一种多燃料喷嘴、燃料喷出系统及其涡轮发动机 |
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| 申请号 | CN201710549489.1 | 申请日 | 2017-07-07 | 公开(公告)号 | CN107166435A | 公开(公告)日 | 2017-09-15 |
| 申请人 | 西安富兰克石油技术有限公司; | 发明人 | 张建勇; 胡滨; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种多 燃料 喷嘴 、燃料喷出系统及其 涡轮 发动机 ，多燃料喷嘴包括喷嘴本体，喷嘴本体内设置有第一燃料流道和第二燃料流道，在垂直于燃料流动方向的截面上，第一燃料流道设置在中间，若干个所述第二燃料流道设置在第一燃料流道的周向上。本发明喷嘴本体内设置有多种燃料流道，根据燃料的种类以及涡轮发动机的燃烧需要，可以利用 流体 分配装置将燃料按比例分配到不同燃料流道内并喷出，从而能够满足多种燃料的燃烧需要。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多燃料喷嘴，其特征在于，包括喷嘴本体，喷嘴本体内设置有第一燃料流道和第二燃料流道，在垂直于燃料流动方向的截面上，第一燃料流道设置在中间，若干个所述第二燃料流道设置在第一燃料流道的周向上。 |
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| 说明书全文 | 一种多燃料喷嘴、燃料喷出系统及其涡轮发动机技术领域[0001] 本发明涉及涡轮发动机技术领域，尤其是涉及一种多燃料喷嘴、燃料喷出系统及其涡轮发动机。 背景技术[0002] 目前，涡轮发动机(Turbine engine，或常简称为Turbine)是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式，是内燃机的一种。常用作飞机与大型的船舶或车辆的发动机。 [0003] 涡轮发动机通常设置有压缩机(Compressor)、燃烧室(Cumbustion)、涡轮机(Turbine)三大部份。压缩机通常还分成低压压缩机(低压段)和高压压缩机(高压段)，低压段有时也兼具进气风扇增加进气量的作用，进入的气流在压缩机内被压缩成高密度、高压、低速的气流，以增加发动机的效率。 [0004] 气流进入燃烧室后，由供油喷嘴(Nozzle)喷射出燃料，在燃烧室内与气流混合并燃烧。燃烧后产生的高热废气，接着会推动涡轮机使其旋转，然后带着剩余的能量，经由排气管排出，至于会有多少的能量被用来推动涡轮，则视涡轮发动机的种类与设计而定，涡轮机和压缩机一样可分为高压段与低压段。 [0005] 而目前的涡轮发动机采用单一燃料进行燃烧做功，即要么液体燃油(柴油、航空燃油)或者气体燃料(天然气、液化天然气、合成天然气,天然气)，而不同种类的燃料使用的喷嘴也不同，由此限制了涡轮发动机的使用。 发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种多燃料喷嘴，以解决现有技术中存在的涡轮发动机喷嘴只能适配于单一燃料的技术问题。 [0007] 本发明的另一目的在于提供一种带有上述多燃料喷嘴的燃料喷出系统和涡轮发动机，以解决现有技术中存在的涡轮发动机只能采用单一燃料燃烧工作的技术问题。 [0008] 为解决上述技术问题，本发明提供的一种多燃料喷嘴，包括喷嘴本体，喷嘴本体内设置有第一燃料流道和第二燃料流道，在垂直于燃料流动方向的截面上，第一燃料流道设置在中间，若干个所述第二燃料流道设置在第一燃料流道的周向上。 [0009] 进一步地，所述若干个所述第二燃料流道均匀地设置在所述第一燃料流道的周向上。 [0010] 进一步地，所述第二燃料流道的数量为一个或多个。 [0011] 进一步地，所述第一燃料流道在其燃料喷出的末端孔径收窄。 [0012] 进一步地，所述第二燃料流道在燃料喷出的末端孔径收窄。 [0013] 进一步地，所述第二燃料流道在燃料喷出的末端在所述喷嘴本体的径向上向所述第一燃料流道靠拢。 [0014] 现有技术中，涡轮发动机的燃料喷嘴仅能适用于单一的燃料，即仅适用于燃气或者仅适用于燃油。当使用不同燃料时，仅能通过更换燃料喷嘴；或者，涡轮发动机仅能适用于单一的燃料。 [0015] 单一燃料喷嘴由一个空心金属管构成，空心金属管的末端为锥形的喷嘴，用于将燃料喷入涡轮发动机的燃烧室内。 [0016] 本发明通过设置多燃料喷嘴，喷嘴本体内设置有多种燃料流道，即第一燃料流道和第二燃料流道通过流体分配装置与燃料供给管路连接，根据燃料的种类以及涡轮发动机的燃烧需要，可以利用流体分配装置将燃料按比例分配到第一燃料流道和第二燃料流道，从而能够满足多种燃料的燃烧需要。 [0017] 进一步地，所述喷嘴本体上还设置有若干个第三燃料流道，在垂直于燃料流动方向的截面上，若干个所述第三燃料流道设置在所述第一燃料流道的周向上，在径向上，所述第二燃料流道设置在所述第一燃料流道和第三燃料流道之间。 [0018] 即在垂直于燃料流动方向的截面上，所述第一燃料流道、所述第二燃料流道和所述第三燃料流道自内向外依次设置。 [0019] 进一步地，所述第三燃料流道在燃料喷出的末端在所述喷嘴本体的径向上向外远离所述第一燃料流道。 [0020] 进一步地，所述第三燃料流道的燃料出口设置在所述喷嘴本体的外侧壁上。 [0021] 进一步地，所述喷嘴本体上还设置有若干个辅助燃料流道环圈，每个所述辅助燃料流道环圈包括一个或多个辅助燃料流道；在垂直于燃料流动方向的截面上，同一所述辅助燃料流道环圈上的一个或多个所述辅助燃料流道均匀设置在所述第一燃料流道的周向上；在径向上，若干个辅助燃料流道环圈自内向外依次设置在所述第二燃料流道外侧。 [0022] 本发明还公开了一种采用上述多燃料喷嘴的燃料喷出系统，其还包括：燃料供给管路和流体分配装置； [0023] 所述燃料供给管路通过所述流体分配装置与所述多燃料喷嘴连接； [0024] 所述流体分配装置用于将来自所述燃料供给管路的燃料分流进入所述多燃料喷嘴内的各个所述燃料流道；燃料经过各个所述燃料流道喷出。 [0025] 例如，当只有所述第一燃料流道和所述第二燃料流道时，所述流体分配装置用于将来自所述燃料供给管路的燃料分流进入所述第一燃料流道和所述第二燃料流道。 [0027] 例如，当只有所述第一燃料流道和所述第二燃料流道时，调节阀门用于将来自所述燃料供给管路的燃料分流或者按比例分配到所述第一燃料流道和第二燃料流道。 [0028] 通过控制和调节流体分配装置上的调节阀门，可以将来自所述燃料供给管路的燃料全部引流到第一燃料流道或者第二燃料流道，燃料自第一燃料流道或者第二燃料流道喷出，其中，设置在中心的第一燃料流道通常更适合于液态的燃料使用，而设置在周向上的第二燃料流道则更适合于气态或液态的燃料使用。 [0029] 当然可以通过控制和调节流体分配装置上的调节阀门，将燃料按比例分配到第一燃料流道和第二燃料流道中，燃料同时从第一燃料流道和第二燃料流道中喷出。 [0030] 进一步地，所述流体分配装置可以是流体分配器，当然也可以是由分流器和调节阀门组成的分流系统。 [0031] 进一步地，所述流体分配装置包括流体进口、第一流体出口和第二流体出口；所述进口与所述燃料供给管路连接，所述第一流体出口与所述第一燃料流道连接，所述第二流体出口与所述第二燃料流道连接。 [0032] 进一步地，所述喷嘴本体上还设置有所述第三燃料流道时，所述流体分配装置用于将来自所述燃料供给管路的燃料分流进入所述第一燃料流道、所述第二燃料流道和/或者所述第三燃料流道。 [0033] 进一步地，所述流体分配装置的壳体还包括第三出口；所述第三出口与所述第三燃料流道连接。 [0034] 进一步地，所述燃料喷出系统还包括控制器，所述控制器与所述调节阀门连接。 [0035] 进一步地，所述燃料供给管路与燃料箱体连接。 [0036] 本发明公开的燃料喷出系统，能够通过控制器控制流体分配装置上的阀门，从而控制分流到不同燃料流道内燃料的多少，从而使得燃料以不同形式喷出，不同的喷出形式可以适用于不同燃料，也可以适用于不同的涡轮发动机的动力需要。 [0037] 本发明另外还公开了一种涡轮发动机，其包括燃烧室； [0038] 所述多燃料喷嘴设置在燃烧室侧壁上，用于向燃烧室内喷入燃料。 [0039] 进一步地，所述多燃料喷嘴自外向内伸入所述燃烧室内。 [0040] 进一步地，所述多燃料喷嘴均匀设置在所述燃料室的周向上。 [0041] 本发明公开的涡轮发动机，能够通过控制器控制流体分配装置上的阀门，从而控制分流到多燃料喷嘴内一个或多个不同燃料流道内燃料的多少，从而使得燃料以不同形式喷出，不同的喷出形式可以适用于不同燃料，也可以适用于不同的涡轮发动机的动力需要。附图说明 [0042] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0043] 图1为本发明实施例1提供的多燃料喷嘴的剖视图； [0044] 图2为本发明实施例2提供的多燃料喷嘴的剖视图； [0045] 图3为本发明实施例3提供的燃料喷出系统的结构示意图； [0046] 图4为本发明实施例4中涡轮发动机燃烧室部分的结构示意图； [0047] 图5为本发明实施例4中多燃料喷嘴的局部装配图。 [0048] 附图标记： [0049] 1-多燃料喷嘴；10-喷嘴本体；11-第一燃料流道；15-第二燃料流道；18-第三燃料流道；20-流体分配装置；30-燃料供给管路；40-燃烧室；41-侧壁；42-固定点；50-密封装置。 具体实施方式[0050] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0051] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0052] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0053] 下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。 [0054] 实施例1 [0055] 如图1所示，本实施例提供的一种多燃料喷嘴1，包括喷嘴本体10，喷嘴本体10内设置有第一燃料流道11和第二燃料流道15，在垂直于燃料流动方向的截面上，第一燃料流道11设置在中间，若干个第二燃料流道15设置在第一燃料流道11的周向上。 [0056] 若干个第二燃料流道15均匀地设置在第一燃料流道11的周向上。 [0057] 其中，第二燃料流道15的数量为3-20个。 [0058] 优选地，第一燃料流道11在其燃料喷出的末端孔径收窄。第二燃料流道15在燃料喷出的末端孔径收窄。 [0059] 第二燃料流道15在燃料喷出的末端在喷嘴本体10的径向上向第一燃料流道11靠拢。 [0060] 现有技术中，涡轮发动机的燃料喷嘴仅能适用于单一的燃料，即仅适用于燃气或者仅适用于燃油。当使用不同燃料时，仅能通过更换燃料喷嘴；或者，涡轮发动机仅能适用于单一的燃料。 [0061] 单一燃料喷嘴由一个空心金属管构成，空心金属管的末端为锥形的喷嘴，用于将燃料喷入涡轮发动机的燃烧室内。 [0062] 本发明通过设置多燃料喷嘴1，喷嘴本体10内设置有两种燃料流道，即第一燃料流道11和第二燃料流道15通过流体分配装置20与燃料供给管路30连接，根据燃料的种类以及涡轮发动机的燃烧需要，可以利用流体分配装置20将燃料按比例分配到第一燃料流道11和第二燃料流道15，从而能够满足多种燃料的燃烧需要。 [0063] 实施例2 [0064] 本实施例与实施例1结构基本相同，不同之处在于： [0065] 如图2所示，喷嘴本体10上还设置有若干个第三燃料流道18，在垂直于燃料流动方向的截面上，若干个第三燃料流道18设置在第一燃料流道11的周向上，在径向上，第二燃料流道15设置在第一燃料流道11和第三燃料流道18之间。 [0066] 即在垂直于燃料流动方向的截面上，第一燃料流道11、第二燃料流道15和第三燃料流道18自内向外依次设置。 [0067] 第三燃料流道18在燃料喷出的末端在喷嘴本体10的径向上向外远离第一燃料流道11。即第三燃料流道18的燃料出口设置在喷嘴本体10的外侧壁上。 [0068] 本实施例中的多燃料喷嘴设置了三种燃料流道，丰富了燃料的喷出方式，从而更加适用于多种燃料的喷出要求。 [0069] 实施例3 [0070] 如图3所示，本发明实施例还公开了一种采用上述多燃料喷嘴1的燃料喷出系统，其还包括：燃料供给管路30和流体分配装置20； [0071] 燃料供给管路30通过流体分配装置20与多燃料喷嘴1连接； [0072] 流体分配装置20用于将来自燃料供给管路30的燃料分流进入第一燃料流道11和第二燃料流道15。 [0073] 流体分配装置20内设置有调节阀门(未示出)，用于将来自燃料供给管路30的燃料分流或者按比例分配到第一燃料流道11和第二燃料流道15。 [0074] 通过控制和调节流体分配装置20上的调节阀门，可以将来自燃料供给管路30的燃料全部引流到第一燃料流道11或者第二燃料流道15，燃料自第一燃料流道11或者第二燃料流道15喷出，其中，设置在中心的第一燃料流道11通常更适合于液态的燃料使用，而设置在周向上的第二燃料流道15则更适合于气态的燃料使用。 [0075] 当然可以通过控制和调节流体分配装置20上的调节阀门，将燃料按比例分配到第一燃料流道11和第二燃料流道15中，燃料同时从第一燃料流道11和第二燃料流道15中喷出。 [0076] 流体分配装置20可以是流体分配器，当然也可以是由分流器和调节阀门组成的分流系统。 [0077] 流体分配装置20包括流体进口、第一流体出口和第二流体出口；进口与燃料供给管路30连接，第一流体出口与第一燃料流道11连接，第二流体出口与第二燃料流道15连接。 [0078] 当喷嘴本体10上设置有第三燃料流道时，流体分配装置20用于将来自燃料供给管路30的燃料分流进入第一燃料流道11、第二燃料流道15和/或者第三燃料流道。流体分配装置20的壳体还包括第三出口；第三出口与第三燃料流道连接。 [0079] 燃料喷出系统包括控制器，控制器与调节阀门连接。燃料供给管路30与燃料箱体连接。 [0080] 本发明公开的燃料喷出系统通过控制器控制流体分配装置20上的阀门，从而控制分流到第一燃料流道11和第二燃料流道15内燃料的多少，从而使得燃料以不同形式喷出，不同的喷出形式可以适用于不同燃料，也可以适用于不同的涡轮发动机的动力需要。 [0081] 实施例4 [0082] 如图4和5所示，本发明实施例还公开了一种涡轮发动机，其包括燃烧室40； [0083] 多燃料喷嘴1设置在燃烧室40侧壁41上，用于向燃烧室40内喷入燃料。燃烧室40侧壁41包括内层和外层，多燃料喷嘴1与内层之间设置有密封装置50，密封装置50可以是密封圈或者密封垫等。 [0084] 多燃料喷嘴1自外向内伸入燃烧室40内。在周向上，多燃料喷嘴1均匀设置在侧壁41上的固定点42上。 [0085] 本发明公开的涡轮发动机，能够通过控制器控制流体分配装置上的阀门，从而控制分流到第一燃料流道11和第二燃料流道15内燃料的多少，从而使得燃料以不同形式喷出，不同的喷出形式可以适用于不同燃料，也可以适用于不同的涡轮发动机的动力需要。 [0086] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。 |
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