一种防止身部过热的喷注器结构制造技术

一种防止身部过热的喷注器结构，采用偏心喷注单元与同轴喷注单元的组合设计方案，降低了燃气发生器近壁面侧混合比，解决了燃气发生器壁面易烧蚀、发蓝的问题，可以适应高温、高压的极端恶劣环境，实现单壁不冷却结构燃气发生器的工作可靠性。本发明专利技术已应用于某液氢液氧火箭发动机，此外还可以应用于液氧甲烷火箭发动机、航空发动机及燃油锅炉等众多领域，结构简单，易于推广，成本低廉。成本低廉。成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种防止身部过热的喷注器结构


[0001]本专利技术涉及一种防止身部过热的喷注器结构，用于火箭发动机


技术介绍

[0002]燃气发生器是火箭发动机的关键部件，其作用是将推进剂以适当比例掺混后喷入燃烧室进行燃烧，产生的高温燃气(约800～900K)进而驱动涡轮泵做功。燃气发生器身部一般采用单壁不冷却结构，因此燃气发生器喷注器结构的选择对身部的热防护至关重要。燃气发生器的喷注器一般由若干喷嘴与一底、喷注器基体钎焊而成。传统的喷嘴，氧喷嘴与燃料喷嘴为同轴结构，理论上形成的喷嘴环形间隙是均匀的，但是在实际生产过程中，由喷嘴状态到最终状态的燃气发生器，会经历一系列的焊接过程，焊接过程容易导致喷嘴的环形间隙不均匀，尤其是导致最外圈喷嘴靠近壁面侧的环形间隙偏小，导致靠近壁面处的混合比偏高，形成局部高温，极易导致身部发蓝甚至烧蚀等问题，对身部的热防护非常不利。因此，普通的喷注器设计结构难以满足燃气发生器极端、恶劣的工作环境。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决解决燃气发生器身部发蓝、烧蚀的问题，提供了一种防止身部过热的喷注器结构，采用偏心喷注单元与同轴喷注单元组合的设计方案，即将偏心喷嘴喷注单元布置在喷注器的最外圈，同轴喷注单元布置在内圈，通过装配确保靠近壁面处的环形间隙较大，可以降低燃烧室近壁面处的混合比，提高燃气发生器整体的可靠性。
[0004]具体的，包括一底、喷注器基体、同轴式氧喷嘴、偏心式氧喷嘴及同轴式燃料喷嘴。偏心式氧喷嘴与燃料喷嘴组合成偏心喷注单元，布置在喷注器的最外圈。同轴式氧喷嘴与燃料喷嘴组合成同轴喷注单元，布置在喷注器的内圈。通过保证氧喷嘴的偏心截面(A
‑
A)与喷注器基体最外圈装配孔(C
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C)截面重合，且偏心方向远离壁面侧，来确保靠近壁面侧的环形间隙为最大，从而确保靠近壁面侧的混合比偏低，进而为身部创造较好的热环境，防止壁面发蓝及烧蚀。同时，其余内圈喷嘴采用同轴式喷嘴，既保证了喷雾的均匀性，又降低了加工难度。
[0005]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种防止身部过热的喷注器结构，包括一底、喷注器基体、偏心喷注单元、同轴喷注单元；
[0007]喷注器基体的轴向开有若干圈同心圆孔，一底上开有若干圈同心圆孔，喷注器基体和一底上的圆孔一一对应，喷注器基体和一底上相对应的一对圆孔用于安装一个偏心喷注单元或同轴喷注单元；
[0008]在若干圈同心圆孔中，最外圈的圆孔安装偏心喷注单元，其他圈的圆孔安装同轴喷注单元；偏心喷注单元采用偏心氧喷嘴和燃料喷嘴装配而成；同轴喷嘴喷注单元采用同轴氧喷嘴和燃料喷嘴装配而成；
[0009]偏心氧喷嘴的内流道与外径不同轴，偏心方向远离喷注器基体的壁面。
[0010]本专利技术一实施例中，一底与喷注器基体构成燃料腔。
[0011]本专利技术一实施例中，偏心氧喷嘴的内流道为阶梯状圆柱腔，且不同段圆柱腔的轴线重合。
[0012]本专利技术一实施例中，偏心氧喷嘴的外型面为阶梯状圆柱体；且外径大的一段与内流道轴线不重合，外径小的一段与内流道轴线重合，使得偏心氧喷嘴出口壁厚一致。
[0013]本专利技术一实施例中，偏心氧喷嘴较大的一段外径轴线与燃料喷嘴的外径轴线重合。
[0014]本专利技术一实施例中，偏心氧喷嘴的内流道的偏心距L满足如下关系：
[0015][0016]其中d8为同轴氧喷嘴的小端外径；d10为燃料喷嘴的出口内径。
[0017]本专利技术一实施例中，燃料喷嘴的径向开有若干排多个径向孔，并在喷嘴内设置均流腔，使喷嘴出口处的流量分布更均匀。
[0018]本专利技术一实施例中，燃料喷嘴的外径轴线与内流道轴线重合。
[0019]本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：
[0020](1)本专利技术采用偏心喷注单元与同轴喷注单元的组合设计方案，降低了燃气发生器近壁面侧混合比，解决了燃气发生器壁面易烧蚀、发蓝的问题，可以适应高温、高压的极端恶劣环境，实现单壁不冷却结构燃气发生器的工作可靠性。本专利技术已应用于某液氢液氧火箭发动机，此外还可以应用于液氧甲烷火箭发动机、航空发动机及燃油锅炉等众多领域，结构简单，易于推广，成本低廉。
[0021](2)本专利技术中内圈喷嘴采用同轴喷注单元，既保证了雾化的均匀性，又降低了加工难度。
[0022](3)本专利技术中燃气喷嘴径向开有若干排多个径向孔，并在喷嘴内设置均流腔，使喷嘴出口处的流量分布更均匀。
[0023](4)本专利技术中偏心喷嘴外径较粗的一段与内流道轴线不重合，较细的一段与内流道轴线重合，使得偏心氧喷嘴出口壁厚一致，更有利于喷嘴在燃烧过程的燃烧稳定性。
附图说明
[0024]图1为本专利技术防止身部过热的喷注器示意图；
[0025]图2为喷注器基体结构示意图；
[0026]图3为偏心喷嘴喷注单元结构示意图；
[0027]图4为同轴喷嘴喷注单元示意图；
[0028]图5为偏心氧喷嘴结构示意图；
[0029]图6为同轴氧喷嘴结构示意图；
[0030]图7为燃料喷嘴结构示意图。
[0031]附图标记：1.一底；2.喷注器基体；3.同轴喷嘴喷注单元；4.偏心喷嘴喷注单元；5.偏心氧喷嘴；6.燃料喷嘴；7.同轴氧喷嘴。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。
[0033]如图1所示，一种防止身部过热的喷注器结构，包括一底1、喷注器基体2、同轴喷嘴喷注单元3、偏心喷嘴喷注单元4。一底1与喷注器基体2构成燃料腔，喷注器基体2的上部为氧化剂腔。喷注器最外圈喷嘴采用偏心喷嘴喷注单元4，其余圈喷嘴采用同轴喷嘴喷注单元3。
[0034]如图2所示，在喷注器基体2的径向开有多排若干个径向孔，用于燃料进入燃料腔时更均匀；在喷注器基体2的底板上开有多圈若干个孔，用于喷注单元装配；在最外圈孔的外侧处，沿孔的中心与喷注器基体的中心连线刻线(如图2所示的C
‑
C处)，用于偏心喷注单元4的装配；喷注器基体2上用于喷嘴单元装配的孔与一底1上的孔位置对应，二者均用于安装喷嘴。
[0035]如图3所示，偏心喷嘴喷注单元4由偏心氧喷嘴5与燃料喷嘴6装配而成。
[0036]如图4所示，同轴喷嘴喷注单元3由同轴氧喷嘴7与燃料喷嘴6装配而成。
[0037]如图5所示，偏心氧喷嘴5的外径为阶梯状圆柱，内流道也为阶梯状圆柱；偏心氧喷嘴5的内流道孔径d3、d4同轴；外径d1与内流道孔径d3、d4不同轴；外径d2与内流道孔径d3、d4同轴，保证了喷嘴出口壁厚一致，对燃烧稳定性更为有利。偏心氧喷嘴5外径d1的轴线与内径d3的轴线组成截面A
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A；通过外径d1的轴线并与截面A
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A垂直的是1
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1截面，通过内径d3的轴线并与截面A
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A垂直的是2
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2截面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止身部过热的喷注器结构，其特征在于，包括一底、喷注器基体、偏心喷注单元、同轴喷注单元；喷注器基体的轴向开有若干圈同心圆孔，一底上开有若干圈同心圆孔，喷注器基体和一底上的圆孔一一对应，喷注器基体和一底上相对应的一对圆孔用于安装一个偏心喷注单元或同轴喷注单元；在若干圈同心圆孔中，最外圈的圆孔安装偏心喷注单元，其他圈的圆孔安装同轴喷注单元；偏心喷注单元采用偏心氧喷嘴和燃料喷嘴装配而成；同轴喷嘴喷注单元采用同轴氧喷嘴和燃料喷嘴装配而成；偏心氧喷嘴的内流道与外径不同轴，偏心方向远离喷注器基体的壁面。2.根据权利要求1所述的喷注器结构，其特征在于，一底与喷注器基体构成燃料腔。3.根据权利要求1所述的喷注器结构，其特征在于，偏心氧喷嘴的内流道为阶梯状圆柱腔，且不同段圆柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红珍，潘刚，田原，郭洪坤，刘倩，孔维鹏，韩长霖，张亚，张晋博，崔壮力，
申请(专利权)人：北京航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：