專利名稱：旋流器、氣動霧化噴嘴、以及燃氣輪機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種結構新穎用于燃氣輪機的氣動霧化噴嘴，尤其涉及在微型燃 氣輪機中使用的旋流器和氣動霧化噴嘴。
背景技術：
微型燃氣輪機燃燒室尺寸很小，氣流速度很快，燃油停留時間很短，一般只有幾毫 秒。為了在燃燒室組織有效燃燒，提高燃燒速度，就必須將燃油精細霧化。霧化就是將液體 的油滴破碎成為細小油滴的過程。液體燃料經(jīng)過霧化成大量的液滴，大大增加液體表面積， 才能夠揮發(fā)成滿足點火和燃燒所需的油氣。霧化產(chǎn)生的液滴尺寸越小，油滴的總表面積越 大，蒸發(fā)速率越快，使得摻混過程容易進行，能大大提高燃燒效率。燃油的霧化質量不僅影響燃燒效率，尤其是發(fā)動機慢車狀態(tài)的燃燒效率，還影響 火焰穩(wěn)定，以及冒煙、一氧化碳、氮氧化物和未燃碳氫的生成水平等。如果霧化技術不良，燃 燒室內的液滴直徑過大，將會帶來許多問題，會出現(xiàn)油滴碰壁、火焰后移，以及燃燒室出口 溫度分布不均等問題。燃氣輪機的燃油霧化是采用燃油噴嘴來實現(xiàn)的，其目的是使燃油形成良好的薄膜 或射流，通過增強液流與氣流的相對運動，使薄膜或射流產(chǎn)生不穩(wěn)定，導致破碎霧化形成液 滴群，最后以某種規(guī)定的形態(tài)和方向噴向燃燒區(qū)進行燃燒。為提高燃油的霧化質量，燃油噴 嘴是關鍵技術。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于，提供一種用于燃氣輪機的氣動霧化噴嘴， 以便至少部分解決或減輕上面所提到的現(xiàn)有技術中所存在的缺陷。根據(jù)本實用新型的第一方面，提供了一種旋流器，其用于燃氣輪機中設置的氣動 霧化噴嘴，在所述旋流器的工作截面上設置有多個斜向開口，當油氣混合物從所述旋流器 的中心經(jīng)過時，高速氣流產(chǎn)生的負壓將所述旋流器外面的空氣從所述多個開口吸入，使其 與液體燃料旋轉混合。其中，所述旋流器的工作截面上設置的多個斜向開口是指，各該斜向 開口在所述旋流器的截面上的切口方向與其對應的所述旋流器的徑向不平行。優(yōu)選地，各該斜向開口在所述旋流器的截面上的切口方向與對應的所述旋流器的 徑向之間的夾角是45度。優(yōu)選地，在所述旋流器的工作界面上開設的斜向開口的數(shù)量是15個。優(yōu)選地，各該斜向開口之間的間隔是等距的。優(yōu)選地，各該斜向開口的形狀是相同的。根據(jù)本實用新型的第二方面，提供了一種氣動霧化噴嘴，其被設置在燃氣輪機當 中。所述氣動霧化噴嘴至少包括氣接管嘴，其用于輸送空氣；油接管嘴，其用于輸送液體 燃料；氣路噴嘴，通過所述氣接管嘴使由所述氣接管嘴輸送的空氣進入所述氣路噴嘴的腔 體中，然后由氣路噴嘴的出口噴射出去；油路噴射管，其從所述氣路噴嘴的腔體內與軸向平行地穿過，用于將液體燃料噴射出去；以及固定部件，其設置在所述油路噴射管的外部，用 于緊固所述油路噴射管，其中，所述氣動霧化噴嘴還包括如本實用新型的第一方面所描述 的旋流器。優(yōu)選地，所述氣動霧化噴嘴與一空氣壓縮系統(tǒng)相連，所述空氣壓縮系統(tǒng)用于通過 所述氣動霧化噴嘴的氣接管嘴提供壓縮空氣。優(yōu)選地，所述固定部件進一步包括限位片，其設置在所述油路噴射管的外部，用 于限定所述油路噴射管的位置保持在所述氣路噴嘴的中心；和擋圈，其設置在所述限位片 的外部，用于緊固所述限位片。根據(jù)本實用新型的第三方面，還提供了一種燃氣輪機。其中，所述燃氣輪機設置有 根據(jù)本實用新型的第二方面中所描述的氣動霧化噴嘴。根據(jù)本實用新型所提出的結構新穎的旋流器、設置有這種旋流器的氣動霧化噴 嘴、以及設置有這種氣動霧化噴嘴的微型燃氣輪機，通過在旋流器的作用下進一步旋轉破 碎燃油等液體燃料的方式使其充分霧化，實現(xiàn)了有效地改善微型燃氣輪機的燃油霧化效 果，并且能夠進一步提高燃燒效率。

圖1是根據(jù)本實用新型的氣動霧化噴嘴10的主體結構的結構示意圖；和圖2是從圖1中A-A橫截面看去的、根據(jù)本實用新型的氣動霧化噴嘴10中設置的 旋流器1的橫截面示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施 例對本實用新型進行詳細描述。氣動霧化噴嘴圖1是根據(jù)本實用新型的氣動霧化噴嘴10的主體結構的結構示意圖。如圖1所 示，根據(jù)本實用新型的氣動霧化噴嘴10的主體結構包括旋流器1、限位片2、擋圈3、氣路噴 嘴4、油路噴射管5、氣接管嘴6、以及油接管嘴7等組成。本領域技術人員還可理解的是，根 據(jù)本實用新型的氣動霧化噴嘴10還可包括本領域當中常用的其他一些輔助部件，在此不 再對其贅述。高壓壓縮空氣由氣接管嘴6進入氣路噴嘴4的腔體中，并從氣路噴嘴4的出口噴 射出去。同時，液體燃料由油接管嘴7進入油路噴射管5，并從油路噴射管5的出口噴出。 油路噴射管5從氣路噴嘴4的腔體的中心橫向穿過，并且油與氣從同一個出口，即從所述氣 路噴嘴4的出口同時噴射出去。由于受到高壓氣流的作用，從油噴射管噴射出的液體燃料 與氣流高速混合，并使得液體燃料被高速氣流擊碎成霧狀小液滴，充分霧化。關于氣路噴嘴4、油路噴射管5、氣接管嘴6、以及油接管嘴7的具體設計細節(jié)，本領 域技術人員可以參考《燃氣輪機與燃氣_蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置》，清華大學熱能工程系動力機 械與工程研究所著，中國電力出版社，2007年08月，該出版物的全部內容都包括在這里作 為參考。另外，擋圈3通常設置在限位片2的外部，用于緊固限位片2，進而限位片2又用于限定油路噴射管5的位置保持在氣路噴嘴4的中心。雖然在本實用新型的具體實施方式中，以限位片2和擋圈3為例進行了說明，但是本領域技術人員應該可以理解的是，可以選 取合適的材料以及兩者的配合關系，以滿足在各式氣動霧化噴嘴中使用，這里的示例性實 施例并不對此作出任何限制。關于氣路噴嘴4、油路噴射管5、氣接管嘴6、以及油接管嘴7的具體設計細節(jié)，以及 氣動霧化噴嘴的其他設計細節(jié)，例如霧化噴嘴的霧化機理和特性、噴嘴噴霧檢測技術、以 及現(xiàn)有技術中通常使用的噴嘴類型等，本領域技術人員還可參考《航空燃氣輪機燃油噴嘴 技術》，甘曉華著，國防工業(yè)出版社，2006年4月，該出版物的全部內容都包括在這里作為參考。下面，將會參考圖1和圖2，詳細地說明本實用新型的主要改進之處，即旋流器的 具體結構和作用。旋流器圖1是根據(jù)本實用新型的氣動霧化噴嘴10的主體結構的結構示意圖，進而圖2是 從圖1中A-A橫截面看去的、根據(jù)本實用新型的氣動霧化噴嘴10中設置的旋流器1的橫截 面示意圖。在油路噴射管5與氣路噴嘴4的出口，還設置了旋流器1。如圖2所示，旋流器1 具有管狀結構，在其工作截面上開有一系列的斜向開口 1-1. · · 1-n，其中η為大于等于2的 正整數(shù)。這里，并不對一系列的斜向開口的個數(shù)作出任何限制，本領域技術人員可以基于所 掌握的相關知識作出適當?shù)脑O計。優(yōu)選地，在旋流器1的工作界面上開設15個斜向開口。另外，斜向開口 1-1... 1-n的開口形狀可以大致是矩形、平行四邊形、圓形、橢圓 形等各種適當?shù)男螤睿诖瞬粚ι鲜鲩_口形狀作出任何限制。這里，斜向開口 1-1... 1-n是 指開口在旋流器1上的切口方向a與其對應的徑向b不平行，即上述切口方向a與其對應 的徑向b之間具有一個夾角θ，如圖2所示。優(yōu)選地，上述切口方向a與其對應的徑向b之 間的夾角θ大約為45度。當然，本領域技術人員在本實用新型的技術內容的教導下，還可 將該夾角θ設置成其他合適角度的夾角，對此不作任何限制。另外，還不對斜向開口 1-1. . . 1-n的大小和斜向開口 1-1. . . 1-n相互之間的間隔 作出任何的限制。另外，斜向開口 1-1. . . 1-n既可以是完全相同的，也可以是不同的，在此不對其作 出任何限制。下面，將會說明該旋流器1的工作原理。具體的，當油氣混合物從旋流器1的中心 經(jīng)過時，高速氣流產(chǎn)生的負壓將旋流器1外面的空氣從例如15個斜向開口吸入，與油氣進 一步旋轉混合，充分霧化。從噴嘴噴射出的油氣混合物在旋流器1的作用下進一步旋轉破 碎，進一步充分霧化。其他輔助設備另外，為了實現(xiàn)根據(jù)本實用新型的氣動霧化噴嘴10的主要功能，還需要為其專門 配備一套空氣壓縮系統(tǒng)(未示出)，用于為氣路提供合適的壓縮空氣。關于空氣壓縮系統(tǒng)的規(guī)格和容量的選取，本領域技術人員可根據(jù)需求適當?shù)刈鞒?選擇以滿足根據(jù)本實用新型的氣動霧化噴嘴10充分霧化例如燃油等液體的需求。最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，本
5領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而 不脫離本實用新型技術方案的精神范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求一種旋流器，其用于燃氣輪機中設置的氣動霧化噴嘴，在所述旋流器的工作截面上設置有多個斜向開口，當油氣混合物從所述旋流器的中心經(jīng)過時，高速氣流產(chǎn)生的負壓將所述旋流器外面的空氣從所述多個開口吸入，使其與液體燃料旋轉混合，其特征在于，所述旋流器的工作截面上設置的多個斜向開口是指，各該斜向開口在所述旋流器的截面上的切口方向與其對應的所述旋流器的徑向不平行。
2.根據(jù)權利要求1所述的旋流器，其特征在于，各該斜向開口在所述旋流器的截面上 的切口方向與對應的所述旋流器的徑向之間的夾角是45度。
3.根據(jù)權利要求1所述的旋流器，其特征在于，在所述旋流器的工作截面上開設的斜 向開口的數(shù)量是15個。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的旋流器，其特征在于，各該斜向開口之間的間隔 是等距的。
5.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的旋流器，其特征在于，各該斜向開口的形狀是相 同的。
6.一種氣動霧化噴嘴，其被設置在燃氣輪機當中，所述氣動霧化噴嘴至少包括氣接管嘴，其用于輸送空氣；油接管嘴，其用于輸送液體燃料；氣路噴嘴，通過所述氣接管嘴使由所述氣接管嘴輸送的空氣進入所述氣路噴嘴的腔體 中，然后由氣路噴嘴的出口噴射出去；油路噴射管，其從所述氣路噴嘴的腔體內與軸向平行地穿過，用于將液體燃料噴射出 去；以及固定部件，其設置在所述油路噴射管的外部，用于緊固所述油路噴射管，其特征在于，所述氣動霧化噴嘴還包括根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的旋流器。
7.根據(jù)權利要求6所述的氣動霧化噴嘴，其特征在于，所述氣動霧化噴嘴與一空氣壓 縮系統(tǒng)相連，所述空氣壓縮系統(tǒng)用于通過所述氣動霧化噴嘴的氣接管嘴提供壓縮空氣。
8.根據(jù)權利要求6所述的氣動霧化噴嘴，其特征在于，所述固定部件進一步包括限位片，其設置在所述油路噴射管的外部，用于限定所述油路噴射管的位置保持在所 述氣路噴嘴的中心；和擋圈，其設置在所述限位片的外部，用于緊固所述限位片。
9.一種燃氣輪機，其特征在于，所述燃氣輪機設置有根據(jù)權利要求6至8中任一項所述 的氣動霧化噴嘴。
專利摘要一種旋流器、氣動霧化噴嘴、以及燃氣輪機。該氣動霧化噴嘴可設置在燃氣輪機當中，該氣動霧化噴嘴至少包括氣接管嘴，其用于輸送空氣；油接管嘴用于輸送液體燃料；氣路噴嘴，通過所述氣接管嘴使由所述氣接管嘴輸送的空氣進入所述氣路噴嘴的腔體中，然后由氣路噴嘴的出口噴射出去；油路噴射管，其從所述氣路噴嘴的腔體內與軸向平行地穿過，用于將液體燃料噴射出去；以及固定部件，其設置在所述油路噴射管的外部，用于緊固所述油路噴射管，該氣動霧化噴嘴還包括根據(jù)本實用新型實施例所公開的旋流器。
文檔編號F23R3/12GK201672538SQ201020117438
公開日2010年12月15日 申請日期2010年2月22日 優(yōu)先權日2010年2月22日
發(fā)明者孟濤, 方海濱, 王崇俊, 袁寧, 高中亞, 高軍 申請人:北京動力機械研究所