本发明涉及动力装置燃烧领域，涉及一种旋转喷油杆结构。
背景技术：
燃油的雾化质量和蒸发速率是增大燃油燃烧速率，提高燃烧效率和缩短燃烧室长度、减小结构重量的重要因素。在燃烧室研发工程中，燃烧室基准方案确定之后，通常还需通过大量工作来改进燃油喷射及雾化方案与火焰稳定及传播结构的匹配性，以进一步提高燃烧效率，拓宽燃烧工作边界，延长燃烧室的工作寿命。其中大部分工作都集中在燃油的喷射及雾化技术研究中。
燃油通过喷嘴将连续流动的液体喷射进入空气中，典型的喷嘴主要包括直射式喷嘴、离心喷嘴、甩油盘喷嘴及蒸发管喷嘴等。其中直射式喷嘴、离心喷嘴的雾化性能与燃油喷射压力密切相关，在低压下燃油的穿透深度减小、燃油液滴增大、局部区域燃油浓度大，导致燃烧不充分，严重时导致熄火问题。蒸发管喷嘴结构尺寸大，流量小，空气对燃油雾化的影响大，不适用于大流量高速来流环境下燃烧室。
甩油盘喷嘴是中小型航空发动机主燃烧室中一种典型的结构，甩油盘与涡轮发动机旋转轴连接，其雾化性能与供油压力无关，因此可以采用低压供油结构，从而降低对燃油增压系统的要求。甩油盘喷嘴利用高速旋转动能来提高燃油喷射的速度，周向分布均匀。同时在喷油孔内形成薄的液膜，以减小离开燃油喷嘴的初始液滴尺寸，从而缩短燃油在燃烧室内雾化蒸发时间，加强空气掺混及燃烧的速率，进而缩短了完全燃烧所需的燃烧室长度，将大大降低结构重量。
甩油盘喷嘴后的燃油雾化液滴尺寸很小，燃油雾化蒸发很快，因此甩油盘喷嘴的穿透深度不大，液滴集中在甩油盘喷嘴后的一个有限环形区域，这种特性决定了油盘喷嘴只能应用在小流量及小尺寸燃烧室中，典型的甩油盘的直径为100毫米，燃烧室直径为300mm左右，工作的油气比变化范围较小。继续增大油气比，将导致甩油盘附近出现富油工作情况，燃烧效率将显著降低。国内外研究学者提出了增大甩油盘雾化特性的一些措施，如改变喷嘴出口形状，增加旋流结构及腔体结构，以提高雾化锥角，这些改进的结构也同样仅适用于小流量及小尺寸燃烧室中，高效工作的燃油流量变化范围较小，这些甩油盘喷嘴同样不能应用在较大尺寸的燃烧室中。
技术实现要素：
针对现有技术的上述缺点和不足，本发明的目的是提供一种旋转喷油杆结构，通过在甩油盘结构上增加喷油杆，在燃烧室不同位置喷射燃油，从而提高燃油在大空间内的分布均匀性，提高燃油与空气的匹配性，从而提高大流量及大尺寸燃烧室的燃烧效率，增强在不同油气范围的工作匹配性，拓宽燃烧室高效工作的范围。同时通过喷油杆径向喷孔位置的调整，可以改善在贫油熄火边界的工作稳定性。本发明的旋转喷油杆供油喷油结构可以应用在大流量、大尺寸及宽工作范围要求的燃烧室中。本发明的旋转喷油杆是一种提高燃油雾化均匀性、减小液滴尺寸，增强燃油与空气的匹配性，降低供油压力的燃油喷射结构装置。具体地说涉及一种应用在大直径、宽燃烧边界要求的涡轮喷气发动机主燃烧室的旋转喷油杆结构。
为了实现上述目的，本发明提供了一种旋转喷油杆结构，包括：
与涡轮发动机旋转轴连接的甩油盘盘体，其内部设有集油腔；
喷油孔，其设置在甩油盘盘体上且与集油腔连通，用于将集油腔内的燃油喷出到燃烧室内；以及
喷油杆，其设置在甩油盘盘体上，喷油杆内部空腔与集油腔连通，用于将集油腔内的燃油喷出到燃烧室内。
基于上述技术方案可知，本发明的旋转喷油杆结构相对于现有技术具有以下优势：
本发明旋转喷油杆结构可在现有燃烧室结构限制条件下，通过在甩油盘上增加喷油杆结构就能实现燃油和空气的高效匹配，从而提高燃烧室在大油气比条件下的燃烧效率，可应用在更大尺寸及更宽工作边界要求的高性能燃烧室中。
附图说明
图1为本发明的旋转喷油杆结构的三维结构示意图；
图2为本发明的旋转喷油杆结构的主视图；
图3为图2结构的a向剖视图；
图4为图2结构的通过甩油盘的喷孔及喷油杆的b向剖视图；
图5为图2结构的通过甩油盘喷孔的剖视图；
图6为甩油盘的视图及喷油杆的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
本发明公开了一种旋转喷油杆结构，包括：
与涡轮发动机旋转轴连接的甩油盘盘体，其内部设有集油腔；
喷油孔，其设置在甩油盘盘体上且与集油腔连通，用于将集油腔内的燃油喷出到燃烧室内；以及
喷油杆，其设置在甩油盘盘体上，喷油杆内部空腔与集油腔连通，用于将集油腔内的燃油喷出到燃烧室内。
在本发明的一些实施例中，所述甩油盘盘体上设有用于连接喷油杆的凹腔，所述喷油杆一端与凹腔对应设有凸台；
在本发明的一些实施例中，所述凸台与凹腔之间焊接；
在本发明的一些实施例中，所述凸台底端与集油腔的外缘平齐或低于集油腔的外缘。
在本发明的一些实施例中，所述喷油杆与喷油孔交替排列。
在本发明的一些实施例中，所述喷油杆的长径比为20至40。
在本发明的一些实施例中，所述喷油杆与甩油盘盘体以榫卯结构形式连接。
在本发明的一些实施例中，所述喷油杆的喷孔直径为1至2毫米。
在本发明的一些实施例中，所述甩油盘盘体上喷油孔的直径为1至2毫米。
在本发明的一些实施例中，所述喷油杆的数量为12至18个；
在本发明的一些实施例中，所述甩油盘盘体上上喷油孔的数量为12至18个。
在本发明的一些实施例中，所述甩油盘盘体为轴对称结构，采用整体铸造加工而成。
在本发明的一些实施例中，所述甩油盘盘体半径为50至100毫米。
在一个示例性实施例中，本发明的旋转喷油杆结构，包括与涡轮发动机旋转轴连接的甩油盘盘体、设置在盘体上与集油腔连通的径向喷油孔及与甩油盘盘体连接的喷油杆。喷油杆与甩油盘盘体以榫卯结构形式连接，与集油腔连通。甩油盘盘体上凹腔与喷油杆的凸台咬合后，采用焊接形式增强连接强度，并防止燃油通过凹腔泄漏。燃油从甩油盘盘体前方喷入集油腔后，通过甩油盘盘体上的喷油孔及喷油杆上的喷油孔进入燃烧室的不同径向位置。通过调节喷油杆的长度，达到在大尺寸燃烧室中大油气比状态下高效燃烧的目的，进而拓宽燃烧室的工作边界，缩短燃烧室长度。
在另一个示例性实施例中，本发明的旋转喷油杆结构，包括甩油盘盘体、喷油孔及喷油杆结构。
所述甩油盘盘体为轴对称结构，采用整体铸造加工而成。前后两个壁面与环形外壁之间形成集油腔，燃油以轴向向后的方向进入集油腔。在环形外壁上均布设置多个喷油孔以及安装喷油杆的凹腔结构。喷油孔及凹腔结构与集油腔连通。所述前壁面的内半径大于所述后壁面的内半径。盘体通过后壁面与发动机的旋转轴连接。
所述喷油杆周向均匀布置在甩油盘上，与甩油盘上的喷油孔交替排列。轴向位置比甩油盘上的喷油孔更靠近前壁面。喷油杆为圆柱空心结构，在喷油杆底端设置一凸台。所述喷油杆与集油腔连通。喷油杆凸台底端与集油腔的外缘平齐或稍低于外缘，将高速旋转的燃油导入喷油杆的喷孔内。
所述甩油盘盘体上的凹腔与喷油杆的凸台咬合后，增加连接强度以承受甩油盘体及喷油杆在高速旋转时产生的离心力。在凹腔和凸台连接处，以焊接方法连接，防止燃油泄漏。
其中，所述甩油盘盘体半径为50毫米～100毫米。
其中，所述甩油盘盘体上的喷孔数量为12～18个。
其中，所述喷油杆的数量为12～18个。
其中，所述甩油盘盘体外圆上的喷油孔直径为1～2毫米。
其中，所述喷油杆的喷孔直径为1～2毫米。
其中，所述喷油杆的长径比为20至40。
其中，为防止喷油杆结构变形，喷油杆采用硬钎焊的方法与甩油盘盘体连接。
以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。
本发明的旋转喷油杆结构，可广泛应用在中大型发动机燃烧室中，用以提高发动机在大油气比下燃烧效率，拓宽燃烧室的工作范围，增强燃烧室贫油燃烧稳定性。图1～6所示为本发明的旋转喷油杆结构应用于中型发动机燃烧室中的情形。
如图1～图3所示，喷油杆200与甩油盘盘体100连接，甩油盘盘体100的前壁1与后壁2以及环形壁面3形成集油腔4。甩油盘盘体上周向均匀设置喷孔5，喷孔5与集油腔4连通。前壁1的内径r2大于后壁2的内径r1。
甩油盘的环形壁面3上设置凹腔6，喷油杆200的底端设置凸台7。凸台7与凹腔6咬合安装后，喷油杆凸台7底端与集油腔的外缘平齐或稍低于集油腔4的外缘。凸台7与凹腔6之间采用硬钎焊方式强化连接强度，同时防止燃油通凹腔6进入甩油盘外缘。
甩油盘外缘的半径为r3，喷孔直径为d1，喷油杆内的喷孔直径为d2，喷油杆的长度为l。喷油杆的长度与燃烧室的直径相匹配。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种旋转喷油杆结构，包括：
与涡轮发动机旋转轴连接的甩油盘盘体，其内部设有集油腔；
喷油孔，其设置在甩油盘盘体上且与集油腔连通，用于将集油腔内的燃油喷出到燃烧室内；以及
喷油杆，其设置在甩油盘盘体上，喷油杆内部空腔与集油腔连通，用于将集油腔内的燃油喷出到燃烧室内。
2.根据权利要求1所述的旋转喷油杆结构，其特征在于，
所述甩油盘盘体上设有用于连接喷油杆的凹腔，所述喷油杆一端与凹腔对应设有凸台；
其中，所述凸台与凹腔之间焊接；
其中，所述凸台底端与集油腔的外缘平齐或低于集油腔的外缘。
3.根据权利要求1所述的旋转喷油杆结构，其特征在于，
所述喷油杆与喷油孔交替排列。
4.根据权利要求1所述的旋转喷油杆结构，其特征在于，
所述喷油杆的长径比为20至40。
5.根据权利要求1所述的旋转喷油杆结构，其特征在于，
所述喷油杆与甩油盘盘体以榫卯结构形式连接。
6.根据权利要求1所述的旋转喷油杆结构，其特征在于，
所述喷油杆的喷孔直径为1至2毫米。
7.根据权利要求1所述的旋转喷油杆结构，其特征在于，
所述甩油盘盘体上喷油孔的直径为1至2毫米。
8.根据权利要求1所述的旋转喷油杆结构，其特征在于，
所述喷油杆的数量为12至18个；
所述甩油盘盘体上上喷油孔的数量为12至18个。
9.根据权利要求1所述的旋转喷油杆结构，其特征在于，
所述甩油盘盘体为轴对称结构，采用整体铸造加工而成。
10.根据权利要求1所述的旋转喷油杆结构，其特征在于，
所述甩油盘盘体半径为50至100毫米。
技术总结