双旋流器及采用该双旋流器的双旋流雾化多孔喷嘴的制作方法

本发明涉及发动机燃烧室，属于发动机燃料喷射雾化的关键核心技术，具体为一种双旋流器及采用该双旋流器的双旋流雾化多孔喷嘴。

背景技术：

1、喷嘴是发动机燃烧室的关键核心部件，通常由进口、出口、狭窄流道和喷嘴头等部分组成。其中，进口和出口主要用于连接燃料供给端和燃烧室，狭窄流道的作用是将燃料从供给端高速压缩，使其具备高速喷出的能量条件。喷嘴头用于控制燃料的喷射方向和形状，从而满足不同应用的需求。

2、旋流式雾化喷嘴的工作原理：燃料通过供给端供向喷嘴旋流结构，在离心力和气动力作用下向旋流结构周边甩出。当燃料流量很小，离心力大于燃料表面张力时，旋流结构边缘抛出的少量大液滴此时直接产生二次分裂。当流量和转速增大，燃料被拉成数量较多的丝状射流，丝状射流极不稳定，离开旋流结构一定距离后在周围气体的摩擦作用下分离成小液滴。当流量和转速继续增大，液丝连成薄膜，随着薄膜持续向外扩展，并以很高的速度与周围气体发生摩擦而分离雾化。

3、现有的旋流式雾化喷嘴，流体雾化效果较差，直接导致燃料燃烧不充分，使得发动机的动力降低，航程缩短。因此，如何有效提高发动机燃烧室喷嘴的流体雾化效果，提升燃料燃烧充分度，对于提高发动机动力、延长航程非常重要。

技术实现思路

1、本发明为解决目前旋流式雾化喷嘴存在流体雾化效果较差，直接导致燃料燃烧不充分，使得发动机的动力降低，航程缩短的技术问题，提供一种双旋流器及采用该双旋流器的双旋流雾化多孔喷嘴。

2、本发明所述双旋流器是采用如下技术方案实现的：一种双旋流器，所述双旋流器呈圆柱体结构，在圆柱体的一端沿其轴线开有一个中心孔，作为流体介质轴向入口，在圆柱体侧面开有两条螺旋流道，且轴向入口与两条螺旋流道通过两个径向入口分别连通。

3、燃料由轴向入口进入双旋流器后，在两路螺旋流道内产生高速旋转流动，能够有效提高雾化效果。

4、 进一步的，螺旋流道横截面为半圆；作为轴向入口的中心孔，其孔深d1＜1/3圆柱高；螺旋流道横截面为直径d2的半圆，径向入口直径为d3； d1、d2和d3应满足以下关系：d12=2d22=d32，以满足流量供应。最大限度的提高雾化效果。

5、发动机燃料雾化直接影响燃烧性能的优劣，燃料良好的雾化和充分的燃烧有利于提高动力、延长航程。

6、本发明所述双旋流雾化多孔喷嘴是采用如下技术方案实现的：一种双旋流雾化多孔喷嘴，包括内部贯通的喷嘴前段和喷嘴后段，喷嘴前段包括呈空心圆柱状且末端开口的喷嘴壳体以及固定设在喷嘴壳体内部的双旋流器，双旋流器的轴向入口朝后，双旋流器的前端与喷嘴壳体的前端之间留有旋流腔；喷嘴壳体的前端开有多个环绕喷嘴壳体轴线等间距布置的喷孔，每个喷孔的轴向均与喷嘴壳体的轴线呈一锐角α；喷嘴后段的末端为进口，喷嘴后段内部设有单向阀。

7、发动机燃料雾化直接影响燃烧性能的优劣，燃料良好的雾化和充分的燃烧有利于提高动力、延长航程。对于本发明而言，当燃料压力高于单向阀开启压力时单向阀开启，高压流体流过喷嘴后段进入前段中的双旋流器，通过双旋流器轴向入口后“兵分两路”进入两条螺旋流道，在两路螺旋流道内产生高速旋转流动，紧接着高速旋转进入旋流腔并粒化成小液滴，随后通过喷嘴壳体前端绕轴均布的多个喷孔以一定锥角均匀喷射雾化，使得流体雾化效果更好、分布更加均匀，从而可以显著提高燃料燃烧效率。

8、本发明的有益效果：1.本发明创设计一种双旋流雾化多孔喷嘴，在“双旋流器+旋流腔+带锥角的多孔喷口”的共同作用下，使得流体（燃料）雾化效果更好、分布更加均匀，可显著提高燃料燃烧效率、提高发动机动力、延长航程。

9、2.该装置可通过调整规格尺寸匹配各种型号的发动机燃烧室，应用范围极广。

技术特征：

1.一种双旋流器，其特征在于，所述双旋流器呈圆柱体结构，在圆柱体的一端沿其轴线开有一个中心孔，作为流体介质轴向入口，在圆柱体侧面开有两条螺旋流道，且轴向入口与两条螺旋流道通过两个径向入口分别连通。

2.如权利要求1所述的双旋流器，其特征在于，螺旋流道横截面为半圆。

3.如权利要求2所述的双旋流器，其特征在于，作为轴向入口的中心孔，其孔深d1＜1/3圆柱高；螺旋流道横截面为直径d2的半圆，径向入口直径为d3； d1、d2和d3应满足以下关系：d12=2d22=d32。

4.一种双旋流雾化多孔喷嘴，包括内部贯通的喷嘴前段和喷嘴后段，其特征在于，喷嘴前段包括呈空心圆柱状且末端开口的喷嘴壳体以及固定设在喷嘴壳体内部的如权利要求1-3任一项所述的双旋流器，双旋流器的轴向入口朝后，双旋流器的前端与喷嘴壳体的前端面之间留有旋流腔；喷嘴壳体的前端开有多个环绕喷嘴壳体轴线等间距布置的喷孔，每个喷孔的轴向均与喷嘴壳体的轴线呈一锐角α；喷嘴后段的末端为进口，喷嘴后段内部设有单向阀。

5.如权利要求4所述的双旋流雾化多孔喷嘴，其特征在于，所述喷孔为2n个，n可取2，3或4。

6.如权利要求4或5所述的双旋流雾化多孔喷嘴，其特征在于，每个喷孔与轴线所成锐角α满足0°≤α≤60°。

7.如权利要求4或5所述的双旋流雾化多孔喷嘴，其特征在于，喷嘴壳体内壁在与喷嘴壳体前端有一定间距的位置呈一个凸台，双旋流器的前端顶住凸台，末端通过设在喷嘴壳体内的挡圈定位。

8.如权利要求6所述的双旋流雾化多孔喷嘴，其特征在于，喷嘴壳体内壁在与喷嘴壳体前端有一定间距的位置呈一个凸台，双旋流器的前端顶住凸台，末端通过设在喷嘴壳体内的挡圈定位。

9.如权利要求4或5所述的双旋流雾化多孔喷嘴，其特征在于，喷嘴前段还包括连接在喷嘴壳体末端的外径扩大的扩径段以及连接在扩径段末端端口的延伸段，延伸段外壁开有外螺纹；所述喷嘴后段呈一个前后贯通的空腔结构，靠近其前端的内壁开有内螺纹，所述喷嘴前段的延伸段与喷嘴后段之间螺纹连接，连接处还固定设有密封圈。

10.如权利要求6所述的双旋流雾化多孔喷嘴，其特征在于，喷嘴前段还包括连接在喷嘴壳体末端的外径扩大的扩径段以及以及连接在扩径段末端端口的延伸段，延伸段外壁开有外螺纹；所述喷嘴后段呈一个前后贯通的空腔结构，靠近其前端的内壁开有内螺纹，所述喷嘴前段的延伸段与喷嘴后段之间螺纹连接，连接处还固定设有密封圈。

11.如权利要求8所述的双旋流雾化多孔喷嘴，其特征在于，喷嘴前段还包括连接在喷嘴壳体末端的外径扩大的扩径段以及以及连接在扩径段末端端口的延伸段，延伸段外壁开有外螺纹；所述喷嘴后段呈一个前后贯通的空腔结构，靠近其前端的内壁开有内螺纹，所述喷嘴前段的延伸段与喷嘴后段之间螺纹连接，连接处还固定设有密封圈。

12.如权利要求11所述的双旋流雾化多孔喷嘴，其特征在于，喷嘴后段前部空腔内径大于其后部内径，前后部空腔通过锥形段实现过渡；喷嘴后段前部空腔的内径大于喷嘴前段的空腔内腔。

技术总结本发明涉及发动机燃烧室技术领域，属于发动机燃料喷射雾化的关键核心技术，具体为一种双旋流器及采用该双旋流器的双旋流雾化多孔喷嘴。解决了目前旋流式雾化喷嘴存在流体雾化效果较差，直接导致燃料燃烧不充分，使得发动机的动力降低，航程缩短的技术问题。一种双旋流雾化多孔喷嘴，包括内部贯通的喷嘴前段和喷嘴后段，喷嘴前段包括呈空心圆柱状的喷嘴壳体以及固定设在喷嘴壳体内部的双旋流器，双旋流器的轴向入口朝后，双旋流器的前端与喷嘴壳体的前端之间留有旋流腔；喷嘴壳体的前端开有多个环绕喷嘴壳体轴线等间距布置的喷孔，每个喷孔的轴向均与喷嘴壳体的轴线呈一锐角α；喷嘴后段的末端为进口，喷嘴后段内部设有单向阀。技术研发人员：石代龙,杨佳云,陈志伟,张治国,吴迪,王学军受保护的技术使用者：山西平阳重工机械有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9