派克汉尼汾(美国parker公司)
发布时间:2021/04/07 08:25:20 点击:6

重!派克汉尼芬3D打印燃料喷嘴专利通过

据3D科学谷市场观察,2019年,航天零部件制造商派克航天开始为Vericor Power System的油田燃气轮机3D打印燃油雾化喷嘴和双燃料液压歧管组件。最近帕克的燃料喷嘴专利通过了。本期3D科学谷和顾友来深入看看帕克燃料喷嘴的加法思维理念。

更均匀且更稳定

涡轮发动机通常包括从空气扩散器和燃烧室径向延伸的壳体。外壳围绕燃烧器,用于容纳燃烧的燃料。燃烧器包括衬套和燃烧器圆顶,点火器安装到壳体上并径向向内延伸到燃烧器中以点燃燃料。

涡轮机通常还包括多个燃料喷嘴,用于将燃料从歧管引导至燃烧器。燃料喷射器还用于在燃烧前准备与空气混合的燃料。燃料喷嘴通常以均匀间隔的环形布置放置,以将燃料均匀地分配(喷射)到燃烧室中。

/独特的内外结合设计

帕克开发的燃气涡轮发动机中的燃料喷嘴的燃料旋流器包括具有上游部分和下游部分的燃料旋流器主体,并且在燃料旋流器主体的上游部分处的入口部分具有用于与燃料源流体连通的燃料歧管。在燃料旋流器主体下游部分的出口部分,有多个从燃料歧管延伸到出口部分的燃料流动通道。

帕克开发的燃油喷嘴在飞机燃气涡轮发动机中有着特殊的应用,具有独特的燃油旋流器和独特的外部空气旋流器设计。

派克汉尼芬专利燃料喷嘴的出现

根据对3D science valley的深入了解,派克开发的燃油旋流器具有喷雾均匀等诸多优点,可以提供更高的混合气均匀性,更有效的燃烧,提高火焰稳定性。同时,它使沿着燃料流动路径的再循环面积最小化,降低了富燃料区域可能引起热点的可能性,减少了燃料进入旋流器的停留时间,减少了喷嘴内的结焦,并降低了热应力。

派克汉尼芬专利燃料喷嘴横截面测量

外部空气旋流器可以通过3D打印-添加剂制造技术制成无缝集成结构。帕克设计的外部空气旋流器具有许多优点,包括改善雾化和喷雾均匀性,喷雾角度宽,增加了进气口的有效面积,以最大限度地减少流动中断,增强流动性能。

帕克通过添加剂制造技术改善了喷嘴中的燃料流动路径。改进的燃料流动路径可以实现更好的燃料膜形成和雾化性能,从而优化发动机燃烧室中的燃料分布并改善燃烧性能。

除了其他改进的功能之外,派克新添加剂制造喷嘴内的燃料流动路径的横截面积被设计成沿着流动方向减小,这增加了燃料流动速度,减少了燃料停留时间,并减少了流动路径结焦和堵塞的趋势。

派克改进的气动性能和喷雾性能主要是通过改进旋风叶片的几何形状来实现的。目前已经证明3D打印-添加剂制造具有优异的喷涂性能。

从结构上看,根据对3D Science Valley的理解,派克开发的燃气涡轮发动机燃料喷嘴的空气旋流器包括:径向外罩、径向内罩、旋流器叶片,它们具有多个带外壁和内壁的气道。径向护罩的上游边缘相对于护罩的下游部分径向向外张开,以增加空气入口的有效面积。

/加快添加剂制造的产业化进程

根据3D科学谷的市场知识,派克航空为飞机制造商提供零部件和维修服务,过去几年的客户包括空客、劳斯莱斯和COMAC。派克航空制造一系列3D打印件,如燃料组件、高温排气阀等。

派克航空采用粉末床电子束熔化金属3D打印技术制造这些零部件,消除了传统制造技术的局限性,生产出性能更高的零部件,零部件中的零部件数量显著减少。与传统喷嘴相比,派克为TF50F燃气轮机提供的燃料喷嘴减少了30%的部件数量。

按照3D科学谷的理解,派克在航空航天应用中开发添加剂制造燃料喷嘴已经足够成熟。不仅添加剂制造喷嘴将投入生产,而且派克航空航天已得到原始设备制造商客户的认可。这一成就是一个重要的里程碑,为派克在航空航天领域的添加剂制造应用奠定了基础。

根据对3D科学谷的深入了解,派克添加剂制造公司的长期目标是为其航空航天部件扩大添加剂制造产品的清单,包括阀门、外壳、燃料混合器等。添加剂制造产品将符合美国联邦航空局的认证标准和美国食品和药物管理局的质量要求。最终会达到ISO,SAE,ANSI等标准。

更多信息请参考3D科学谷发布的《3D打印与航空发动机白皮书2.0》,《3D打印高温合金白皮书》

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