导流式旋流雾化喷嘴

文档序号:1934562 发布日期:2021-12-07 浏览:16次 >En<

阅读说明:本技术 导流式旋流雾化喷嘴 (Flow guiding type rotational flow atomizing nozzle ) 是由 朱海天 高闯 郑甜华 汪京 冯志炜 刘玉芳 于 2021-08-30 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种导流式旋流雾化喷嘴,液体经过柱形芯本体、旋流导叶、上部导流柱、下部导流锥同雾化喷嘴外壳之间形成的液体通道,上部导流柱使液体在旋转的过程中不会因为过度扩张而导致流速降低过大,使液体在管状旋流室部内以较高的流速喷出,液体离心力使得液体液膜将贴附在椎管状收缩部内壁上,最终贴附在喷孔的壁面上喷出。该导流式旋流雾化喷嘴,液体速度损失小,且上部导流柱和下部导流锥可进一步增加旋流强度,使液膜更加薄,使小流量工况下的液膜厚度更小、雾化效果更佳,在低流量时能保证雾化燃料的索太尔平均直径较小且周向分布均匀,保证在小流量工况下有好的雾化效果,并且结构简单、加工方便且便于拆卸和安装。(The invention discloses a flow-guiding type rotational flow atomizing nozzle, wherein liquid passes through a liquid channel formed between a cylindrical core body, a rotational flow guide vane, an upper flow-guiding column, a lower flow-guiding cone and an atomizing nozzle shell, the upper flow-guiding column ensures that the flow velocity of the liquid is not reduced too much due to excessive expansion in the rotating process, the liquid is sprayed out at a higher flow velocity in a tubular rotational flow chamber part, and the liquid film is attached to the inner wall of a conical tubular contraction part and finally attached to the wall surface of a spray hole by the centrifugal force of the liquid. This water conservancy diversion formula whirl atomizing nozzle, liquid velocity loss is little, and upper portion water conservancy diversion post and lower part water conservancy diversion awl can further increase the whirl intensity, make the liquid film thinner, make the liquid film thickness under the low discharge operating mode littleer, atomization effect is better, can guarantee when the low discharge that atomized fuel&#39;s suo taier mean diameter is less and the circumference distributes evenly, guarantee to have good atomization effect under the low discharge operating mode, and simple structure, processing convenience and convenient to detach and installation.)

导流式旋流雾化喷嘴

技术领域

本发明涉及燃气轮机,特别是涉及一种导流式旋流雾化喷嘴。

背景技术

燃油喷嘴是燃烧液体燃料的燃气轮机的重要组成部分。典型的燃机轮机包括压气机、燃烧室和涡轮三大部件。燃油喷嘴的作用是将液体燃料喷入燃烧室中燃烧,释放能量,再通过涡轮向外输出动力,这就导致燃油喷嘴的特性对燃烧室性能和工作寿命影响很大。燃气轮机燃烧室的高燃烧效率、稳定的工作范围、均匀的出口温度分布、低耗油率、火焰筒冷却以及低污染物排放等对雾化喷嘴提出了更高的要求。值班级雾化喷嘴在燃气轮机燃烧室中起到点火和稳定火焰的作用,但其燃烧过程中以扩散燃烧为主,扩散燃烧的污染物生成量较大,因此值班级喷嘴中的供液流量需较低以满足较优的排放效果,但当供液流量很低时,值班级喷嘴的雾化效果普遍较差,甚至出现大液滴的喷射现象,其具体影响的参数有索太尔平均直径、周向分布及雾化角等雾化性能指标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种导流式旋流雾化喷嘴,可使小流量工况下的液膜厚度更小、雾化效果更佳,在低流量时能保证雾化燃料的索太尔平均直径较小且周向分布均匀,并且结构简单、加工方便且便于拆卸和安装。

为解决上述技术问题,本发明提供的导流式旋流雾化喷嘴,其包括雾化喷嘴外壳1和雾化喷嘴芯体2;

所述雾化喷嘴芯体2的柱形芯本体20的下端形成有旋流导叶21、导流芯22;

所述导流芯22分为上部导流柱221和下部导流锥222;

所述上部导流柱221上端固定连接于柱形芯本体20下端中心;

N个旋流导叶21围绕所述上部导流柱221均匀形成在柱形芯本体20的下端,N为大于2的整数;

所述下部导流锥222的外径由上到下逐渐缩小;

所述雾化喷嘴外壳1从上到下依次为管状壳本体10、管状旋流室部12、椎管状收缩部13;

所述管状旋流室部12的内径小于所述管状壳本体10内径,在所述管状旋流室部12同所述管状壳本体10之间形成圆环状定位平面104;

所述椎管状收缩部13的内径从上到下逐渐减小;

所述椎管状收缩部13下端形成有喷孔131;

所述雾化喷嘴芯体2同轴设置于雾化喷嘴外壳1内,所述旋流导叶21下端抵靠到所述圆环状定位平面104,所述下部导流锥222置于椎管状收缩部13;

所述雾化喷嘴芯体2与雾化喷嘴外壳1之间形成液体通道。

较佳的,所述管状壳本体10下端同所述圆环状定位平面104的连接处形成倒圆角103。

较佳的,N为3到18中的任意一个整数。

较佳的,所述雾化喷嘴芯体2的柱形芯本体20的上端形成有冠部;

所述冠部的外径大于所述柱形芯本体20的外径;

所述冠部同雾化喷嘴外壳1上部过盈配合固定在一起。

较佳的,所述雾化喷嘴外壳1的管状壳本体10形成有壳体插销定位孔101;

所述雾化喷嘴芯体2的柱形芯本体20形成有芯体插销定位孔201;

当所述雾化喷嘴芯体2同轴放置于雾化喷嘴外壳1内使所述旋流导叶21下端抵靠到所述圆环状定位平面104时,使壳体插销定位孔101对准芯体插销定位孔201,通过将插销插入对准的壳体插销定位孔101及芯体插销定位孔201,使所述雾化喷嘴芯体2与雾化喷嘴外壳1轴向限位固定在一起。

较佳的,所述雾化喷嘴外壳1具有四个壳体插销定位孔101;

所述雾化喷嘴芯体2具有两个轴线对称布置的芯体插销定位孔201。

较佳的,下部导流锥222与椎管状收缩部13内壁之间的间隙小于上部导流柱221与管状旋流室部12内壁之间的间距。

较佳的,上部导流柱221与管状旋流室部12内壁之间的间距为喷孔131直径的0.5倍至5倍;

下部导流锥222与椎管状收缩部13内壁之间的间距为喷孔131直径的0.1至0.5倍。

较佳的,所述下部导流锥222下端设计为钝体。

较佳的,所述旋流导叶21具有导流小角侧壁面205、导流小角面204、轴向内弧面208、冲击壁面203;

所述导流小角侧壁面205,其定位矢量与管状旋流室部12内壁相切;

所述导流小角面204,其定位矢量与上部导流柱221的柱面相切,其远上部导流柱221端连接所述导流小角侧壁面205,其近上部导流柱221端连接轴向内弧面208一端;

所述冲击壁面203,平行于所述导流小角侧壁面205,其近上部导流柱221端连接轴向弧面208的另一端;

所述轴向内弧面208与所述管状旋流室部12内壁半径一致。

较佳的,所述导流小角面(204)的宽度为所述导流小角侧壁面(205)的宽度的1/10~1/5。

本发明的导流式旋流雾化喷嘴,液体经过柱形芯本体20、旋流导叶21、上部导流柱221、下部导流锥222同雾化喷嘴外壳1之间形成的液体通道,最终由喷孔131喷出,液体在喷孔131附近形成液膜,经液膜折皱、液条断裂、液滴破碎等一系列雾化过程后,最终形成燃烧所需的索太尔平均粒径和雾化角。该导流式旋流雾化喷嘴,雾化喷嘴芯体2的旋流导叶21、上部导流柱221和下部导流锥222共同形成导流效果,上部导流柱221使液体在旋转的过程中不会因为过度扩张而导致流速降低过大,使液体在管状旋流室部12内以较高的流速喷出,液体离心力使得液体液膜将贴附在椎管状收缩部13内壁上,最终贴附在喷孔131的壁面上喷出,此时液膜厚度达到最小,最终液膜破碎形成液滴。该导流式旋流雾化喷嘴,液体速度损失小,且上部导流柱221和下部导流锥222可进一步增加旋流强度,可使液膜更加薄,一次破碎的粒径将更小,使得二次破碎粒径也更小,可使小流量工况下的液膜厚度更小、雾化效果更佳,在燃气轮机中的蒸发效果也更加明显,多个旋流导叶21组成的通道相比传统的三个切向孔设计可使液体周向分布更为均匀,在低流量时能保证雾化燃料的索太尔平均直径较小且周向分布均匀,能保证在小流量工况下有好的雾化效果,并且结构简单、加工方便且便于拆卸和安装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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。

图1是本发明的导流式旋流雾化喷嘴一实施例的截面图;

图2是本发明的导流式旋流雾化喷嘴一实施例的雾化喷嘴外壳的示意性三维剖面视图;

图3是本发明的导流式旋流雾化喷嘴一实施例的雾化喷嘴芯体的示意性三维剖面视图;

图4是本发明的导流式旋流雾化喷嘴一实施例的雾化喷嘴芯体几何参数的视图。

图中附图标记说明:

1雾化喷嘴外壳;10管状壳本体;12管状旋流室部;13椎管状收缩部;131喷孔;103倒圆角;104定位平面;2雾化喷嘴芯体;20柱形芯本体;21旋流导叶;22导流芯;221上部导流柱;222下部导流锥;101壳体插销定位孔;201芯体插销定位孔;205导流小角侧壁面;204导流小角面;208轴向内弧面;203冲击壁面。

具体实施方式

下面将结合附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,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的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1、图2及图3所示,导流式旋流雾化喷嘴包括雾化喷嘴外壳1和雾化喷嘴芯体2;

所述雾化喷嘴芯体2的柱形芯本体20的下端形成有旋流导叶21、导流芯22;

所述导流芯22分为上部导流柱221和下部导流锥222;

所述上部导流柱221上端固定连接于柱形芯本体20下端中心;

N个旋流导叶21围绕所述上部导流柱221均匀形成在柱形芯本体20的下端,N为大于2的整数;

所述下部导流锥222的外径由上到下逐渐缩小;

所述雾化喷嘴外壳1从上到下依次为管状壳本体10、管状旋流室部12、椎管状收缩部13;

所述管状旋流室部12的内径小于所述管状壳本体10内径,在所述管状旋流室部12同所述管状壳本体10之间形成圆环状定位平面104;

所述椎管状收缩部13的内径从上到下逐渐减小;

所述椎管状收缩部13下端形成有喷孔131;

所述雾化喷嘴芯体2同轴设置于雾化喷嘴外壳1内,所述旋流导叶21下端抵靠到所述圆环状定位平面104,所述下部导流锥222置于椎管状收缩部13;

所述雾化喷嘴芯体2与雾化喷嘴外壳1之间形成液体通道。

实施例一的导流式旋流雾化喷嘴,液体经过柱形芯本体20、旋流导叶21、上部导流柱221、下部导流锥222同雾化喷嘴外壳1之间形成的液体通道,最终由喷孔131喷出,液体在喷孔131附近形成液膜,经液膜折皱、液条断裂、液滴破碎等一系列雾化过程后,最终形成燃烧所需的索太尔平均粒径和雾化角。该导流式旋流雾化喷嘴,雾化喷嘴芯体2的旋流导叶21、上部导流柱221和下部导流锥222共同形成导流效果,上部导流柱221使液体在旋转的过程中不会因为过度扩张而导致流速降低过大,使液体在管状旋流室部12内以较高的流速喷出,液体离心力使得液体液膜将贴附在椎管状收缩部13内壁上,最终贴附在喷孔131的壁面上喷出,此时液膜厚度达到最小,最终液膜破碎形成液滴。实施例一的导流式旋流雾化喷嘴,液体速度损失小,且上部导流柱221和下部导流锥222可进一步增加旋流强度,可使液膜更加薄,一次破碎的粒径将更小,使得二次破碎粒径也更小,可使小流量工况下的液膜厚度更小、雾化效果更佳,在燃气轮机中的蒸发效果也更加明显,多个旋流导叶21组成的通道相比传统的三个切向孔设计可使液体周向分布更为均匀,在低流量时能保证雾化燃料的索太尔平均直径较小且周向分布均匀,能保证在小流量工况下有好的雾化效果,并且结构简单、加工方便且便于拆卸和安装。

实施例二

基于实施例一的导流式旋流雾化喷嘴,所述管状壳本体10下端同所述圆环状定位平面104的连接处形成倒圆角103。

较佳的,N为3到18中的任意一个整数。

实施例二的导流式旋流雾化喷嘴,液体经过柱形芯本体20、倒圆角103、旋流导叶21、上部导流柱221、下部导流锥222同雾化喷嘴外壳1之间形成液体通道,最终由喷孔131喷出,倒圆角103的半径可加大以减小液体在这里的压力损失。

实施例三

基于实施例一的导流式旋流雾化喷嘴,所述雾化喷嘴芯体2的柱形芯本体20的上端形成有冠部;

所述冠部的外径大于所述柱形芯本体20的外径;

所述冠部同雾化喷嘴外壳1上部过盈配合固定在一起。

安装时,需用较大的压紧力使雾化喷嘴芯体2冠部能够与雾化喷嘴外壳1之间形成过盈配合,防止液体泄漏。

实施例四

基于实施例一的导流式旋流雾化喷嘴,所述雾化喷嘴外壳1的管状壳本体10形成有壳体插销定位孔101;

所述雾化喷嘴芯体2的柱形芯本体20形成有芯体插销定位孔201;

当所述雾化喷嘴芯体2同轴放置于雾化喷嘴外壳1内使所述旋流导叶21下端抵靠到所述圆环状定位平面104时,使壳体插销定位孔101对准芯体插销定位孔201,通过将插销插入对准的壳体插销定位孔101及芯体插销定位孔201,使所述雾化喷嘴芯体2与雾化喷嘴外壳1轴向限位固定在一起。

较佳的,所述雾化喷嘴外壳1具有四个壳体插销定位孔101;

所述雾化喷嘴芯体2具有两个轴线对称布置的芯体插销定位孔201。

两组插销的定位方式可较好地固定雾化喷嘴芯体2。

实施例四的导流式旋流雾化喷嘴,当所述雾化喷嘴芯体2同轴放置于雾化喷嘴外壳1内后,通过将插销插入壳体插销定位孔101及对应芯体插销定位孔201,将所述雾化喷嘴芯体2与雾化喷嘴外壳1轴向限位固定在一起,避免实际运行中因为振动使雾化喷嘴芯体2相对雾化喷嘴外壳1发生偏移而导致液体雾化效果不佳。把定位销拆除后,雾化喷嘴芯体2可从雾化喷嘴外壳1中向上抽出。实施例四的导流式旋流雾化喷嘴,当需要拆卸和安装时,仅需将周围的插销沿插销定位孔移除和插入即可。

实施例五

基于实施例一的导流式旋流雾化喷嘴,下部导流锥222与椎管状收缩部13内壁之间的间隙小于上部导流柱221与管状旋流室部12内壁之间的间距,从而使液体流速进一步增大。

较佳的,上部导流柱221与管状旋流室部12内壁之间的间距(导流通道宽度)为喷孔131直径的0.5倍至5倍;下部导流锥222与椎管状收缩部13内壁之间的间距为喷孔131直径的0.1至0.5倍。当导流通道宽度越小,流速越大、雾化角越大、雾化效果越好。根据实际所需流量数定义导流通道宽度,尽量选取小导流通道宽度。下部导流锥222与椎管状收缩部13内壁之间的间距越小,对于小流量喷嘴的优化效果就越明显,但考虑到加工精度、安装误差和液体中某些成分的沉积的因素,因此根据实际液体燃料的过滤效果和喷嘴尺度(毫米级、厘米级、分米级等)采用合适的间隙。

较佳的,所述下部导流锥222下端设计为钝体,以形成稳定的空气柱,稳定的空气柱也是保证喷孔131附近液膜的稳定性。

实施例六

基于实施例一的导流式旋流雾化喷嘴,如图3、图4所示,所述旋流导叶21具有导流小角侧壁面205、导流小角面204、轴向内弧面208、冲击壁面203;

所述导流小角侧壁面205,其定位矢量与管状旋流室部12内壁相切;

所述导流小角面204,其定位矢量与上部导流柱221的柱面相切,其远上部导流柱221端连接所述导流小角侧壁面205,其近上部导流柱221端连接轴向内弧面208一端;

所述冲击壁面203,平行于所述导流小角侧壁面205,其近上部导流柱221端连接轴向弧面208的另一端;

所述轴向内弧面208与所述管状旋流室部12内壁半径一致。

较佳的,所述导流小角面(204)的宽度为所述导流小角侧壁面(205)的宽度的1/10~1/5。

所述旋流导叶21高度可根据实际流量需求而定,当所述旋流导叶21厚度不变,叶片数量越多时,流通面积越小。导流叶片厚度可以由实际流量需求而定。

实施例六的导流式旋流雾化喷嘴,旋流导叶21的导流小角面204的定位矢量与上部导流柱221的柱面相切;旋流导叶21的导流小角侧壁面205的定位矢量与管状旋流室部12内壁相切;这两个相切设计主要考虑到液体速度损失的问题,可使小流量情况下的喷嘴雾化更好。

实施例六的导流式旋流雾化喷嘴,通过特别的旋流导叶21形状,提高了液体雾化旋流强度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,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,均应包含在本发明保护的范围之内。

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