孔(见图3)进入ii燃油路喷嘴4和带罩壳的压紧件3的间隙，通过第ii路和第iii路空气雾化，在火焰筒7内形成燃油雾锥。中心i路燃油喷射角较大，可以使i路燃油燃烧区与ii路燃油燃烧区空间存在重合区域，i路燃烧火焰可以引燃ii路燃油(见图4)。
22.第i路空气和第iii路空气旋向相同，第ii路空气和主燃空气旋向相同，相邻两个空气路为逆向旋流，可以增加雾化空气与燃油油膜相对速度，增加相对动量，加强油膜破裂，提高雾化质量。

技术特征：
1.一种用于燃气轮机的反向涡旋式液态燃料雾化喷射器，其特征是：包括主燃空气旋流器、喷嘴外罩壳、第一燃油路喷嘴、第二燃油路喷嘴、带罩壳的压紧件、空气旋流器，主燃空气旋流器固定在火焰筒头部端面，喷嘴外罩壳通过安装面紧配合安装在主燃空气旋流器内侧圆柱面内，第一燃油路喷嘴、带罩壳的压紧件逐次嵌套装入喷嘴外罩壳，通过喷嘴外罩壳内侧圆台轴向定位第一燃油路喷嘴、带罩壳的压紧件，第二燃油路喷嘴插入第一燃油路喷嘴和带罩壳的压紧件间的圆环间隙，空气旋流器插入第一燃油路喷嘴中心圆孔内。2.根据权利要求1所述的一种用于燃气轮机的反向涡旋式液态燃料雾化喷射器，其特征是：喷嘴外罩壳上设置4个圆孔，空气通过喷嘴外罩壳的4个圆孔进入，一部分空气通过喷嘴外罩壳和带罩壳的压紧件之间的间隙流出，并通过带罩壳的压紧件上的叶片结构旋流，形成第iii路空气；通过喷嘴外罩壳流入的另一部分空气通过带罩壳的压紧件和第二燃油路喷嘴流入第一燃油路喷嘴和第二燃油路喷嘴之间的间隙，其中一部分通过第一燃油路喷嘴外侧的叶片旋流流出，形成第ii路空气，第二燃油路喷嘴外侧有凹槽，空气流通通孔加工在凹槽内，流经带罩壳的压紧件通孔的空气充满第二燃油路喷嘴的凹槽，然后进入第二燃油路喷嘴的空气通孔，进入第一燃油路喷嘴和第二燃油路喷嘴之间的空气，除了形成第ii路空气外，部分流入空气旋流器中心，经旋流流出，形成第i路空气，另有空气通过主燃空气旋流器进入火焰筒内部，形成高速旋流气体。3.根据权利要求2所述的一种用于燃气轮机的反向涡旋式液态燃料雾化喷射器，其特征是：喷嘴外罩壳设置第一路燃油路和第二路燃油路，第一路燃油流经喷嘴外罩壳中心通孔、第一燃油路喷嘴中心孔、空气旋流器的小孔进入第一燃油路喷嘴和空气旋流器的间隙，通过第i路空气和第ii路空气雾化，在火焰筒内形成燃油雾锥；第二路燃油流经喷嘴外罩壳侧孔、第一燃油路喷嘴外圈通孔、第二燃油路喷嘴外圈通孔进入第二燃油路喷嘴和带罩壳的压紧件的间隙，通过第ii路和第iii路空气雾化，在火焰筒内形成燃油雾锥。4.根据权利要求2所述的一种用于燃气轮机的反向涡旋式液态燃料雾化喷射器，其特征是：第i路空气和第iii路空气旋向相同，第ii路空气和主燃空气旋流器旋向相同，相邻两个空气路为逆向旋流。

技术总结
本发明的目的在于提供一种用于燃气轮机的反向涡旋式液态燃料雾化喷射器，包括主燃空气旋流器、喷嘴外罩壳、第一燃油路喷嘴、第二燃油路喷嘴、带罩壳的压紧件、空气旋流器，主燃空气旋流器固定在火焰筒头部端面，喷嘴外罩壳通过安装面紧配合安装在主燃空气旋流器内侧圆柱面内，第一燃油路喷嘴、带罩壳的压紧件逐次嵌套装入喷嘴外罩壳，通过喷嘴外罩壳内侧圆台轴向定位第一燃油路喷嘴、带罩壳的压紧件，第二燃油路喷嘴插入第一燃油路喷嘴和带罩壳的压紧件间的圆环间隙，空气旋流器插入第一燃油路喷嘴中心圆孔内。本发明实现了燃油分级并充分雾化喷射，提高燃烧效率，降低不完全燃烧产生的污染物，提高了燃油雾化质量，减少了喷射器喷口积碳。器喷口积碳。器喷口积碳。


技术研发人员：王威 冉军辉 武萍 齐秀龙 刘世铮 张国强 程旭 李雅军 曹天泽 王俊 任艳平 王永贵 师蓓蓓 秦锟 张晨曦
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七0三研究所
技术研发日：2022.12.01
技术公布日：2023/5/30