一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于氣液或液液燃燒【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置。該裝置中圓柱筒結(jié)構(gòu)的氧化劑噴嘴、第一級(jí)燃料噴嘴和第二級(jí)燃料噴嘴依次套入固定，并在氧化劑噴嘴、第一級(jí)燃料噴嘴右側(cè)筒壁之間，以及第一級(jí)燃料噴嘴、第二級(jí)燃料噴嘴右側(cè)筒壁之間形成環(huán)形通道；在第一級(jí)燃料噴嘴上開(kāi)有徑向孔，并與氧化劑噴嘴、第一級(jí)燃料噴嘴之間環(huán)形通道連通；在第二級(jí)燃料噴嘴開(kāi)有徑向孔，并與第一級(jí)燃料噴嘴、第二級(jí)燃料噴嘴之間環(huán)形通道連通，且氧化劑噴嘴右側(cè)端面位于第一級(jí)燃料噴嘴右側(cè)端面內(nèi)，第一級(jí)燃料噴嘴右側(cè)端面位于第二級(jí)燃料噴嘴右側(cè)端面內(nèi)。該裝置可在較寬的混合比范圍能安全可靠工作，該噴嘴結(jié)構(gòu)燃燒效率接近100％，燃?xì)鉁囟染鶆蛐院谩?br> 【專(zhuān)利說(shuō)明】 —種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于氣液或液液燃燒【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]噴嘴裝置廣泛應(yīng)用于航空航天、民用霧化技術(shù)及燃燒技術(shù)等領(lǐng)域。在航空航天領(lǐng)域，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒裝置的燃燒效率與噴注器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，而噴嘴是噴注器上保證推進(jìn)劑按一定混合比率噴入燃燒室，完成噴注霧化混合的重要元件，其結(jié)構(gòu)直接影響其流量特性和燃燒效率。
[0003]目前，無(wú)論是氣液或液液燃燒，傳統(tǒng)的噴嘴結(jié)構(gòu)形式主要分為撞擊式、離心式和直流式三種。其中撞擊式噴嘴單元加工工藝嚴(yán)格，其霧化和混合質(zhì)量難以控制，容易導(dǎo)致不穩(wěn)定燃燒，不適于在大型發(fā)動(dòng)機(jī)上使用；離心式噴嘴其噴注單元霧化和混合質(zhì)量較好，但由于旋轉(zhuǎn)液體的內(nèi)表面半徑有波動(dòng)，容易誘發(fā)不穩(wěn)定燃燒，其霧扇可能通過(guò)燃料推進(jìn)劑發(fā)生刺壁現(xiàn)象，存在室壁被燒蝕的可能性；相較之下，同軸直流式噴嘴具有結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，工藝性好、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。此外，無(wú)論是撞擊式、離心式或同軸直流式噴嘴，在低混合比燃燒領(lǐng)域(如液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)燃室或燃?xì)獍l(fā)生器)或可燃性差的介質(zhì)中采用，都可能存在以下難以解決的問(wèn)題:1)點(diǎn)火困難；2)局部燃燒不完全導(dǎo)致的燃?xì)鉁囟炔痪鶆颍?)出現(xiàn)補(bǔ)燃現(xiàn)象，并導(dǎo)致下游設(shè)備(如渦輪葉片或室壁)的氧化和燒蝕等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置，解決低混合比下推進(jìn)劑點(diǎn)火困難及燃燒不均勻等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)寬混合比范圍下的可靠點(diǎn)火，同時(shí)改善燃?xì)鉁囟染鶆蛐浴?br> [0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置，該裝置包括氧化劑噴嘴、第一級(jí)燃料噴嘴和第二級(jí)燃料噴嘴，其中，圓柱筒結(jié)構(gòu)的氧化劑噴嘴、第一級(jí)燃料噴嘴和第二級(jí)燃料噴嘴依次套入固定，并在氧化劑噴嘴、第一級(jí)燃料噴嘴右側(cè)筒壁之間，以及第一級(jí)燃料噴嘴、第二級(jí)燃料噴嘴右側(cè)筒壁之間形成環(huán)形通道；在第一級(jí)燃料噴嘴上開(kāi)有徑向孔，并與氧化劑噴嘴、第一級(jí)燃料噴嘴之間環(huán)形通道連通；在第二級(jí)燃料噴嘴開(kāi)有徑向孔，并與第一級(jí)燃料噴嘴、第二級(jí)燃料噴嘴之間環(huán)形通道連通，且氧化劑噴嘴右側(cè)端面位于第一級(jí)燃料噴嘴右側(cè)端面內(nèi)，第一級(jí)燃料噴嘴右側(cè)端面位于第二級(jí)燃料噴嘴右側(cè)端面內(nèi)。
[0006]所述的第一級(jí)燃料噴嘴為階梯圓柱筒結(jié)構(gòu)，其左側(cè)外徑較大，右側(cè)外徑較小，且第一級(jí)燃料噴嘴左側(cè)外徑較大部分左端內(nèi)部開(kāi)有內(nèi)徑收縮的階梯楞，氧化劑噴嘴為階梯圓柱筒結(jié)構(gòu)，氧化劑噴嘴從左側(cè)套入第一級(jí)燃料噴嘴內(nèi)，且氧化劑噴嘴左側(cè)外徑與第一級(jí)燃料噴嘴左側(cè)內(nèi)徑匹配，并壓緊貼合在第一燃料噴嘴左側(cè)內(nèi)部的階梯楞上，并通過(guò)焊接連接焊接固定。
[0007]所述的氧化劑噴嘴右側(cè)圓柱筒外徑小于第一級(jí)燃料噴嘴右側(cè)圓柱筒內(nèi)徑，形成環(huán)形通道；所述的第一級(jí)燃料噴嘴左側(cè)外徑較大部分中間沿周向開(kāi)有偶數(shù)個(gè)徑向通孔形式的第一級(jí)燃料噴嘴入口，第一級(jí)燃料噴嘴入口與氧化劑噴嘴、第一級(jí)燃料噴嘴之間環(huán)形通道連通，并形成從左向右的第一級(jí)燃料流動(dòng)方向。
[0008]所述的第二級(jí)燃料噴嘴為圓柱筒結(jié)構(gòu)，其從第一級(jí)燃料噴嘴右側(cè)套入，并通過(guò)與第一級(jí)燃料噴嘴左側(cè)外徑較大部分右端外筒壁上的連接螺紋螺紋固定連接，并在第二級(jí)燃料噴嘴與第一級(jí)燃料噴嘴之間形成環(huán)形通道；在第二級(jí)燃料噴嘴筒壁上沿周向開(kāi)有徑向通孔形式的第二級(jí)燃料噴嘴入口，且第二級(jí)燃料噴嘴入口與第二級(jí)燃料噴嘴、第一級(jí)燃料噴嘴之間環(huán)形通道連通，并形成從左向右的第二級(jí)燃料流動(dòng)方向。
[0009]所述的氧化劑噴嘴內(nèi)部通孔從左向右形成氧化劑流動(dòng)方向。
[0010]本實(shí)用新型的顯著效果在于:本實(shí)用新型所述的一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置，可以在較寬的混合比范圍能安全可靠工作，與同軸離心式、同軸直流式噴嘴結(jié)構(gòu)相比，在相同的試驗(yàn)程序及試驗(yàn)工況下，本實(shí)用新型的噴嘴結(jié)構(gòu)燃燒效率最高，接近100%，燃?xì)鉁囟染鶆蛐宰詈谩?br> 【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型所述的一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖中:1、焊接連接；2、氧化劑噴嘴；3、第一級(jí)燃料噴嘴入口 ；4、第一級(jí)燃料噴嘴；
5、連接螺紋；6、第二級(jí)燃料噴嘴入口 ；7、第二級(jí)燃料噴嘴；8、氧化劑噴嘴入口 ；9、氧化劑流動(dòng)方向；10、第一級(jí)燃料流動(dòng)方向；11、第二級(jí)燃料流動(dòng)方向。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]如圖1所示，一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置，該裝置包括氧化劑噴嘴2、第一級(jí)燃料噴嘴4和第二級(jí)燃料噴嘴7，其中，第一級(jí)燃料噴嘴4為階梯圓柱筒結(jié)構(gòu)，其左側(cè)外徑較大，右側(cè)外徑較小，且第一級(jí)燃料噴嘴4左側(cè)外徑較大部分左端內(nèi)部開(kāi)有內(nèi)徑收縮的階梯楞，右端外筒壁開(kāi)有連接螺紋5，并在第一級(jí)燃料噴嘴4左側(cè)外徑較大部分中間沿周向開(kāi)有偶數(shù)個(gè)徑向通孔形式的第一級(jí)燃料噴嘴入口 3 ;氧化劑噴嘴2為階梯圓柱筒結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部通孔從左向右形成氧化劑流動(dòng)方向9，氧化劑噴嘴2從左側(cè)套入第一級(jí)燃料噴嘴4內(nèi)，且氧化劑噴嘴2左側(cè)外徑與第一級(jí)燃料噴嘴4左側(cè)內(nèi)徑匹配，并壓緊貼合在第一燃料噴嘴4左側(cè)內(nèi)部的階梯楞上，并通過(guò)焊接連接I焊接固定；氧化劑噴嘴2右側(cè)圓柱筒外徑小于第一級(jí)燃料噴嘴4右側(cè)圓柱筒內(nèi)徑，形成環(huán)形通道，且氧化劑噴嘴2右側(cè)端面位于第一級(jí)燃料噴嘴4右側(cè)端面內(nèi)，第一級(jí)燃料噴嘴入口 3與氧化劑噴嘴2、第一級(jí)燃料噴嘴4之間環(huán)形通道連通，并形成從左向右的第一級(jí)燃料流動(dòng)方向10 ;第二級(jí)燃料噴嘴7為圓柱筒結(jié)構(gòu)，其從第一級(jí)燃料噴嘴4右側(cè)套入，并通過(guò)連接螺紋5與第一級(jí)燃料噴嘴4螺紋固定連接，并在第二級(jí)燃料噴嘴7與第一級(jí)燃料噴嘴4之間形成環(huán)形通道，且第一級(jí)燃料噴嘴4右側(cè)端面位于第二級(jí)燃料噴嘴7右側(cè)端面內(nèi)，在第二級(jí)燃料噴嘴7筒壁上沿周向開(kāi)有徑向通孔形式的第二級(jí)燃料噴嘴入口 6，且第二級(jí)燃料噴嘴入口 6與第二級(jí)燃料噴嘴7、第一級(jí)燃料噴嘴4之間環(huán)形通道連通，并形成從左向右的第二級(jí)燃料流動(dòng)方向11。
[0015]本實(shí)用新型所述的一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置，從氧化劑噴嘴2噴射出的氧化劑首先與第一級(jí)燃料射流進(jìn)行預(yù)混，形成的預(yù)混氣體再與第二級(jí)燃料射流摻混，這樣中心區(qū)混合比提高，允許推進(jìn)劑在較寬地混合比范圍內(nèi)工作，點(diǎn)火可靠性提高，且燃燒速度大大提高，改善了燃?xì)馄焚|(zhì)，使燃燒過(guò)程高速、理想地進(jìn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置，其特征在于:該裝置包括氧化劑噴嘴(2)、第一級(jí)燃料噴嘴(4)和第二級(jí)燃料噴嘴(7)，其中，圓柱筒結(jié)構(gòu)的氧化劑噴嘴(2)、第一級(jí)燃料噴嘴(4)和第二級(jí)燃料噴嘴(7)依次套入固定，并在氧化劑噴嘴(2)、第一級(jí)燃料噴嘴(4)右側(cè)筒壁之間，以及第一級(jí)燃料噴嘴(4)、第二級(jí)燃料噴嘴(7)右側(cè)筒壁之間形成環(huán)形通道；在第一級(jí)燃料噴嘴(4)上開(kāi)有徑向孔，并與氧化劑噴嘴(2)、第一級(jí)燃料噴嘴(4)之間環(huán)形通道連通；在第二級(jí)燃料噴嘴(7)開(kāi)有徑向孔，并與第一級(jí)燃料噴嘴(4)、第二級(jí)燃料噴嘴(7)之間環(huán)形通道連通，且氧化劑噴嘴(2 )右側(cè)端面位于第一級(jí)燃料噴嘴(4)右側(cè)端面內(nèi)，第一級(jí)燃料噴嘴(4)右側(cè)端面位于第二級(jí)燃料噴嘴(7)右側(cè)端面內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置，其特征在于:所述的第一級(jí)燃料噴嘴(4)為階梯圓柱筒結(jié)構(gòu)，其左側(cè)外徑較大，右側(cè)外徑較小，且第一級(jí)燃料噴嘴(4)左側(cè)外徑較大部分左端內(nèi)部開(kāi)有內(nèi)徑收縮的階梯楞，氧化劑噴嘴(2)為階梯圓柱筒結(jié)構(gòu)，氧化劑噴嘴(2)從左側(cè)套入第一級(jí)燃料噴嘴(4)內(nèi)，且氧化劑噴嘴(2)左側(cè)外徑與第一級(jí)燃料噴嘴(4)左側(cè)內(nèi)徑匹配，并壓緊貼合在第一燃料噴嘴(4)左側(cè)內(nèi)部的階梯楞上，并通過(guò)焊接連接(1)焊接固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置，其特征在于:所述的氧化劑噴嘴(2)右側(cè)圓柱筒外徑小于第一級(jí)燃料噴嘴(4)右側(cè)圓柱筒內(nèi)徑，形成環(huán)形通道；所述的第一級(jí)燃料噴嘴(4)左側(cè)外徑較大部分中間沿周向開(kāi)有偶數(shù)個(gè)徑向通孔形式的第一級(jí)燃料噴嘴入口(3)，第一級(jí)燃料噴嘴入口(3)與氧化劑噴嘴(2)、第一級(jí)燃料噴嘴(4)之間環(huán)形通道連通，并形成從左向右的第一級(jí)燃料流動(dòng)方向(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置，其特征在于:所述的第二級(jí)燃料噴嘴(7)為圓柱筒結(jié)構(gòu)，其從第一級(jí)燃料噴嘴(4)右側(cè)套入，并通過(guò)與第一級(jí)燃料噴嘴(4)左側(cè)外徑較大部分右端外筒壁上的連接螺紋(5)螺紋固定連接，并在第二級(jí)燃料噴嘴(7)與第一級(jí)燃料噴嘴(4)之間形成環(huán)形通道；在第二級(jí)燃料噴嘴(7)筒壁上沿周向開(kāi)有徑向通孔形式的第二級(jí)燃料噴嘴入口(6)，且第二級(jí)燃料噴嘴入口(6)與第二級(jí)燃料噴嘴(7)、第一級(jí)燃料噴嘴(4)之間環(huán)形通道連通，并形成從左向右的第二級(jí)燃料流動(dòng)方向(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩級(jí)摻混式噴嘴裝置，其特征在于:所述的氧化劑噴嘴(2)內(nèi)部通孔從左向右形成氧化劑流動(dòng)方向(9)。
【文檔編號(hào)】F02K9/52GK203570457SQ201320667784
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】孫紀(jì)國(guó), 李丹琳, 田原 申請(qǐng)人:北京航天動(dòng)力研究所