一种重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置

1.本实用新型属于油气混合装置技术领域，具体而言，涉及一种重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置。


背景技术：

2.近年来，无人机在现代战争中大量投入使用，在跟踪侦察、炮兵支援、战场管理和信息接力传输等方面，利用其本身优势，在战场中发挥了十分重要的作用。因此，无人机相关技术已成为当下军备竞争的热点，各国大量投入在无人机智能化和动力系统优化等相关方面的研究。
3.现阶段的小型航空发动机主要以航空汽油作为燃料，但汽油燃料不仅存在着闪点低、易挥发等缺点，更重要的是汽油在室温下遇到火焰或火花时，会被点燃燃烧甚至爆炸，以至于造成严重的后果，存在巨大的安全隐患。
4.航空重油因其特有的稳定性高，闪点高，难挥发等特点，在运输和存储过程中更加安全可靠，备受青睐。但航空重油存在粘度高、不易挥发等问题，从而在喷射过程中雾化困难，燃油液滴尺寸较大。
5.航空重油应用在航空发动机上首先需要解决的是喷射雾化的技术难题。现阶段提出的航空重油喷射雾化技术方案包括两种：高压共轨燃油喷射系统和空气辅助喷射系统。高压共轨燃油喷射是利用极高的喷油压力(60～120mpa)将燃油喷入气缸，从而达到提高雾化质量的目的。但喷雾动能较大，喷雾贯穿距离和液滴速度过大，容易形成油膜堆积的现象，不利于发动机的点火燃烧；空气辅助喷射系统因具有在较低喷射压力下实现高质量雾化效果的特点而受到越来越多的重视。
6.空气辅助喷射系统是利用高压空气对重油颗粒的冲击实现良好的雾化效果，通过调整辅助空气的压力和喷射入空气时间，可以得到不同雾束形状，适应不同的燃烧室形状和火花塞位置。


技术实现要素：

7.本实用新型针对现有技术缺陷，提出一种新型的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置。
8.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案提供了一种重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置，包括重油喷油器、进气管、油气混合组件和油气混合喷射器；
9.所述油气混合组件内部具有独立的油路结构、气路结构和油气混合腔体，所述重油喷油器与所述油气混合组件的油路结构的入口连接，所述进气管与所述油气混合组件的气路结构的入口连接，所述重油喷油器进入所述油气混合组件的重油和所述进气管进入所述油气混合组件的气体分别经过所述油路结构和所述气路结构在所述油气混合腔体内混合，所述油气混合喷射器与所述油气混合组件的油气混合腔体连接，重油和气体的混合物经所述油气混合喷射器喷射进入发动机燃烧室；
10.所述油气混合组件包括第一导流件、第二导流件和第三导流件，所述油气混合组件的壳体内部沿油气流动方向依次设置所述第一导流件、所述第二导流件和所述第三导流件；所述第二导流件的一端与所述油气混合组件的壳体内壁形成进气腔，所述第二导流件的另一端与所述第三导流件之间具有预设间隙，所述预设间隙为油气混合腔，所述油气混合腔与所述油气混合喷射器的喷射入口相连；
11.所述第二导流件包括第二过油孔和过气孔，所述过气孔具有多个，多个所述过气孔环形均布在所述第二过油孔的一周，所述第二过油孔和所述过气孔沿油气流动方向贯穿所述第二导流件，所述第二过油孔的中心轴与所述过气孔的中心轴具有预设夹角；所述油气混合组件与所述进气管的连接处设有进气孔，所述进气孔与所述进气管和所述进气腔连通，所述进气孔的中心轴与所述进气管的中心轴具有预设夹角。
12.进一步地，所述第二导流件的中部为圆柱结构，所述圆柱结构的环形外壁与所述油气混合组件的壳体内壁紧密连接，所述圆柱结构的两端面中部具有凸台结构，所述第二过油孔位于所述圆柱结构的中心、且贯穿所述凸台结构，所述过气孔贯穿所述圆柱结构。
13.进一步地，所述第三导流件的外壁与所述油气混合组件的壳体内壁紧密连接，所述第三导流件具有与所述第二导流件的凸台结构型面尺寸相匹配的端面、且与所述第二导流件的凸台结构间隙配合。
14.进一步地，所述第三导流件还包括气体导流腔；
15.所述第三导流件与所述凸台结构的侧壁形成的空间为所述气体导流腔，所述第三导流件与所述凸台结构的端面形成的空间为所述油气混合腔。
16.进一步地，所述第一导流件、所述第二导流件和所述第三导流件具有连通的油路，所述油路与所述重油喷油器的油路连通。
17.进一步地，所述第一导流件包括第一过油孔；
18.所述第一过油孔和所述第二过油孔组成所述油气混合组件的油路结构，所述进气腔、所述过气孔和所述气体导流腔组成所述油气混合组件的油路结构气路结构，所述油气混合腔为所述油气混合组件的油气混合腔体。
19.进一步地，所述进气孔的孔径小于所述进气管的内径。
20.本实用新型的有益效果是：
21.第一、本实用新型的第二导流件包括第二过油孔和多个过气孔，多个过气孔环形均布在第二过油孔的一周，第二过油孔和过气孔沿油气流动方向贯穿第二导流件，第二过油孔的中心轴与过气孔的中心轴具有预设夹角，空气由进气管倾斜进入进气孔，在进气孔的节流作用下，能够使气流速度提高，在进气腔内形成强烈的湍流，气体流速加快；油气混合组件与进气管的连接处设有进气孔，进气孔与进气管和进气腔连通，进气孔的中心轴与进气管的中心轴具有预设夹角，能够进一步增强气体的引流，进入第一导流件中的重油沿第二过油孔进入油气混合腔，气体由气体导流腔进入油气混合腔内形成的湍流促进油气充分混合，充分混合后的油气在油气混合喷射器的工作下喷射进入发动机燃烧室，使发动机爆发性和热效率性能更好，提高燃油经济性，降低排放，节能环保；
22.第二、本实用新型的第二导流件具有两种结构，第一种结构是过气孔的直径为0.625～0.665mm，过气孔的中心轴与第二过油孔的中心轴的预设夹角为3
°
～15
°
；第二种结构是过气孔321的直径为0.60～0.65mm，过气孔321的中心轴与第二过油孔320的中心轴的
预设夹角为0
°
～3
°
，通过试验验证，两种结构均能增强气体的引流，使油气在油气混合腔内形成气体湍流，促进油气的充分混合。
附图说明
23.图1是本实用新型的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置的立体结构图一；
24.图2是本实用新型的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置的剖视图；
25.图3是本实用新型的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置的立体结构图二；
26.图4是图3的a-a的剖视图；
27.图5是本实用新型的第二导流件的侧视图；
28.图6是图5的b-b的剖视图；
29.图7是图5的c-c的剖视图。
30.其中，1-重油喷油器；10-油管接头；100-进油孔；11-重油喷油器主体；110-引油孔；2-进气管；3-油气混合组件；30-油气混合组件壳体；300-进气孔；301-进气腔；31-第一导流件；310-第一过油孔；32-第二导流件；320-第二过油孔；321-过气孔；33-第三导流件；330-气体导流腔；331-油气混合腔；4-油气混合喷射器；41-喷射通道；42-喷射阀。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
32.如图1所示，本实用新型提供了一种重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置，包括重油喷油器1、进气管2、油气混合组件3和油气混合喷射器4。油气混合组件3内部具有独立的油路结构、气路结构和油气混合腔体，重油喷油器1与油气混合组件3的油路结构的入口连接，进气管2与油气混合组件3的气路结构的入口连接，由重油喷油器1和进气管2进入油气混合组件3的重油和气体经过油路结构和气路结构，在油气混合腔体内产生涡旋流使油气充分混合，油气混合喷射器4与油气混合组件3的油气混合腔体连接，重油和气体的混合物经油气混合喷射器4喷射进入发动机燃烧室。
33.本实施例中，进气管2进入的气体为空气。
34.如图2、图3、图4、图5所示，重油喷油器1包括油管接头10和重油喷油器主体11，油管接头10包括进油孔100，重油喷油器主体11包括引油孔110。重油喷油器主体11的两端分别与油管接头10和油气混合组件3的油路结构入口连接，进油孔100和引油孔110分别贯穿于油管接头10和重油喷油器主体11的内部，进油孔100、引油孔110和油气混合组件3的油路结构入口连通。
35.油气混合组件3包括油气混合组件壳体30、第一导流件31、第二导流件32和第三导流件33。油气混合组件壳体30包括第一油气混合组件壳体、第二油气混合组件壳体、进气孔300和进气腔301，第一导流件31包括第一过油孔310，第二导流件32包括第二过油孔320和
过气孔321，第三导流件33包括气体导流腔330和油气混合腔331。第一油气混合组件壳体分别与重油喷油器主体11和第二油气混合组件壳体连接，第二油气混合组件壳体与油气混合喷射器4的壳体固定安装，第一导流件31和第二导流件32沿油气流动方向依次设置在第一油气混合组件壳体的内部，第三导流件33设置在第二油气混合组件壳体的内部、且位于第二导流件32的油气流动方向的前端。
36.第一导流件31的外壁一侧与油气混合组件壳体30的内壁一侧连接，第一导流件31内部具有l形结构的第一过油孔310，第一过油孔310的一端与引油孔110连通，另一端与第二过油孔320连通，进油孔100、引油孔110、第一过油孔310和第二过油孔320组成该油气预分后混装置的油路系统，进油孔100和第二过油孔320分别为该油路系统的入口和出口，第二过油孔320的油路出口与油气混合喷射器4连通，重油通过将第二过油孔320的油路出口进入油气混合喷射器4后被喷射进入发动机燃烧室。
37.第一导流件31的外壁和油气混合组件壳体30的内壁为圆柱结构，第一导流件31的外壁与油气混合组件壳体30的内壁形成的腔体空间为进气腔301，进气腔301上设有进气孔300，进气孔300将进气管2和进气腔301连通，进气孔300的孔径小于进气管2的内径，进气孔300的中心轴与进气管2的中心轴具有预设夹角，空气由进气管2倾斜进入进气孔300，进气孔300的节流作用，使气流速度提高，在进气腔301内形成强烈的湍流，使气体流速加快。
38.优选的，进气孔300的中心轴与进气管2的中心轴的预设夹角为0
°
～30
°
，进气孔300的直径为2.5～3.0mm。
39.第二导流件32的中部为圆柱结构，该圆柱结构的环形外壁与油气混合组件壳体30的内壁紧密连接，该圆柱结构的两端面中部具有凸台结构，第二过油孔320位于该圆柱结构的中心、且贯穿于圆柱结构的两端面的凸台结构，过气孔321具有多个，多个过气孔321环形均布在第二过油孔320的一周、且贯穿于圆柱结构。第二过油孔320的中心轴与过气孔321的中心轴具有预设夹角，该预设夹角能够增强气体的引流，在混合腔内形成气体湍流，促进油气充分混合。
40.第三导流件33的外壁与油气混合组件壳体30的内壁紧密连接，第三导流件33的一端与第二导流件32的凸台结构间隙配合、且与第二导流件32的凸台结构型面尺寸相匹配，第三导流件33与凸台结构的侧壁形成的空间为气体导流腔330，第三导流件33与凸台结构的端面形成的空间为油气混合腔331，第三导流件33上设有与第二过油孔320同轴线的通孔。第二过油孔320的一端与第一过油孔310连通，另一端与油气混合腔331连通；多个过气孔321的一端与进气腔301连通，另一端与气体导流腔330连通。由进气孔300进入进气腔301形成湍流的气体经过多个过气孔321进入气体导流腔330，并与由第二过油孔320进入油气混合腔331的重油充分混合。
41.本实施例的第二导流件32具有两种结构。以图6所示状态为例，过气孔321的直径为0.625～0.665mm，过气孔321的中心轴与第二过油孔320的中心轴的预设夹角为3
°
～15
°
；以图7所示状态为例，过气孔321的直径为0.60～0.65mm，过气孔321的中心轴与第二过油孔320的中心轴的预设夹角为0
°
～3
°
。
42.油气混合喷射器4包括喷射通道41、喷射阀42、弹簧、阀杆、阀座和相关连接件。喷射通道41的一端安装在三导流件33的通孔内，另一端安装有喷射阀42，阀杆套设在喷射通道41外部、且一端通过弹簧和电磁线圈与三导流件33连接，喷射阀42的外围通过阀座安装
在阀杆的另一端，喷射通道41和喷射阀42能够在阀杆和阀座中伸缩运动。
43.具体的，第三导流件33采用磁铁，弹簧位于第三导流件33和电磁线圈之间。当喷射阀42带电时，电磁线圈通电，电磁线圈吸附第三导流件33，由于第三导流件33固定在第二油气混合组件壳体内，电磁线圈的吸附力带动喷射通道41在阀杆内运动，并在向第三导流件33方向运动，第三导流件33和电磁线圈之间的弹簧被压缩，喷射阀42向阀座外部伸出，油气混合腔331内的油气混合物经过喷射通道41进入喷射阀42喷出；当喷射阀42未带电时，电磁线圈未通电，弹簧为自由状态，阀座使喷射阀42处于关闭状态。
44.实施例1：
45.本实用新型的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置的工作原理如下：
46.重油沿进油孔100和引油孔110进入第一导流件31中，空气由进气管2通过进气口300进入进气腔301中，由于进气管2的中心轴与进气管2的中心轴具有预设夹角，空气由进气管2倾斜进入进气孔300，进气孔300的节流作用，使气流速度提高，在进气腔301内形成强烈的湍流，气体流速加快进入过气孔321后来到气体导流腔330，由于第二过油孔320的中心轴与过气孔321的中心轴具有预设夹角，进一步增强气体的引流，进入第一导流件31中的重油沿第二过油孔320进入油气混合腔331，气体由气体导流腔330进入油气混合腔331内形成的湍流促进油气充分混合，充分混合后的油气在油气混合喷射器4的工作下喷射进入发动机燃烧室，使发动机爆发性和热效率性能更好，提高燃油经济性，降低排放，节能环保。
47.实施例2：
48.本实用新型的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置，将油气混合腔331内压缩空气的压力和温度分别设置为0.8mpa和306k，环境背压为0.1mpa，环境温度为300k。
49.在喷射初期混合腔内的气体流速较慢，通过过气孔321的气体汇聚在混合腔顶端后涌入喷射阀42中，随着喷射阀42开度增加，更多压缩气体被喷出，使油气混合腔331内的气体流速加快，同时过气孔321的引流作用增强，在油气混合腔331内形成气体湍流，促进油气的充分混合。
50.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置，其特征在于，包括重油喷油器(1)、进气管(2)、油气混合组件(3)和油气混合喷射器(4)；所述油气混合组件(3)内部具有独立的油路结构、气路结构和油气混合腔体，所述重油喷油器(1)与所述油气混合组件(3)的油路结构的入口连接，所述进气管(2)与所述油气混合组件(3)的气路结构的入口连接，所述重油喷油器(1)进入所述油气混合组件(3)的重油和所述进气管(2)进入所述油气混合组件(3)的气体分别经过所述油路结构和所述气路结构在所述油气混合腔体内混合，所述油气混合喷射器(4)与所述油气混合组件(3)的油气混合腔体连接，重油和气体的混合物经所述油气混合喷射器(4)喷射进入发动机燃烧室；所述油气混合组件(3)包括第一导流件(31)、第二导流件(32)和第三导流件(33)，所述油气混合组件(3)的壳体内部沿油气流动方向依次设置所述第一导流件(31)、所述第二导流件(32)和所述第三导流件(33)；所述第二导流件(32)的一端与所述油气混合组件(3)的壳体内壁形成进气腔(301)，所述第二导流件(32)的另一端与所述第三导流件(33)之间具有预设间隙，所述预设间隙为油气混合腔(331)，所述油气混合腔(331)与所述油气混合喷射器(4)的喷射入口相连；所述第二导流件(32)包括第二过油孔(320)和过气孔(321)，所述过气孔(321)具有多个，多个所述过气孔(321)环形均布在所述第二过油孔(320)的一周，所述第二过油孔(320)和所述过气孔(321)沿油气流动方向贯穿所述第二导流件(32)，所述第二过油孔(320)的中心轴与所述过气孔(321)的中心轴具有预设夹角；所述油气混合组件(3)与所述进气管(2)的连接处设有进气孔(300)，所述进气孔(300)与所述进气管(2)和所述进气腔(301)连通，所述进气孔(300)的中心轴与所述进气管(2)的中心轴具有预设夹角。2.根据权利要求1所述的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置，其特征在于，所述第二导流件(32)的中部为圆柱结构，所述圆柱结构的环形外壁与所述油气混合组件(3)的壳体内壁紧密连接，所述圆柱结构的两端面中部具有凸台结构，所述第二过油孔(320)位于所述圆柱结构的中心、且贯穿所述凸台结构，所述过气孔(321)贯穿所述圆柱结构。3.根据权利要求2所述的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置，其特征在于，所述第三导流件(33)的外壁与所述油气混合组件(3)的壳体内壁紧密连接，所述第三导流件(33)具有与所述第二导流件(32)的凸台结构型面尺寸相匹配的端面、且与所述第二导流件(32)的凸台结构间隙配合。4.根据权利要求2所述的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置，其特征在于，所述第三导流件(33)还包括气体导流腔(330)；所述第三导流件(33)与所述凸台结构的侧壁形成的空间为所述气体导流腔(330)，所述第三导流件(33)与所述凸台结构的端面形成的空间为所述油气混合腔(331)。5.根据权利要求1所述的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置，其特征在于，所述第一导流件(31)、所述第二导流件(32)和所述第三导流件(33)具有连通的油路，所述油路与所述重油喷油器(1)的油路连通。6.根据权利要求4所述的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置，其特征在于，所述第一导流件(31)包括第一过油孔(310)；所述第一过油孔(310)和所述第二过油孔(320)组成所述油气混合组件(3)的油路结构，所述进气腔(301)、所述过气孔(321)和所述气体导流腔(330)组成所述油气混合组件
(3)的油路结构气路结构，所述油气混合腔(331)为所述油气混合组件(3)的油气混合腔体。7.根据权利要求1所述的重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置，其特征在于，所述进气孔(300)的孔径小于所述进气管(2)的内径。

技术总结
本申请属于油气混合装置技术领域，具体涉及一种重油空气辅助喷射系统的油气预分后混装置，包括重油喷油器、进气管、油气混合组件和油气混合喷射器；油气混合组件内部具有独立的油路结构、气路结构和油气混合腔体，重油喷油器与油气混合组件的油路结构连接，进气管与油气混合组件的气路结构连接、且具有预设夹角，使气流速度提高，油气混合组件的第二过油孔与过气孔具有预设夹角，气体形成湍流进入油气混合腔体内使油气充分混合，油气混合喷射器与油气混合组件的油气混合腔体连接，重油和气体的混合物经油气混合喷射器喷射进入发动机燃烧室；本申请能够使气体在油气混合腔内形成的湍流促进油气充分混合，提高燃油经济性，节能减排。排。排。


技术研发人员：陈征 张帆
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/6/20