一種噴嘴頭部熱防護結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于燃氣渦輪發(fā)動機的噴嘴頭部熱防護結(jié)構(gòu)，可有效控制燃油溫度，防止積碳、結(jié)焦。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著對燃氣渦輪發(fā)動機綜合性能要求的逐步提高，對于各個部件的性能、壽命、可靠性及經(jīng)濟性等要求都在不斷提高，對于發(fā)動機可靠點火和穩(wěn)定工作起重要作用的燃油噴嘴，隨著發(fā)動機推重比不斷提升，在更高溫度的進口氣流和燃氣輻射下，噴嘴殼體溫度在不斷升高并將溫升傳遞至噴嘴內(nèi)部流通的燃油，而燃油在達到一定溫度后會出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，隨著工作時間逐步沉積并堵塞通道，破壞噴嘴的正常供油及燃油霧化功能，容易引發(fā)火焰筒及下游零件的燒蝕故障，嚴重時可能導致點火困難及熄火故障，必須采取有效的措施控制燃油溫度，以保證噴嘴能夠長時間穩(wěn)定工作。
[0003]噴嘴暴露在熱環(huán)境中的部分主要為頭部及桿部，本專利主要針對頭部隔熱設(shè)計，噴嘴頭部主要受進口氣流及燃氣的影響，雖然頭部長度較短，與燃油熱交換時間短，但環(huán)境溫度水平相對較高，尤其是受熱流密度較高的火焰筒內(nèi)燃氣影響，同時頭部結(jié)焦對噴嘴霧化有著直接影響，因此頭部熱防護設(shè)計是噴嘴防結(jié)焦的重點之一。
[0004]國內(nèi)已有專利“一種離心式防積碳燃油噴嘴”(申請?zhí)?201210033225.8)公布了一種在噴嘴外加套管，利用氣體或真空間隙隔熱的結(jié)構(gòu)，但這一方法在實現(xiàn)過程中存在局限，真空隔熱對隔熱層密封方式要求較高，螺紋連接容易失效，而真空焊接加工成本高，周期長，不利于批量生產(chǎn);氣體隔熱在焊接時氣體受熱膨脹易導致焊縫氣泡等缺陷產(chǎn)生，不利于保證焊縫質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明專利的目的:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶隔熱能力的噴嘴頭部結(jié)構(gòu)方案，這種結(jié)構(gòu)可以解決高溫升燃油噴嘴頭部結(jié)焦、積碳問題，同時相比已有的氣體或真空隔熱結(jié)構(gòu)具有更好的經(jīng)濟性、工藝性，可以提高噴嘴的使用壽命和工作可靠性。
[0006]本發(fā)明專利的技術(shù)方案是:
[0007]—種噴嘴頭部熱防護結(jié)構(gòu)，包括噴嘴殼體(5)與導流壁(6)，導流壁(6)位于噴嘴殼體(5)內(nèi)部，導流壁(6)內(nèi)部形成燃油通道，導流壁(6)末端收口形成噴口，其特征在于，還設(shè)有隔熱層(4)，隔熱層(4)處于噴嘴殼體(5)與導流壁(6)之間。
[0008]進一步的，其隔熱層(4)的截面為“L型”，包覆導流壁(6)的外周及末端收口部分。
[0009]進一步的，其隔熱層(4)填充材料為導熱系數(shù)低于導流壁(6)所用材料的固體材料。
[0010]進一步的，其與隔熱層(4)接觸的噴嘴殼體(5)表面上開有焊接壓力平衡孔(7)。[0011 ]本發(fā)明專利的有益效果是:
[0012]本發(fā)明具有不影響噴嘴原有供油及霧化功能、相比填充氣體或真空隔熱結(jié)構(gòu)具有更好的經(jīng)濟性、工藝性的優(yōu)點，可以控制燃油溫升，提高噴嘴使用壽命和工作可靠性，在某型航空發(fā)動機主燃燒室燃油噴嘴上已應(yīng)用并取得良好效果，也可應(yīng)用到超燃沖壓發(fā)動機、燃機等裝置中。
【附圖說明】
[0013]圖1本專利噴嘴頭部工作環(huán)境示意
[0014]圖2本專利噴嘴頭部結(jié)構(gòu)示意
[0015]標志說明:
[0016]1:燃燒室外套；2:火焰筒；
[0017]3:噴嘴頭部； 4:隔熱層；
[0018]5:噴嘴殼體； 6:導流壁；
[0019]7:壓力平衡孔。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及具體實施例子詳細介紹本發(fā)明。
[0021 ]圖1為本專利噴嘴頭部結(jié)構(gòu)工作環(huán)境示意，發(fā)動機工作時，噴嘴頭部3處于燃燒室外套I內(nèi)的氣流和火焰筒2內(nèi)的燃氣環(huán)境中，在一定的工作范圍內(nèi)發(fā)動機燃燒室外套I內(nèi)的氣流溫度會高于燃油結(jié)焦溫度。
[0022]噴嘴殼體5及導流壁6通常為金屬材料加工，其表面光潔度較好，燃油流通阻力小，但導熱能力較好，進口氣流的熱輻射造成噴嘴殼體5溫度升高，隔熱層4內(nèi)填充導熱系數(shù)低于流道壁6所用材料的固體材料，如氧化鋯陶瓷等，可以控制熱量由噴嘴殼體5向?qū)Я鞅?的傳遞，隔熱層4設(shè)計為類似“L”型截面，可以同時燃燒室外套I內(nèi)的氣流和火焰筒2向?qū)Я鞅?的熱傳遞，從而抑制燃油的環(huán)境溫度。
[0023]由于本專利隔熱層4采用固體材料填充，不受氣體對流換熱影響，在噴嘴殼體5上開有壓力平衡孔14，用于釋放噴嘴殼體5與導流壁6之間存在的氣體在焊接過程中受熱膨脹產(chǎn)成的壓力，有利于保證焊接質(zhì)量，同時所有環(huán)節(jié)不需在真空條件下進行，制造成本低。
【主權(quán)項】
1.一種噴嘴頭部熱防護結(jié)構(gòu)，包括噴嘴殼體(5)與導流壁(6)，導流壁(6)位于噴嘴殼體(5)內(nèi)部，導流壁(6)內(nèi)部形成燃油通道，導流壁(6)末端收口形成噴口，其特征在于，還設(shè)有隔熱層(4)，隔熱層(4)處于噴嘴殼體(5)與導流壁(6)之間。2.權(quán)利要求1所述的噴嘴頭部熱防護結(jié)構(gòu)，其特征在于，其隔熱層(4)的截面為“L型”，包覆導流壁(6)的外周及末端收口部分。3.權(quán)利要求1所述的噴嘴頭部熱防護結(jié)構(gòu)，其特征在于，其隔熱層(4)填充材料為導熱系數(shù)低于導流壁(6)所用材料的固體材料。4.權(quán)利要求1所述的噴嘴頭部熱防護結(jié)構(gòu)，其特征在于，其與隔熱層(4)接觸的噴嘴殼體(5)表面上開有焊接壓力平衡孔(7)。
【專利摘要】本實用新型提供了一種噴嘴頭部熱防護結(jié)構(gòu)，包括噴嘴殼體(5)與導流壁(6)，導流壁(6)位于噴嘴殼體(5)內(nèi)部，導流壁(6)內(nèi)部形成燃油通道,導流壁(6)末端收口形成噴口，其特征在于，還設(shè)有隔熱層(4)，隔熱層(4)處于噴嘴殼體(5)與導流壁(6)之間。
【IPC分類】F23R3/28, F02M61/18
【公開號】CN205279156
【申請?zhí)枴緾N201521036650
【發(fā)明人】汪慶, 黎武, 徐華勝, 周孫宇, 王偉, 蘇建
【申請人】中國燃氣渦輪研究院
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月14日