模块化单头部燃烧室实验装置的制作方法

1.本实用新型涉及航空发动机领域，特别涉及一种模块化单头部燃烧室实验装置。


背景技术：

2.航空发动机的燃烧室在研制过程中，为筛选出排放达标、燃烧效率高、点火熄火性能较优的设计方案，需要实验人员尽可能多地改变单头部燃烧室中各关键部件的相关参数。现有的单头部燃烧室，各个部件之间或一体成型，或采用难以拆卸的方式予以连接，大大增加了更改相关实验数据参数的难度。为了使研发结果能够建立在足够多的变量基础之上，往往实验周期长，加工成本高。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中单头部燃烧室无法快速更换相关部件，以致研发进度缓慢的缺陷，提供一种模块化单头部燃烧室实验装置。
4.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
5.一种模块化单头部燃烧室实验装置，包括机匣和火焰筒，所述火焰筒固定安装在所述机匣内，其特征在于，还包括燃烧室头部模块、预燃级喷嘴模块、主燃级喷嘴模块、喷嘴安装座模块，所述喷嘴安装座模块安装在所述机匣上，所述预燃级喷嘴模块和所述主燃级喷嘴模块的一端连接于所述燃烧室头部模块，另一端连接于所述喷嘴安装座模块，所述燃烧室头部模块可拆卸地安装在所述火焰筒上，所述模块化单头部燃烧室实验装置包括多组所述燃烧室头部模块，每组所述燃烧室头部模块具不同的规格。
6.在本方案中，不同规格的燃烧室头部模块可以提供实验所需要的各种重要参数，由于燃烧室头部模块可拆卸，因此可以将不同参数的模块进行交叉组装，以快速验证不同方案下单头部燃烧室的综合性能，有效提高了试验效率，降低了整机加工的成本。
7.较佳地，所述燃烧室头部模块包括主燃级旋流器和头部转接段，所述主燃级旋流器可拆卸地安装在所述头部转接段。
8.在本方案中，燃烧室头部模块又分为主燃级旋流器和头部转接段，当主燃级旋流器发生损坏需要修复时，由于其采用了可拆卸的连接方式，因此减小了修复难度，降低了修复成本。另外，从交叉实验角度看，进一步提高了可组合的数量。
9.较佳地，所述燃烧室头部模块还包括压板，所述主燃级旋流器设置有安装边，所述头部转接段设置有凹槽，所述压板将所述安装边固定在所述凹槽中。
10.在本方案中，通过压板将主燃级旋流器的安装边固定在头部转接段的凹槽中，其连接方式简单，便于快速拆卸和安装。
11.较佳地，所述压板与所述安装边之间留有0.1-0.3mm的间隙，优选为0.2mm，所述安装边的外径与所述凹槽的内径留有0.3-0.6mm的间隙，优选为0.5mm。
12.在本方案中，部件之间留有间隙，可以保证在模块化单头部燃烧室实验装置热态工作过程中，主燃级旋流器能够在头部转接段上实现轴向、周向的晃动，有效避免因为热变
形导致的卡死，造成相关部件的变形或破坏。
13.较佳地，所述安装边与凹槽之间设置有锁紧机构。
14.在本方案中，该锁紧机构可以防止主燃级旋流器在头部转接段的凹槽中发生转动，从而避免试验过程中产生的旋流气不稳定导致实验数据不真实。
15.较佳地，所述预燃级喷嘴模块和所述主燃级喷嘴模块均包括油路端和喷嘴端，所述预燃级喷嘴模块的油路端和所述主燃级喷嘴模块的油路端连接于所述喷嘴安装座模块，所述预燃级喷嘴模块的喷嘴端和所述主燃级喷嘴模块的喷嘴端连接于所述燃烧室头部模块，所述预燃级喷嘴模块相对于所述燃烧室头部模块和所述喷嘴安装座模块可拆卸，所述模块化单头部燃烧室实验装置包括多组所述预燃级喷嘴模块，每组所述预燃级喷嘴模块具有不同的规格。
16.在本方案中，采用上述结构形式，预燃级喷嘴模块与主燃级喷嘴模块相互独立，预燃级喷嘴模块可拆卸地安装在模块化单头部燃烧室实验装置内，使得预燃级油路与主燃级油路、预燃级喷嘴与主燃级喷嘴互不干涉，可以单独替换。另外，由于模块化单头部燃烧室实验装置具有多组不同规格的预燃级喷嘴模块，实验人员可以根据实际需要，快速更换预燃级喷嘴模块，以改变单头部燃烧室实验装置的关键实验参数，进而快速验证不同结构参数对整个燃烧室综合性能的影响，从而提高试验效率，降低实验成本。
17.较佳地，所述模块化单头部燃烧室实验装置还包括多组所述主燃级喷嘴模块，所述主燃级喷嘴模块相对于所述燃烧室头部模块和所述喷嘴安装座模块可拆卸，每组所述主燃级喷嘴模块具有不同的规格。
18.在本方案中，模块化单头部燃烧室实验装置还具有多组不同规格的主燃级喷嘴模块，实验人员进一步地可以快速更换主燃级喷嘴模块，以改变相关实验参数，进而快速验证不同结构对整个燃烧室综合性能的影响，进一步提高试验效率，降低实验成本。
19.较佳地，所述预燃级喷嘴模块的喷嘴端伸入并安装在所述燃烧室头部模块的同心位置，所述主燃级喷嘴模块的喷嘴端伸入并安装在所述燃烧室头部模块的偏心位置。
20.在本方案中，预燃级喷嘴模块的喷嘴端与主燃级喷嘴模块的喷嘴端在燃烧室头部模块的安装位置不相同，减小预燃级喷嘴模块的喷嘴端与主燃级喷嘴模块的喷嘴端之间的影响，另外，在相对于燃烧室头部模块对两者进行拆卸时也互不影响，便于实验人员更换部件从而提高实验效率。
21.较佳地，所述预燃级喷嘴模块的喷嘴端以孔轴搭接的方式安装在所述燃烧室头部模块的同心位置。
22.在本方案中，采用上述结构形式，预燃级喷嘴模块与燃烧室头部模块连接方式简单，便于快速拆卸和安装。
23.较佳地，所述喷嘴安装座模块相对于所述机匣可拆卸。
24.在本方案中，喷嘴安装座模块可以采用螺纹连接、卡勾连接、销连接等方式安装在机匣上，实验人员只需要通过简单操作即可对不符合实验要求的喷嘴安装座模块予以更换，提高实验效率。
25.较佳地，模块化单头部燃烧室实验装置包括多组所述喷嘴安装座模块，每组所述喷嘴安装座模块具有不同的规格。
26.在本方案中，不同规格的喷嘴安装座模块可以提供实验所需要的各种重要参数，
方便实验人员进行试验测试、筛选较佳方案。
27.较佳地，所述喷嘴安装座模块包括预燃级油路安装座和主燃级油路安装座，所述预燃级喷嘴模块的油路端安装在所述预燃级油路安装座内，所述主燃级喷嘴模块的油路端安装在所述主燃级油路安装座内，不同规格的每组所述喷嘴安装座模块的所述预燃级油路安装座和所述主燃级油路安装座的间距各不相同。
28.在本方案中，由于不同规格的喷嘴安装座模块的预燃级油路安装座和主燃级油路安装座的间距各不相同，实验人员只需要通过更换不同规格的喷嘴安装座模块便能调整预燃级喷嘴模块的喷嘴端深入燃烧室头部模块的深度。与通过加工不同规格的燃烧室头部模块来测试喷嘴位置对燃烧室综合性能的影响相比，喷嘴安装座模块的加工更加省时省力，有效提高实验效率。
29.本实用新型的积极进步效果在于：将单头部燃烧室实验装置的部件模块化，通过配置不同规格的各种模块，并将不同参数的模块进行交叉组装，以快速验证不同方案下单头部燃烧室的综合性能，有效提高了试验效率，降低了整机加工的成本。
附图说明
30.图1为本实用新型实施例的结构示意图。
31.图2为本实用新型实施例中燃烧室头部模块的局部结构示意图。
32.图3为本实用新型实施例中燃烧室头部模块的另一局部结构示意图。
33.图4为本实用新型实施例中安装边的局部示意图.
34.图5为本实用新型实施例中头部转接段的局部示意图
35.图6为本实用新型实施例中喷嘴安装座模块的局部示意图
36.机匣1
37.火焰筒2
38.燃烧室头部模块3
39.主燃级喷嘴挡溅盘31
40.主燃级旋流器32
41.安装边321
42.突出部3211
43.压板33
44.头部转接段34
45.凹槽341
46.配合部3411
47.预燃级喷嘴模块4
48.主燃级喷嘴模块5
49.喷嘴安装座模块6
50.盖板61
51.预燃级油路安装座62
52.主燃级油路安装座63
53.圆柱衬套64
54.内衬套65
具体实施方式
55.下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
56.本实施例提供一种单头部燃烧室试验装置，参见图1所示，模块化单头部燃烧室实验装置包括机匣1、火焰筒2、燃烧室头部模块3、预燃级喷嘴模块4、主燃级喷嘴模块5、喷嘴安装座模块6，火焰筒2固定安装在机匣1内，喷嘴安装座模块6安装在机匣1上，燃烧室头部模块3安装在火焰筒2上，模块化单头部燃烧室实验装置包括多组燃烧室头部模块3，每组燃烧室头部模块3具不同的规格。在本实施例中，不同规格的燃烧室头部模块3可以提供实验所需要的各种重要参数，由于燃烧室头部模块可拆卸，因此可以将不同参数的模块进行交叉组装，以快速验证不同方案下单头部燃烧室的综合性能，有效提高了试验效率，降低了整机加工的成本。
57.参见图2所示，作为一种较佳的实施方式，燃烧室头部模块3包括主燃级旋流器32和头部转接段34，所述主燃级旋流器32可拆卸地安装在所述头部转接段34，头部转接段34又采用螺纹连接、卡勾连接、销连接等方式安装在火焰筒2上。当主燃级旋流器32发生损坏需要修复时，可拆卸的连接方式，减小了修复难度，降低了修复成本。另外，从交叉实验角度看，进一步提高了可组合的数量。
58.参见图2-3所示，作为一种较佳的实施方式，燃烧室头部模块3还包括压板33，主燃级旋流器32设置有安装边321，头部转接段34设置有凹槽341，压板33将安装边321固定在凹槽341中。在本实施例中，通过压板33将主燃级旋流器32的安装边321固定在头部转接段34的凹槽341中，其连接方式简单，便于快速拆卸和安装。
59.参见图2-3所示，作为一种较佳的实施方式，压板33与安装边321之间留有0.2mm的间隙，安装边321的外径与凹槽341的内径留有0.5mm的间隙。部件之间留有间隙，可以保证在模块化单头部燃烧室实验装置热态工作过程中，主燃级旋流器32能够在头部转接段34上实现轴向、周向的晃动，有效避免因为热变形导致的卡死，造成相关部件的变形或破坏。
60.参见图4、图5所示，作为一种较佳的实施方式，在安装边321上设置突出部3211，在凹槽341的相应位置设置配合部3411，突出部3211与配合部3411构成锁紧机构。该锁紧机构可以防止主燃级旋流器32在头部转接段34的凹槽341中发生转动，从而避免试验过程中产生的旋流气不稳定导致实验数据不真实。
61.参见图1所示，作为一种较佳的实施方式，预燃级喷嘴模块4和主燃级喷嘴模块5均包括油路端和喷嘴端，预燃级喷嘴模块4的油路端和主燃级喷嘴模块5的油路端连接于喷嘴安装座模块6，预燃级喷嘴模块4的喷嘴端和主燃级喷嘴模块5的喷嘴端连接于燃烧室头部模块3，预燃级喷嘴模块4相对于燃烧室头部模块3和喷嘴安装座模块6可拆卸，模块化单头部燃烧室实验装置包括多组预燃级喷嘴模块4，每组预燃级喷嘴模块4具有不同的规格。单头部燃烧室试验装置工作过程中，气体从机匣1前端进入后，气流分为三股，一股气流进入燃烧室头部模块3与燃油喷嘴喷出的燃油掺混后点燃，在火焰筒2内进行燃烧，另一股用于燃烧室头部模块3的冷却，最后一股对火焰筒2进行冷却。
62.在本实施例中，采用上述结构形式，预燃级喷嘴模块4与主燃级喷嘴模块5相互独立，预燃级喷嘴模块4可拆卸地安装在模块化单头部燃烧室实验装置内，使得预燃级油路与
主燃级油路、预燃级喷嘴与主燃级喷嘴互不干涉，可以单独替换。另外，由于模块化单头部燃烧室实验装置具有多组不同规格的预燃级喷嘴模块4，实验人员可以根据实际需要，快速更换预燃级喷嘴模块4，以改变单头部燃烧室实验装置的关键实验参数，进而快速验证不同结构参数对整个燃烧室综合性能的影响，从而提高试验效率，降低实验成本。
63.作为一种较佳的实施方式，模块化单头部燃烧室实验装置还包括多组主燃级喷嘴模块5，主燃级喷嘴模块5相对于燃烧室头部模块3和喷嘴安装座模块6可拆卸，每组主燃级喷嘴模块5具有不同的规格。
64.在本实施例中，模块化单头部燃烧室实验装置还具有多组不同规格的主燃级喷嘴模块5，实验人员进一步地可以快速更换主燃级喷嘴模块5，以改变相关实验参数，进而快速验证不同结构对整个燃烧室综合性能的影响，进一步提高试验效率，降低实验成本。
65.作为一种较佳的实施方式，预燃级喷嘴模块4的喷嘴端以孔轴搭接方式伸入并安装在燃烧室头部模块3的同心位置，主燃级喷嘴模块5的喷嘴端也以孔轴搭接方式伸入并安装在燃烧室头部模块3的偏心位置，预燃级喷嘴模块4的喷嘴端与主燃级喷嘴模块5的喷嘴端之间还设置有主燃级喷嘴挡溅盘31。
66.在本实施例中，预燃级喷嘴模块4的喷嘴端与主燃级喷嘴模块5的喷嘴端在燃烧室头部模块3的安装位置不相同，之间还设置有主燃级喷嘴挡溅盘31，减小预燃级喷嘴模块4的喷嘴端与主燃级喷嘴模块5的喷嘴端之间的影响，另外，在相对于燃烧室头部模块3对两者进行拆卸时也互不干扰，预燃级喷嘴模块4和主燃级喷嘴模块5与燃烧室头部模块3以孔轴搭接的方式连接，结构简单，便于实验人员快速拆卸和安装部件，从而提高实验效率。
67.作为一种较佳的实施方式，喷嘴安装座模块6相对于机匣1可拆卸。
68.在本实施例中，喷嘴安装座模块6可以采用螺纹连接、卡勾连接、销连接等方式安装在机匣1上，实验人员只需要通过简单操作即可对不符合实验要求的喷嘴安装座模块6予以更换，提高实验效率。
69.作为一种较佳的实施方式，模块化单头部燃烧室实验装置包括多组喷嘴安装座模块6，每组喷嘴安装座模块6具有不同的规格。
70.在本实施例中，不同规格的喷嘴安装座模块6可以提供实验所需要的各种重要参数，方便实验人员进行试验测试、筛选较佳方案。
71.参见图6所示，作为一种较佳的实施方式，喷嘴安装座模块6包括盖板61、预燃级油路安装座62和主燃级油路安装座63、圆柱衬套64、内衬套65，各个零件间采用铆接、焊接等方式固定连接，圆柱衬套64与对应的预燃级油路安装座62和主燃级油路安装座63的中心轴线一一对应，预燃级喷嘴模块4的油路端安装在预燃级油路安装座62内，主燃级喷嘴模块5的油路端安装在主燃级油路安装座63内，不同规格的每组喷嘴安装座模块6的预燃级油路安装座62和主燃级油路安装座63的间距各不相同。
72.在本实施例中，由于不同规格的喷嘴安装座模块6的预燃级油路安装座62和主燃级油路安装座63的间距各不相同，实验人员只需要通过更换不同规格的喷嘴安装座模块6便能调整预燃级喷嘴模块4的喷嘴端深入燃烧室头部模块3的深度从而改变预燃级喷嘴模块4的喷嘴端与主燃级喷嘴挡溅盘31的距离。与通过加工不同规格的燃烧室头部模块3来测试喷嘴位置对燃烧室综合性能的影响相比，喷嘴安装座模块6的加工更加省时省力，有效提高实验效率。
73.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。