本發(fā)明涉及一種供油裝置，特別涉及一種用于多點噴射燃燒室的多層環(huán)形油軌。

背景技術(shù)：

隨著人們對生存環(huán)境、自身健康的關(guān)注日益增加，對于航空發(fā)動機(jī)污染排放的要求日益嚴(yán)格，尤其是針對航空發(fā)動機(jī)的nox排放。為了減少航空發(fā)動機(jī)的nox排放，人們先后提出了多種航空發(fā)動機(jī)低污染燃燒室方案。目前在實際應(yīng)用中最為廣泛的是以rr公司talon為代表的富油猝熄貧油燃燒室，以及ge公司taps為代表的貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室。然而隨著為了增加航空發(fā)動機(jī)的工作效率，其增壓比正在不斷地提高，這也意味著燃燒室進(jìn)口溫度和壓力也在升高，這極大地縮短了燃油著火延遲時間，lpp燃燒室技術(shù)中的自燃和回火成為了亟待解決的問題。研究人員為了克服lpp燃燒室中出現(xiàn)的這些缺點，提出了各種各樣的解決辦法，包括：部分預(yù)混預(yù)蒸發(fā)和貧油直噴燃燒室。其中貧油直噴燃燒室采用將燃燒直接噴入到燃燒區(qū)的方法，是最有希望應(yīng)用在下一代超低污染燃燒室中的燃燒技術(shù)。

貧油直接噴射(leandirectinjection,ldi)燃燒技術(shù)是直接將燃油與空氣直接噴射到燃燒室中進(jìn)行燃燒。由于其不存在預(yù)混預(yù)蒸發(fā)的過程，所以避免了自燃和回火問題。但是如何能夠快速地使空氣與燃料均勻混合，是這類技術(shù)減排的關(guān)鍵，這也對燃燒室頭部燃油霧化以及油氣混合的能力提出了更高的要求。ldi低排放燃燒室必須能夠使燃油在進(jìn)入燃燒室、未燃燒前實現(xiàn)快速霧化、蒸發(fā)并與空氣混合，這樣才可以避免在燃燒室內(nèi)出現(xiàn)局部高溫區(qū)，實現(xiàn)與lpp相同的排放水平。目前l(fā)di低排放燃燒室主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是采用中心分級的多旋流ldi燃燒室，另外一種在是擁有多個單元噴嘴的多點噴射ldi燃燒室。

多點噴射ldi燃燒室用多個噴嘴陣列式排布的形式取代了傳統(tǒng)的大旋流器結(jié)構(gòu)，將燃油分布到每個小噴嘴中再直接噴射到燃燒室中。這樣大大增加了燃油與空氣的接觸面積，促使燃油與空氣快速的混合成均勻的貧油狀態(tài)，從而降低燃燒溫度，抑制nox的生成。而每一個小噴嘴采用旋流穩(wěn)火的方式，其形成的回流區(qū)則較傳統(tǒng)的旋流器形成的回流區(qū)更小，減小了火焰長度燃燒停留時間，也可以有效的減少nox的生成。

在航空發(fā)動機(jī)中，多點噴射ldi燃燒室采用燃油分級的方式，可以實現(xiàn)在不同工況下使用不同數(shù)量的噴嘴，從而保證燃燒區(qū)的當(dāng)量比始終在排放性能最好的區(qū)間。這就對多點噴射燃燒室的供油裝置提出了挑戰(zhàn)，能夠設(shè)計出一種簡便且易于維護(hù)的結(jié)構(gòu)滿足其分級工作的要求。此外多點噴射燃燒技術(shù)在實際應(yīng)用中還存在許多問題，其中最重要的問題是油路結(jié)焦的問題。正如之前所述，航空發(fā)動機(jī)增壓比的不斷升高，燃燒室進(jìn)口溫度也不斷升高，這對于防止油路結(jié)焦是非常不利的。燃油在高溫金屬表面上裂解氧化、縮合脫氧，在壁面上沉積結(jié)焦，使噴嘴性能衰減。而對于多點噴射燃燒室來說，油路結(jié)焦還會帶來更大的問題。對于這種采用貧油燃燒降低污染排放的燃燒室來說，排放水平很大程度上取決于燃燒區(qū)域油氣混合的均勻程度。在多點噴射燃燒室中如果某個噴嘴的油路發(fā)生結(jié)焦影響噴嘴性能，則會造成油霧分布不均勻，在燃燒區(qū)內(nèi)出現(xiàn)高溫區(qū)，最終導(dǎo)致排放結(jié)果變差。

從目前相關(guān)多點噴射的研究中來看，多點噴射燃燒室中大多是根據(jù)燃燒室工作時分級以及噴嘴分的具體情況將幾個小噴嘴合為一條油路，在頭部采用多個單獨油路為所有小噴嘴供油。而這種結(jié)構(gòu)不僅給油路冷卻帶來困難，同時其工程應(yīng)用性能、維護(hù)性能也比較差。因此，就需要一種既能夠滿足多點噴射燃燒室工作要求、可以防止油路結(jié)焦，同時又均有實際應(yīng)用價值和維護(hù)性的供油裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種實用性較強(qiáng)的用于多點噴射燃燒室的供油裝置。該供油裝置可以通過較為簡便的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)多個噴嘴分級工作的要求，采用單個可拆卸的噴嘴結(jié)構(gòu)提高維護(hù)性能。同時，利用燃油流動對供油管路壁面進(jìn)行冷卻，防止燃油發(fā)生結(jié)焦。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種用于多點噴射燃燒室的多層環(huán)形油軌，采用多層相鄰的油軌結(jié)構(gòu)，由環(huán)形油軌、油軌蓋板、集油腔、噴嘴以及供油導(dǎo)管構(gòu)成。多個環(huán)形油軌以及油軌蓋板之間相互貼合并焊接在一起，形成彼此隔絕的燃油軌道。通過合理地排布每層油軌上孔的位置，可以實現(xiàn)燃油從油軌蓋板上不同的開孔流入不同的獨立燃油軌道中。每一層油軌在其側(cè)壁的不同位置處，開有不同數(shù)量、供燃油流入集油腔內(nèi)的缺口，每一個集油腔內(nèi)僅有一個這樣的燃油進(jìn)口。每個集油腔均可根據(jù)實際頭部結(jié)構(gòu)需求設(shè)計成不同大小和形狀，每個集油腔側(cè)壁上根據(jù)具體情況均開有螺紋孔。噴嘴通過螺紋與集油腔連接，由集油腔為其供油。每個噴嘴則對應(yīng)于一個多點噴射燃燒室頭部的一個單元噴點。每層油軌分別負(fù)責(zé)幾個需要一起工作的噴嘴的供油，滿足多點噴射燃燒室分級工作的要求；而每層油軌在供油的同時，也可以利用燃油對相鄰油軌的壁面進(jìn)行冷卻，防止發(fā)生燃油結(jié)焦。供油導(dǎo)管中包含有與獨立工作的油軌相同數(shù)量的管道，用于給每層油軌單獨供油；管道之間距離較小，以便于冷卻相鄰壁面。供油導(dǎo)管上游安裝有數(shù)個接頭，可以與燃油管路連接；下游不同的管道與油軌蓋板上的相應(yīng)燃油進(jìn)口對接進(jìn)行供油。

其中，所述的環(huán)形油軌的材料為不銹鋼，為一帶有凹槽的環(huán)軌；環(huán)軌的造型可以根據(jù)燃燒室頭部具體方案進(jìn)行設(shè)計，所有的環(huán)形油軌的外形均是相同的；凹槽的深度和寬度的厚度根據(jù)燃油流量和安裝空間進(jìn)行確定，環(huán)形油軌三個側(cè)壁面的厚度為1-3mm；不同層的環(huán)形油軌根據(jù)供油的需要分別開有不同數(shù)量的通孔，在其側(cè)面上開有多個用于燃油流動到集油腔的缺口。

所述的油軌蓋板的材料為不銹鋼，為一與環(huán)軌外形相同的平板；油軌蓋板的厚度在1-3mm之間，其上開有進(jìn)油通孔。

所述的集油腔的材料為不銹鋼，為一側(cè)敞口的空腔；在集油腔的其中一側(cè)壁面上開有4-6mm深的螺紋通孔，用于噴嘴的安裝；集油腔其余側(cè)壁的厚度為1-4mm；集油腔的外形以及螺紋孔的位置可根據(jù)實際需求進(jìn)行設(shè)計。

所述的噴嘴的材料為不銹鋼。噴嘴的類型根據(jù)設(shè)計需要可以是離心噴嘴，或是直射式噴嘴。本發(fā)明中以直射式噴嘴為例，螺柱中間開有直徑在2-3mm的孔，在其螺母上加工有直射式噴嘴的小孔，其長徑比在0.5-1之間。

所述的供油導(dǎo)管的材料為不銹鋼，為一端帶有法蘭安裝邊的管路系統(tǒng)。供油導(dǎo)管中包含有多個相互獨立但距離很近的管道，供油導(dǎo)管的上游通過接頭與燃油管路連接，下游出口處與油軌蓋板上的燃油進(jìn)口進(jìn)行連接。

本發(fā)明的工作原理：將分級時需要一起工作的噴嘴，設(shè)計成由同一層環(huán)軌進(jìn)行供油；每層油軌按照分級工作的順序進(jìn)行排列，這樣可以利用燃油流動及時對相鄰油軌壁面進(jìn)行冷卻，有效地防止燃油在其表面發(fā)生結(jié)焦；燃油通過環(huán)軌上的缺口流入到相應(yīng)的獨立的集油腔，之后通過集油腔側(cè)壁上安裝的燃油噴嘴進(jìn)入到燃燒室中；集油腔的外形可以根據(jù)實際需要進(jìn)行設(shè)計，利用集油腔燃油可以流動到需要的位置，簡化噴嘴的設(shè)計。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點如下：

(1)本人發(fā)明的用于多點噴射燃燒室的多層環(huán)形油軌，根據(jù)實際多點噴射燃燒室的分級情況分為多層油軌，實現(xiàn)多個噴嘴分工況工作的要求。

(2)本人發(fā)明的用于多點噴射燃燒室的多層環(huán)形油軌，每層油軌相互接觸，在燃燒室工作隨著工況的提高逐層供油，利用燃油流動對相鄰油軌的壁面及時進(jìn)行冷卻，有效地組織燃油在表面結(jié)焦的問題；同時在供油導(dǎo)管中也采用相同的結(jié)構(gòu)，利用燃油進(jìn)行冷卻，防止結(jié)焦。

(3)本人發(fā)明的用于多點噴射燃燒室的多層環(huán)形油軌，通過將所有噴嘴結(jié)構(gòu)集中于環(huán)形的環(huán)形油軌上，實現(xiàn)供油結(jié)構(gòu)的簡化；利用集油腔設(shè)計靈活的特點，可以簡化噴嘴設(shè)計、易于裝配；同時可單獨拆裝的單個噴嘴提高了該裝置的維護(hù)性能。

附圖說明

圖1-1為本發(fā)明的一種用于多點噴射燃燒室的環(huán)形供油軌的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1-2為本發(fā)明的一種用于多點噴射燃燒室的環(huán)形供油軌的正三軸測圖；

圖2為本發(fā)明的油軌蓋板和三層環(huán)形油軌的示意圖；

圖3為本發(fā)明的集油腔的示意圖；

圖4為本發(fā)明的噴嘴的示意圖；

圖5為供油導(dǎo)管5中包含有多個彼此靠近、但卻相互獨立的油路示意圖；

圖中附圖標(biāo)記含義為：1(1a、1b、1c)為環(huán)形油軌，2為油軌蓋板，3為集油腔，4為噴嘴，5為供油導(dǎo)管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施方式詳細(xì)介紹本發(fā)明：

如圖1-1和圖1-2所示本實例所述的一種用于貧油多點噴射燃燒室的環(huán)形供油軌，采用結(jié)合多層相鄰的環(huán)形油路為多點燃燒室中的每個點進(jìn)行供油，整體采用不銹鋼材料，其中包括：環(huán)形油軌1(1a、1b、1c)、油軌蓋板2、集油腔3、噴嘴4以及供油導(dǎo)管5構(gòu)成。燃油從上游的供油裝置中經(jīng)過供油導(dǎo)管5進(jìn)入到中心由環(huán)形油軌1和油軌蓋板2組合成的環(huán)形油路中。多個環(huán)形油軌1以及油軌蓋板2之間相互貼合，焊接在一起形成彼此隔絕的燃油軌道，組成一個整體多層環(huán)形油路。通過合理地排布每層環(huán)形油軌1上孔的位置，可以實現(xiàn)燃油從油軌蓋板2上不同的開孔流入到不同的獨立燃油軌道中。每層環(huán)形油軌1根據(jù)實際需求在其側(cè)壁的不同位置處，開有數(shù)個供燃油流入集油腔3內(nèi)的缺口。每一個集油腔3可根據(jù)實際工程的需要設(shè)計成不同的大小和形狀，每一個集油腔3僅對應(yīng)有一個環(huán)形油軌1上的燃油進(jìn)口。在集油腔3側(cè)壁上的適當(dāng)位置處開有螺紋孔，用于與噴嘴4進(jìn)行連接，為噴嘴4供油。每個噴嘴4則對應(yīng)于一個多點噴射燃燒室頭部的一個單元噴點。

如圖2所示，以三層供油環(huán)路為例，油軌蓋板2和三個環(huán)形油軌1的外形是完全一致的，寬度在5-9mm之間，其中油軌蓋板2的厚度為1-2mm，環(huán)形油軌1的厚度為4-7mm。在環(huán)形油軌1上加工有供燃油流動的油路，深度為2-6mm，寬度為3-7mm。環(huán)形油軌1的側(cè)壁上開有寬度為3-6mm的缺口，缺口的位置可根據(jù)實際操作需求確定。在油軌蓋板2上開有四個燃油入口分別于供油導(dǎo)管5的出口相對，而每個入口都對應(yīng)與整體環(huán)形油軌1的一個獨立的油路。在每層環(huán)形油軌1上開有不同數(shù)量的孔，這些孔的位置與油軌蓋板2上相對應(yīng)孔的位置是相同的。將每層按照順序連接在一起，就可以使燃油通過蓋板上四個入口進(jìn)入到各個獨立的油路且互不影響。

如圖3所示，集油腔3為一側(cè)敞口的空腔結(jié)構(gòu)，其外形和大小均可根據(jù)實際需求進(jìn)行單獨設(shè)計。每一個集油腔3對應(yīng)環(huán)形油軌1上的一個缺口，集油腔3的進(jìn)口尺寸須大于環(huán)形油軌1上缺口的尺寸。集油腔3在其側(cè)壁上開有螺紋孔，用來與噴嘴4連接。

如圖4所示，該供油裝置可以安裝的直射式噴嘴4。噴嘴4上加工有螺紋結(jié)構(gòu)用于安裝。前段面加工有半徑在0.2-1mm之間的小孔。

如圖5所示，供油導(dǎo)管5中共包含有多個彼此靠近、但卻相互獨立的油路。油路的直徑為4-6mm，油路之間的壁厚為1-2mm。供油導(dǎo)管5另一端設(shè)計有用于安裝定位的法蘭凸緣。在其每個管道進(jìn)口處可通過接頭與供油管道進(jìn)行連接，不同的管道的出口與油軌蓋板上的相應(yīng)燃油進(jìn)口對接進(jìn)行供油。