渦流器葉片及發動機用渦流器的製作方法

2023-05-31 01:33:06 1

專利名稱：渦流器葉片及發動機用渦流器的製作方法
技術領域：
本實用新型總地涉及航空發動機技術，更具體地涉及渦流器葉片以及包括該渦流器葉片的發動機用渦流器。
背景技術：
渦流器是航空發動機燃燒室的重要零組件，其對於回流區的形成、燃油霧化、油氣摻混和氣量的分配，起著舉足輕重的作用。而隨著大氣環境問題在世界範圍內受到越來越多的關注，各種動力裝置的低排放要求也同樣提上了議事日程，出現了一大批採用了貧油燃燒燃油噴射裝置的低排放燃燒室。這類燃燒室對於油氣摻混和匹配的要求更加嚴格甚至苛刻，對與燃油噴射匹配的渦流器也相應提出了較高的要求。渦流器構造並布置成用於接收來自發動機的燃料噴嘴的流體流，並將空氣和燃料混合成空氣/燃料混合物。渦流器具有空氣動力學外形的多個葉片。為了加強燃料和空氣的摻混，有人提出在葉片的尾緣處增加小突片鈍體，誘導下遊產生小尺度流向多源渦，從而使下遊流場變形，加強剪切和湍流脈動來強化局部的油氣摻混。然而，這種另外增加小突片鈍體的結構會對渦流器葉片槽道的阻塞比造成影響，進而影響渦流器的流量係數，同時鈍體引起的分離損失也相對較大。

實用新型內容因此，提供一種具有良好的燃油霧化和油氣摻混性能的改進型渦流器葉片以及包括該渦流器葉片的發動機用渦流器將是有利的。為此，根據本實用新型的一個方面，提供一種渦流器葉片，其包括本體部分和尾緣部分，其中，所述尾緣部分具有多個沿著所述尾緣部分的長度方向間隔開並均勻分布的凹陷部。在本實用新型的該方面中，該尾緣的凹凸結構有利於產生流向渦從而強化燃料和空氣的摻混，同時相比於現有技術還可效避免對葉片槽道造成堵塞和分離損失，並使得葉片重量略微減輕。優選地，所述尾緣部分的上下表面都具有多個所述凹陷部。進一步優選地，所述尾緣部分還具有多個凸起部，所述凹陷部和凸起部沿所述尾緣部分的長度方向交錯排列。再進一步優選地，所述凹陷部和凸起部都具有曲線外輪廓。再又進一步優選地，所述凹陷部和凸起部沿所述尾緣部分的長度方向呈波浪狀。仍再進一步優選地，所述凹陷部和凸起部通過衝壓或精鑄工藝形成。作為替換，所述凹陷部也可以通過在所述葉片上進行去料加工而形成。再進一步優選地，所述凹陷部為楔形。再又進一步優選地，所述凹陷部和所述凸起部沿所述尾緣部分的長度方向呈鋸齒狀。[0014]根據本實用新型的另一個方面，提供一種發動機用渦流器，其具有多個如上所述的渦流器葉片。通過參考下面所描述的實施方式，本實用新型的這些方面和其他方面將會得到清晰地闡述。

本實用新型的結構和操作方式以及進一步的目的和優點將通過
以下結合附圖的描述得到更好地理解，其中，相同的參考標記標識相同的元件:圖1為根據本實用新型第一方面的第一優選實施方式的渦流器葉片的示意性立體圖，示出了尾緣具有間錯的凹陷部；圖2為根據本實用新型第二方面的第一優選實施方式的徑向渦流器的示意性立體圖，其包含圖1中所示的渦流器葉片；圖3為根據本實用新型第二方面的第二優選實施方式的軸向渦流器的示意性立體圖，其包含圖1中所示的渦流器葉片；圖4為根據本實用新型第一方面的第二優選實施方式的渦流器葉片的示意性立體圖，其中葉片具有波瓣形尾緣；圖5為根據本實用新型第一方面的第三優選實施方式的渦流器葉片的示意性立體圖，其中葉片具有交錯尾緣。附圖標記說明10 葉片11上表面12下表面I本體部分2尾緣部分21凹陷部22凸起部5流向渦100徑向渦流器200軸向渦流器30渦流器外壁40渦流器內壁60葉片通道
具體實施方式
下面將結合附圖描述本實用新型的優選實施方式。如圖1所示，根據本實用新型第一方面的第一優選實施方式的渦流器葉片10包括本體部分I和尾緣部分2。其中，尾緣部分2具有多個沿著其長度方向交錯排列的凹陷部21和凸起部22。在本實施方式中，這些凹陷部21是通過在葉片10的上表面11和下表面12上進行去料加工而形成。而這些凸起部22並非相對尾緣部分2的上下表面向外突起而是平齊，而只是相對凹陷部21而言向外突起，即這些凹陷部21和凸起部22並非位於同一平面上。這樣的尾緣的處理即交錯凹凸不平有利於產生流向渦從而強化燃料和空氣的摻混，同時相比於現有技術還可效避免對葉片槽道造成堵塞和分離損失，並使得葉片重量略微減輕。當然，在其他實施方式中，凸起部22也可以相對葉片的上下表面突出。如在圖4所示的渦流器葉片的第二實施方式中，尾緣部分2上的凹陷部21相對葉片10的上下表面凹進，而凸起部22相對於所述葉片的上下表面突出。在葉片10的該第二實施方式中，葉片10呈波紋板狀，具體說，凹陷部21和凸起部22都具有曲線外輪廓，這些交錯排列的凹陷部和凸起部沿尾緣部分2的長度方向呈波浪狀。如圖4所示，凹陷部21和凸起部22可通過對葉片10的尾緣部分2進行擠壓成形。另外，凹陷部21和凸起部22也可以如圖5所示那樣形成。在該圖5所示的葉片10的第三實施方式中，以葉片10的上表面11為例，凹陷部21通過在所述葉片10上進行去料加工而形成楔形，而凸起部22位於每兩個相鄰的凹陷部21之間，相對葉片10的上表面11未作任何處理，凹陷部21和凸起部22在尾緣部分2的上表面11上如此排列:凹陷部-凸起部-凹陷部-凸起部-凹陷部，以此類推。在葉片10的尾緣部分2的下表面12上，凹陷部21和凸起部22卻是如此排列:凸起部-凹陷部-凸起部-凹陷部-凸起部。換句話說，從葉片上表面看被稱作凹陷部的部分，從葉片下表面看時會被稱作凸起部，即凹陷部21的一個表面是相對葉片的上表面凹進(即去除一個楔形部分)，另一個表面則與葉片的下表面齊平，而凸起部22的一個表面相對葉片的上表面齊平，其另一個表面相對葉片的下表面凹進(即去除一個楔形部分)。通過這樣的設置，如圖5所示，凹陷部和凸起部沿尾緣部分2的長度方向呈鋸齒狀，也可以說呈交錯楔形布置。從圖1所示的葉片10的第一實施方式到圖4、圖5所示的第二、第三實施方式，葉片10的尾緣部分2的上下表面都沿葉片長度方向交錯排列有凹陷部21和凸起部22。這樣的設置，更有利於形成流向渦流5。優選地，上表面11上的凹陷部21正好對應下表面12上的凸起部22，而上表面11上的凸起部22正好對應下表面12上的凹陷部21，如圖4、圖5所示。參見圖2和圖3，其分別示出了根據本實用新型第二方面的第一和第二優選實施方式的徑向渦流器100和軸向渦流器200。渦流器由多個如圖1中所示的渦流器葉片10、渦流器外壁30以及渦流器內壁40組成。流體流經渦流器葉片通道60，形成旋轉的渦流；同時由於葉片尾緣部分的凹凸處理，沿渦流器葉片10的葉展(即葉寬)方向形成局部流向渦流5 (見圖1)。針對葉片尾緣部分2的處理可以通過機械加工或者精鑄等工藝形成。需要注意的是，誘導局部流向渦5的尾緣處理方式可以是如圖1所示的支板形式，但不僅限於支板形式，如圖4所示的波紋板、圖5所示的鋸齒等形式。總之，通過對葉片式渦流器葉片尾緣部分進行處理，使其表面凹凸交錯排列誘導流向渦的產生。這樣，既可以加強對流體的剪切，有利於燃油霧化和油氣摻混；又可以通過不同構型的尾緣處理，得到沿葉高方向，不同的渦流器流動性能，如旋流數、速度型等；還可以通過不同構型的尾緣處理，得到沿葉高方向，不同的油氣匹配性能，如油氣比等。本實用新型中所述具體實施案例僅為本實用新型的較佳實施案例而已，並非用來限定本實用新型的實施範圍。即凡依本實用新型申請專利範圍的內容所作的等效變化與修飾，都屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種渦流器葉片，包括本體部分和尾緣部分，其特徵在於，所述尾緣部分具有多個沿著所述尾緣部分的長度方向間隔開並均勻分布的凹陷部。
2.如權利要求1所述的渦流器葉片，其特徵在於，所述尾緣部分的上下表面都具有多個所述凹陷部。
3.如權利要求1或2所述的渦流器葉片，其特徵在於，所述尾緣部分還具有多個凸起部，所述凹陷部和凸起部沿所述尾緣部分的長度方向交錯排列。
4.如權利要求3所述的渦流器葉片，其特徵在於，所述凹陷部和凸起部都具有曲線外輪廓。
5.如權利要求4所述的渦流器葉片，其特徵在於，所述凹陷部和凸起部沿所述尾緣部分的長度方向呈波浪狀。
6.如權利要求5所述的渦流器葉片，其特徵在於，所述凹陷部和凸起部通過衝壓或精鑄工藝形成。
7.如權利要求3所述的渦流器葉片，其特徵在於，所述凹陷部通過在所述葉片上進行去料加工而形成。
8.如權利要求7所述的渦流器葉片，其特徵在於，所述凹陷部為楔形。
9.如權利要求8所述的渦流器葉片，其特徵在於，所述凹陷部和所述凸起部沿所述尾緣部分的長度方向呈鋸齒狀。
10.一種發動機用渦流器，其具有多個如權利要求1-9任一項所述的渦流器葉片。
專利摘要本實用新型涉及渦流器葉片，屬於航空發動機技術領域。該渦流器葉片包括本體部分和尾緣部分，其中，所述尾緣部分具有多個沿著所述尾緣部分的長度方向間隔開並均勻分布的凹陷部。該尾緣的凹凸結構有利於產生流向渦從而強化燃料和空氣的摻混，同時相比於現有技術還可效避免對葉片槽道造成堵塞和分離損失，並使得葉片重量略微減輕。本實用新型還涉及一種包括該渦流器葉片的發動機用渦流器。
文檔編號F23R3/00GK203052721SQ20122036448
公開日2013年7月10日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者郭德三, 範仁鈺, 李彬 申請人:中航商用航空發動機有限責任公司