一种具备燃油预热功能的爆震增强装置的制作方法

1.本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种具备燃油预热功能的爆震增强装置及方法。


背景技术：

2.脉冲爆震燃烧室是一种基于爆震燃烧的新概念燃烧室。这种燃烧室具有燃烧速度快、自增压以及结构简单等优点而受到国内外研究人员的广泛关注。
3.迄今为止，绝大多数脉冲爆震燃烧室都是针对气态燃料的，但是爆震室的工程应用受到重量和体积的限制，因此要求使用液态燃料。相比气体燃料，燃油的可爆性较差。原因在于：相比气体燃料，燃油注入爆震室是大小不一的液滴，必须经过雾化、蒸发和掺混等物理过程，才能形成可爆混合气。由于液滴的存在，需要一部分反应的热量用于加热蒸发液滴，会使燃烧区加长，增加向壁面散失的能量，导致点火和缓燃向爆震的转变更加困难，增加爆震失败的可能。
4.为提高起爆成功率，现阶段通常有两个途径：1.爆震室内流道加装爆震增强装置。通过加装爆震增强装置能形成充分发展的湍流实现火焰的快速传播，有助于爆震的形成。2.爆震室外壁面加装换热器，对燃油进行预热。通过燃油与爆震室之间的换热，使燃油的雾化和蒸发提前完成，提升爆震室内燃油的雾化质量，进而加快爆震的形成。由此可知，现阶段的爆震增强装置与燃油换热通道为分开设计，会导致爆震室重量的增加。而且，现阶段燃油换热通道通常安装在爆震室本体外部，会导致爆震室外轮廓尺寸的增大，同时燃油是与爆震室外壁面换热，换热效果不佳。更重要的是，现阶段爆震增强装置为实体结构，长期暴露在高温燃气中工作，会导致其极易损坏。基于上述种种问题产生了本发明。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种具备燃油预热功能的爆震增强装置，不仅能有效促进爆燃至爆震的转捩，同时能对燃油进行预热，从而提升爆震室的起爆成功率、缩短爆震室的轴向长度、提高爆震室的寿命。
6.为实现上述目的，本发明提供一种具备燃油预热功能的爆震增强装置，包括：爆震管、螺旋状圆管、进油接头及出油接头；其中，所述螺旋状圆管焊接在所述爆震管内壁面，所述进油接头和所述出油接头焊接在所述爆震管外壁面。
7.可选的，所述进油接头和所述出油接头分别安装在所述螺旋状圆管的进口位置和出口位置。
8.可选的，燃油通过所述进油接头流入所述螺旋状圆管，并通过所述出油接头流出。
9.可选的，所述爆震管内的燃气流动方向与所述燃油的流动方向相反。
10.可选的，所述进油接头和所述出油接头分别通过螺母与所述爆震管连接。
11.可选的，所述爆震管的内径范围为、壁厚范围和长度范围分别为70-90mm、4-6mm和400-600mm。
12.可选的，所述螺旋状圆管的内径范围、壁厚范围、螺距范围和总长范围分别为8-11mm、1-3mm、20-40mm和230-250mm。
13.可选的，所述进油接头和所述出油接头的高度范围为20-35mm。
14.可选的，所述爆震管的前端和后段分别装有法兰边，所述法兰边上面设有能够与其他部件相连接的通孔。
15.本技术还提供一种爆震增强装置预热燃油的方法，包括：
16.向爆震管内部通入燃气；
17.通过所述燃气对流动在螺旋状圆管内的燃油进行加热；
18.其中，所述螺旋状圆管焊接在所述爆震管内壁面；所述燃油通过进油接头流入所述螺旋状圆管，并通过出油接头流出；所述进油接头和所述出油接头焊接在所述爆震管外壁面；所述进油接头和所述出油接头分别安装在所述螺旋状圆管的进口位置和出口位置。
19.本发明的技术效果和优点：
20.本发明提供一种具备燃油预热功能的爆震增强装置，包括：爆震管、螺旋状圆管、进油接头及出油接头；其中，所述螺旋状圆管焊接在所述爆震管内壁面，所述进油接头和所述出油接头焊接在所述爆震管外壁面。通过在爆震室流道内布置螺旋状的中空式爆震增强装置，实现爆震增强装置与燃油换热通道的一体化设计，不仅减小了爆震室壁厚和径向尺寸，而且减轻了爆震室重量。同时，爆震增强装置内部为中空式的燃油流道，燃油与爆震增强装置换热后能够带走大量的热量，从而降低了爆震增强装置的温度，提升了爆震燃烧室的整体强度及寿命。且爆震增强装置位于爆震室流道内，其外部直接与高温燃气接触，而燃油在爆震增强装置内部流动，还有效改善了燃油的换热效果。
21.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
22.图1为本发明具备燃油预热功能的爆震增强装置的结构图；
23.图2为本发明爆震增强装置预热燃油的方法的流程图；
24.附图标记：1-爆震管；2-螺旋状圆管；3-进油接头；4-出油接头；5-燃气流动方向。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。
26.为解决现有技术的不足，本发明公开了一种具备燃油预热功能的爆震增强装置，包括：爆震管、螺旋状圆管、进油接头及出油接头；其中，所述螺旋状圆管焊接在所述爆震管内壁面，所述进油接头和所述出油接头焊接在所述爆震管外壁面。
27.通过在爆震室流道内布置螺旋状的中空式爆震增强装置，实现爆震增强装置与燃油换热通道的一体化设计，不仅减小了爆震室壁厚和径向尺寸，而且减轻了爆震室重量。同
时，爆震增强装置内部为中空式的燃油流道，燃油与爆震增强装置换热后能够带走大量的热量，从而降低了爆震增强装置的温度，提升了爆震燃烧室的整体强度及寿命。且爆震增强装置位于爆震室流道内，其外部直接与高温燃气接触，而燃油在爆震增强装置内部流动，还有效改善了燃油的换热效果。
28.为了更好地解释本方案，以下进行详细介绍。
29.本发明提供一种具备燃油预热功能的爆震增强装置，如图1所示。所述装置包括：爆震管1、螺旋状圆管2、进油接头3和出油接头4。螺旋状圆管2焊接在爆震管1内壁面。进油接头3和出油接头4焊接在爆震管1外壁面。进油接头3、出油接头4分别安装在螺旋状圆管2的进、出口位置。从油箱流出的燃油，通过进油接头3进入螺旋状圆管2，再从出油接头4流出，最终进入爆震室。爆震管的前端和后段分别装有法兰边，法兰边上面设有能够与其他部件相连接的通孔。通过螺母与油道管路连接。燃油流动方向与燃气流动方向5相反，便于燃油充分预热。
30.需要说明的是，所述爆震管的内径范围为、壁厚范围和长度范围分别为70-90mm、4-6mm和400-600mm。所述螺旋状圆管的内径范围、壁厚范围、螺距范围和总长范围分别为8-11mm、1-3mm、20-40mm和230-250mm。所述进油接头和所述出油接头的高度范围为20-35mm。
31.优选的，在本实施例中爆震管1内径为80mm，壁厚5mm，长度500mm。螺旋状圆管2内径为10mm，壁厚2mm，螺距30mm，总长240mm。进油接头3、出油接头4均为高30mm，锥角为74
°
，外螺纹规格为m18x1-4h6h。爆震管1前、后端带有法兰边，其上面各有8个通孔，孔径为6mm。
32.综上，本发明具有以下优点：1.通过在爆震室流道内布置螺旋状的中空式爆震增强装置，实现爆震增强装置与燃油换热通道的一体化设计。相比在爆震室本体外部布置燃油换热通道的方案，本发明能够大幅减小爆震室壁厚和径向尺寸，从而有效减轻爆震室重量；2.常规的爆震燃烧室，其爆震增强装置暴露在高温燃气中，爆震增强装置极易损坏。本发明的爆震增强装置内部为中空式的燃油流道，燃油与爆震增强装置换热后能够带走大量
33.的热量，从而有效降低爆震增强装置的温度，提升爆震燃烧室的整体强度5及寿命；3.将爆震增强装置位于爆震室流道内，其外部直接与高温燃气接触，
34.而燃油在爆震增强装置内部流动，相比在爆震室本体外部布置燃油换热通道的方案，本发明与燃油直接换热的金属介质温度更高，因此能有效改善燃油的换热效果。另外，基于燃油换热效果提升，使得进入爆震室燃油喷
35.嘴的燃油温度更高，雾化效果更好，更好的燃油雾化品质有利于缩短缓燃0到爆震的转变距离，从而缩短爆震室轴向尺寸。
36.本发明还提供一种爆震增强装置预热燃油的方法，如图2所示。所示方法包括：向爆震管内部通入燃气；通过所述燃气对流动在螺旋状圆管内的燃油进行加热；其中，所述螺旋状圆管焊接在所述爆震管内壁面；所述燃
37.油通过进油接头流入所述螺旋状圆管，并通过出油接头流出；所述进油接5头和所述出油接头焊接在所述爆震管外壁面；所述进油接头和所述出油接
38.头分别安装在所述螺旋状圆管的进口位置和出口位置。
39.由于一种爆震增强装置预热燃油的方法保护的内容与上述具备燃油预热功能的爆震增强装置保护的内容相对应，所以，在此不作过多介绍，相关内容请参考上述解释说明。
40.0最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于
41.限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种具备燃油预热功能的爆震增强装置，其特征在于，包括：爆震管、螺旋状圆管、进油接头和出油接头；其中，所述螺旋状圆管焊接在所述爆震管内壁面，所述进油接头和所述出油接头焊接在所述爆震管外壁面。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进油接头和所述出油接头分别安装在所述螺旋状圆管的进口位置和出口位置。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述燃油通过所述进油接头流入所述螺旋状圆管，并通过所述出油接头流出。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述爆震管内的燃气流动方向与所述燃油的流动方向相反。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进油接头和所述出油接头分别通过螺母与所述爆震管连接。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述爆震管的内径范围、壁厚范围和长度范围分别为70-90mm、4-6mm和400-600mm。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述螺旋状圆管的内径范围、壁厚范围、螺距范围和总长度范围分别为8-11mm、1-3mm、20-40mm和230-250mm。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进油接头和所述出油接头的高度范围为20-35mm。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述爆震管的前端和后段分别装有法兰边，所述法兰边上面设有能够与其他部件相连接的通孔。10.一种爆震增强装置预热燃油的方法，其特征在于，包括：向爆震管内部通入燃气；通过所述燃气对流动在螺旋状圆管内的燃油进行加热；其中，所述螺旋状圆管焊接在所述爆震管内壁面；所述燃油通过进油接头流入所述螺旋状圆管，并通过出油接头流出；所述进油接头和所述出油接头焊接在所述爆震管外壁面；所述进油接头和所述出油接头分别安装在所述螺旋状圆管的进口位置和出口位置。

技术总结
本发明公开了一种具备燃油预热功能的爆震增强装置，包括：爆震管、螺旋状圆管、进油接头及出油接头；其中，螺旋状圆管焊接在爆震管内壁面，进油接头和出油接头焊接在爆震管外壁面。通过在爆震室流道内布置螺旋状的中空式爆震增强装置，实现爆震增强装置与燃油换热通道的一体化设计，不仅减小了爆震室壁厚和径向尺寸，而且减轻了爆震室重量。同时，爆震增强装置内部为中空式的燃油流道，燃油与爆震增强装置换热后能够带走大量的热量，从而降低了爆震增强装置的温度，提升了爆震燃烧室的整体强度及寿命。且爆震增强装置位于爆震室流道内，其外部直接与高温燃气接触，而燃油在爆震增强装置内部流动，还有效改善了燃油的换热效果。还有效改善了燃油的换热效果。还有效改善了燃油的换热效果。


技术研发人员：邓芃 彭畅新 赵硕 王启道 杨光远
受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/5/24