燃油預成膜空氣霧化噴嘴的製作方法

2023-10-19 10:51:22 2

專利名稱：燃油預成膜空氣霧化噴嘴的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種噴嘴，特別是一種燃油預成膜空氣霧化噴嘴。
背景技術：
脈衝爆震發動機(PDE)作為一種利用脈衝式爆震波產生推力的新概念發動機，由於
其在性能上的顯著優勢，世界許多國家的研究機構對此展開了廣泛深入的研究。到目前
為止仍有許多關鍵技術尚未突破，其中兩相流燃料與氧化劑的高速噴射、霧化與混合就
是亟待解決的關鍵技術之一。
目前許多研究機構已利用了各種噴射裝置來解決燃油的霧化與混合問題，其中採用
較多的是直射式噴嘴和離心式噴嘴，直射式噴嘴結構簡單，但其噴射出的燃油粒徑較大，
霧化效果較差；離心式噴嘴雖然噴射出的燃油粒徑較小，但其霧化主要是依靠燃油的供
油壓力，這就需要附加一套增壓系統，增加了質量和複雜性。

發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠有效地減小燃油霧化粒度，提高霧化效果，且不需 附加裝置，結構簡單，加工方便的燃油預成膜空氣霧化噴嘴。
實現本發明目的的技術解決方案為 一種燃油預成膜空氣霧化噴嘴，包括外環和內 環，內環包括小尾椎、中心體、小尾椎位於中心體的前方，兩者通過螺栓連接，所述的 外環包括大尾椎、滑動筒、噴油架、左蓋罩和右蓋罩，大尾椎位於滑動筒的前方，噴油 架位於滑動筒的上部，噴油架左端凸起部分卡在大尾錐與滑動筒之間的凹槽中，滑動筒 與噴油架之間形成燃油通道，滑動筒和噴油架的右端出口形成唇口，左蓋罩與右蓋罩分 別位於噴油架上部的左右兩側，與噴油架一起共同形成切向旋流進油通道，內環與外環 之間通過滑動筒和中心體之間的鍵槽連接。
本發明與現有技術相比，其顯著優點本發明燃油預成膜空氣霧化噴嘴只需要原有 空氣輔助霧化噴嘴的基礎上，對外環部分進行改造，即在外環部分加入了滑動筒，通過 調整燃油通道的縫隙高度，達到調整燃油從唇口流出的初始液膜厚度的目的，實現了燃 油初始液膜的可調性，因而加工工藝簡單，加工成本低廉。與以往的脈衝爆震發動機用直射式和離心式噴嘴相比，不僅降低了燃油霧化粒度，提高了燃油霧化效果，提高了燃 油的燃燒效率，降低了燃油的使用量，減少了不充分燃燒的廢氣對環境的汙染，同時降 低了設備的複雜性，具有很好的市場前景。


圖1是本發明燃油預成膜空氣霧化噴嘴的三維結構示意圖。 圖2是本發明燃油預成膜空氣霧化噴嘴的前視剖面圖。 圖3是本發明燃油預成膜空氣霧化噴嘴的右視剖面圖。 圖4是本發明燃油預成膜空氣霧化噴嘴與發動機進氣道結構位置關係圖。 圖5是本發明燃油預成膜空氣霧化噴嘴的滑動筒和大尾錐採用螺母絲槓連接方式的 結構示意圖。
圖6是本發明直射式噴嘴燃油霧化粒度測試結果圖。 圖7是本發明離心式噴嘴燃油霧化粒度測試結果圖。 圖8是本發明燃油預成膜式空氣霧化噴嘴霧化粒度測試結果圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
結合圖l、圖2、圖3，本發明公開了一種燃油預成膜空氣霧化噴嘴，包括外環和內 環，內環包括小尾椎l、中心體2，小尾椎1連接於中心體2的前方，所述的外環包括 大尾椎3、滑動筒4、噴油架5、左蓋罩6和右蓋罩7，大尾椎3位於滑動筒4的前方， 大尾椎3與滑動筒4通過螺栓或螺母絲槓的方式連接。噴油架5位於滑動筒4的上部， 噴油架5左端凸起部分卡在大尾錐3與滑動筒4之間的凹槽中，滑動筒4與噴油架5之 間形成燃油通道8，滑動筒4和噴油架5的右端出口形成唇口 9，滑動筒4右端面與噴 油架5右端面唇口 9的縫隙高度可調範圍為0-1500 y m。左蓋罩6與右蓋罩7分別位於 噴油架5上部的左右兩側，與噴油架5—起共同形成切向旋流進油通道，左蓋罩6與右 蓋罩7通過小螺釘或鉚釘連接，內環與外環之間通過滑動筒4和中心體2之間的鍵槽連 接。滑動筒4下端有一個凸起的部分，中心體2外側有一個凹槽，形成與滑動筒4下端 的鍵相配合的鍵槽，用來連接外環和內環。
4本發明的燃油預成膜空氣霧化噴嘴位於脈衝爆震發動機的進氣道入口處，當大尾椎 3與滑動筒4通過螺栓方式連接時，螺距為0.5 2mm。如圖4所示，發動機進氣道13， 工作前先調節滑動筒4與大尾錐3之間的螺紋，當滑動筒4的右端面與噴油架5的右端 面處於同一水平線時，唇口 9縫隙高度為30ixm，螺紋間距為lmm，右旋螺紋，可以按 照需求繼續縮小唇口縫隙高度，左旋螺紋，可以適當增大唇口縫隙高度，考慮到我們所 需要的燃油初始液膜厚度〖《30um，因此我們在操作過程中，右旋螺紋，直到滑動筒4 的右端面與噴油架5的右端面處於同一水平線時為止，調整完畢將噴嘴通過連接法蘭16 與進氣道13連接。開始工作時，先通過供氣系統向發動機進氣道13內提供滿足要求的 進氣速度，本實施例為50m/s，然後通過供油系統向噴嘴內供入燃油(此處我們選擇汽 油)，油壓為300KPa，燃油通過通道8從唇口 9噴出，其初始液膜厚度為30y m，前方 氣流通過噴嘴後分為兩路， 一路從噴嘴內外環之間的第一通道15流出，另一路從外環 與進氣道之間的第二通道14流出，兩路氣流由於經過收斂通道，因此氣流速度均加快， 由入口的50m/s加速到70 80m/s,由唇口 9噴出的液膜在噴嘴出口處即唇口 9處受到 兩路高速氣流的剪切力作用繼續加速變薄，同時又在內外兩路氣流的粘性力作用和由於 兩路氣流方向不同而引起的衝擊作用下，於燃油粒徑的要很快破裂霧化形成油霧，從而 使得燃油粒徑進一步縮小，滿足脈衝爆震發動機對求。
結合圖5，本發明還公開了另一種實施例，該實施例的各部件位置結構關係與前一 實施例基本相同，只是將滑動筒4與大尾錐3之間的連接方式由螺紋連接改為螺母絲槓 連接方式，調節時通過旋轉絲槓ll，帶動與之相配的螺母10運動，實現將絲槓的旋轉 運動轉化為螺母的直線運動，滑動筒4與螺母座12。固定在一塊，從而實現了將螺母的 直線運動轉化為滑動筒的直線運動，這樣通過旋轉絲槓就可以帶動滑動筒前後運動，來 調節滑動筒4與噴油架5之間的燃油通道8縫隙的高度，從而達到調整燃油從唇口 9流 出的初始液膜厚度的目的。與前述實施例相比，該方案結構較為複雜，再加上空間較小， 調整時，操作起來不太方便，而且也增加了加工成本。
針對本實施例說明本發明裝置的工作過程如下該燃油噴射裝置在脈衝爆震發動機 內的位置與前一實施例相同，工作前也要先調節噴油架5與滑動筒4之間的燃油通道8 的縫隙高度，在本實施例中通過旋轉絲槓11，帶動與之相配的螺母IO運動，進而又帶固定在一起的滑動筒運動，從而實現了將絲槓的旋轉運動轉化為滑動筒 的直線運動，同樣當滑動筒4的右端面與噴油架5的右端面處於同一水平線時，停止調 節，以保證燃油從唇口 9流出的初始液膜厚度〖《30um。其後續操作過程與前一實施 例相同。與前一實施例相比，該實施例方案結構較為複雜，加工成本稍高，再加上空間 較為狹小，調整時，操作起來不太方便。
結合圖6，利用LS-2000雷射噴霧粒度分析儀對直射式噴嘴時的燃油霧化粒度結果 進行測試，從圖中可以看出，釆用此種噴射方式時，燃油的平均粒徑大概在400iim左 右，由此可見採用直射式噴嘴燃油粒徑還是比較大的。
結合圖7，利用LS-2000雷射噴霧粒度分析儀對離心式噴嘴的燃油霧化粒度結果進 行測試，從圖中可以看出，採用此種噴射方式時，燃油的平均粒徑大概在30 50um之 間，由此可見採用離心式噴嘴燃油粒徑較直射式噴嘴相比大大減小。
結合圖8，利用LS-2000雷射噴霧粒度分析儀對本發明的燃油預成膜式空氣霧化噴 嘴霧化粒度結果進行測試，從圖中可以看出，採用此種噴射方式時，燃油的平均粒徑大 概在10 30um之間，由此可見採用燃油預成膜式空氣霧化噴嘴燃油粒徑較直射式噴嘴 和離心式噴嘴均有所減小，其霧化效果基本能滿足脈衝爆震發動機要求。
權利要求
1、一種燃油預成膜空氣霧化噴嘴，包括外環和內環，內環包括小尾椎[1]、中心體[2]，小尾椎[1]連接於中心體[2]的前方，其特徵在於所述的外環包括大尾椎[3]、滑動筒[4]、噴油架[5]、左蓋罩[6]和右蓋罩[7]，大尾椎[3]位於滑動筒[4]的前方，噴油架[5]位於滑動筒[4]的上部，噴油架[5]左端凸起部分卡在大尾錐[3]與滑動筒[4]之間的凹槽中，滑動筒[4]與噴油架[5]之間形成燃油通道[8]，滑動筒[4]和噴油架[5]的右端出口形成唇口[9]，左蓋罩[6]與右蓋罩[7]分別位於噴油架[5]上部的左右兩側，與噴油架[5]一起共同形成切向旋流進油通道，內環與外環之間通過滑動筒[4]和中心體[2]之間的鍵槽連接。
2、 根據權利要求1所述的燃油預成膜空氣霧化噴嘴，其特徵在於所述的大尾椎 [3]與滑動筒[4]通過螺栓或螺母絲槓的方式連接。
3、 根據權利要求2所述的燃油預成膜空氣霧化噴嘴，其特徵在於所述的大尾椎 [3]與滑動筒[4]通過螺栓方式連接時，螺距為0.5 2mm。
4、 根據權利要求1所述的燃油預成膜空氣霧化噴嘴，其特徵在於所述的滑動筒 [4]右端面與噴油架[5]右端面唇口 [9]的縫隙高度為0~1500 u m。
5、 根據權利要求1所述的燃油預成膜空氣霧化噴嘴，其特徵在於所述的左蓋罩 [6]與右蓋罩[7]通過小螺釘或鉚釘連接。
6、 根據權利要求1所述的燃油預成膜空氣霧化噴嘴，其特徵在於所述滑動筒[4] 下端有一個凸起的部分，中心體[2]外側有一個凹槽，形成與滑動筒[4]下端的鍵相配 合的鍵槽，用來連接外環和內環。
全文摘要
本發明公開了一種燃油預成膜空氣霧化噴嘴，包括外環和內環，內環包括小尾錐、中心體、小尾錐連接於中心體的前方，所述的外環包括大尾錐、滑動筒、噴油架、左蓋罩和右蓋罩，大尾錐位於滑動筒的前方，噴油架位於滑動筒的上部，噴油架左端凸起部分卡在大尾錐與滑動筒之間的凹槽中，滑動筒與噴油架之間形成燃油通道，滑動筒和噴油架的右端出口形成唇口，左蓋罩與右蓋罩分別位於噴油架上部的左右兩側，與噴油架一起共同形成切向旋流進油通道，內環與外環之間通過滑動筒和中心體之間的鍵槽連接。本發明結構簡單、加工方便，可有效的提高燃油霧化效果，具有很好的市場前景。
文檔編號F02K1/00GK101537397SQ20091002923
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月7日 優先權日2009年4月7日
發明者陵 餘, 國豔麗, 姜日紅, 波 孫, 宇 張, 武曉松, 棟 王, 羅明宇, 蔡文祥 申請人:南京理工大學