CN102829002B - 一种喉部可更换的小型环状喷嘴引射器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种喉部可更换的小型环状喷嘴引射器，由喷嘴外筒、喉部段、引射器本体组成，引射器本体中心为直通道，引射器本体前端为外壁面为锥形的环状喷嘴，环状喷嘴周围壁面与喉部段固定连接，形成引射喷嘴，喷嘴外筒套在引射喷嘴外侧，与引射器本体固定连接，喷嘴外筒与引射喷嘴形成单边拉瓦尔喷管，本发明整体采用水冷结构。本发明采用了分体设计，抛弃了传统的整体式设计，可以根据试验要求，通过更换引射器喷嘴喉部段实现一定范围内引射器性能的调整，而不需要更换引射器整体，大大提供工作效率，降低试验成本；环状喷嘴引射器喷嘴及外筒均设计夹层水冷却通道，可以有效减小发动机高温高速燃气对筒壁的冲刷和烧蚀，提高使用寿命。

Description

一种喉部可更换的小型环状喷嘴引射器
技术领域
本发明涉及高空环境模拟试验技术领域，具体为一种喉部可更换的小型环状喷嘴引射器，用于小型火箭发动机高空模拟试验技术研究。
背景技术
火箭发动机及其部组件在研制过程中需要通过高空环境模拟试验来考核其性能，当采用引射泵为试验系统提供高空低气压环境时，引射泵的形式由中心引射、环型引射、多喷管引射等；环型引射器由于结构紧凑、引射效率高、抗热性强可以直接引射高温气流等优势，目前逐渐广泛应用于固体发动机、冲压发动机等高空模拟试验中。
目前在试验过程中，需要根据不同的发动机型号和试验需求配置相应规格的引射器；而由于工作时引射器喉部要承受高温、高速气体的烧蚀和冲刷，多次使用会造成烧蚀破损，影响引射器性能，因此引射器需要定期更换。引射器是试验系统的关键器件，连接管路繁多复杂，导致更换引射器工作繁琐，使得每次试验准备工作时间都较长，而且更换引射器成本也较高。
发明内容
要解决的技术问题
针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种喉部可更换的小型环状喷嘴引射器，通过更换易消耗的引射器喉部，解决了上述引射器更换繁琐、费用高、使用寿命短的问题。本发明适用的引射器内通道直径为100～400mm，适用于发动机流量≤5kg/s的小型火箭发动机。
技术方案
本发明的技术方案为：
所述一种喉部可更换的小型环状喷嘴引射器，其特征在于：由喷嘴外筒、喉部段、引射器本体组成；引射器本体中心为直通道，供流通被引射气体；引射器本体前端为外壁面为锥形的环状喷嘴；环状喷嘴后侧为圆柱面，圆柱面上开有销钉孔，用于与可更换的喉部段连接；引射器本体壁面内开有夹套冷却水通道，在引射器本体后端壁面上开进水口通引射器本体壁面内的夹套冷却水通道；在引射器本体后部对称开有进气管，用于进引射气体；喉部段为环形结构，截面形状为梯形，通过销钉固定在引射器本体环状喷嘴后侧的圆柱面上，形成引射喷嘴；喷嘴外筒为锥筒结构，在喷嘴外筒壁面内开有夹套冷却水通道，喷嘴外筒与引射器本体通过连接法兰同轴密封固定连接，且喷嘴外筒壁面的夹套冷却水通道通引射器本体中段壁面上开的进水口；喷嘴外筒套在引射喷嘴外侧，喷嘴外筒与引射喷嘴形成单边拉瓦尔喷管，单边拉瓦尔喷管通引射器本体后部的进气管。
所述一种喉部可更换的小型环状喷嘴引射器，其特征在于：环状喷嘴外壁面收缩角为10°～20°，，喷嘴外筒收缩半角为2°～5°。
所述一种喉部可更换的小型环状喷嘴引射器，其特征在于：喷嘴外筒直径为100～500mm，长度100～300mm；引射器本体中心直通道的直径为100～400mm，长度150～550mm。
有益效果
本发明提出的环状喷嘴引射器采用了分体设计，抛弃了传统的整体式设计，可以根据试验要求，通过更换引射器喷嘴喉部段实现一定范围内引射器性能的调整，而不需要更换引射器整体，大大提供工作效率，降低试验成本；环状喷嘴引射器喷嘴及外筒均设计夹层水冷却通道，可以有效减小发动机高温高速燃气对筒壁的冲刷和烧蚀，提高使用寿命。
附图说明
图1：本发明的结构示意图；
图2：引射器本体示意图；
图3：图1的右视图；
图4：图2的A-A剖视图；
图5：喷嘴外筒示意图；
图6：喉部段示意图；
其中：1-喷嘴外筒、2-喉部段、3-销钉、4-O型密封圈、5-螺栓、6-引射器本体、7-进气管、8-引射器本体后端壁面冷却水进水口、9-引射器本体中段壁面冷却水进水口、10-加强筋、11-加强圆环、12-冷却水内通道夹板、13-外接法兰、14-加强肋、15-冷却水外通道夹板、16-连接法兰、17-通气圆环、18-环状喷嘴、19-被引射气体、20-引射气体、21-引射器本体夹套冷却水通道、22-喷嘴外筒夹套冷却水通道、23-引射器过水孔、24-喷嘴外筒过水孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明：
本实施例中的小型环状喷嘴引射器(内通道直径100～400mm)采用了喉部可更换的结构，适用于小型火箭发动机(发动机流量≤5kg/s)的高空模拟试验。
参照附图1，本实施例中的喉部可更换的小型环状喷嘴引射器由喷嘴外筒1、喉部段2、引射器本体6组成。引射器本体中心为直通道，供流通被引射气体，该直通道适用的直径为100～400mm，长度150～550mm，本实施例中采用的直通道直径为100mm，长度为150mm。引射器本体为整体焊接结构，其前端为外壁面为锥形的环状喷嘴，环状喷嘴外壁面收缩角范围为10°～20°，环状喷嘴外壁面用于与喷嘴外筒内壁面形成引射气体通道，本实施例中环状喷嘴外壁面收缩角用15°。环状喷嘴后侧为圆柱面，圆柱面上开有销钉孔，用于与可更换的喉部段2通过销钉固定连接。引射器本体整体均采用水冷结构，在引射器本体壁面内开有夹套冷却水通道21，在引射器本体后端壁面上开进水口8通引射器本体壁面内的夹套冷却水通道。夹套冷却水通道21过引射器本体的对接法兰，所以在对接法兰上开有引射器过水孔23。
在引射器本体后部对称开有两根进气管7，用于进引射气体。参照附图6，喉部段为环形结构，截面形状为梯形，喉部段通过销钉固定在引射器本体环状喷嘴后侧的圆柱面上，形成引射喷嘴。
参照附图5，喷嘴外筒为锥筒结构，喷嘴外筒适用直径为100～500mm，长度100～300mm，喷嘴外筒收缩半角为2°～5°，本实施例喷嘴外筒大端直径为150mm，长度为100mm，收缩半角为3°。在喷嘴外筒壁面内开有夹套冷却水通道22，采用水冷结构。喷嘴外筒与引射器本体通过连接法兰同轴螺栓固定连接，并采用O型密封圈4对连接处密封。喷嘴外筒壁面的夹套冷却水通道通引射器本体中段壁面上开的进水口9，并在连接法兰相应位置上开有喷嘴外筒过水孔24，喷嘴外筒套在引射喷嘴外侧，喷嘴外筒与引射喷嘴形成单边拉瓦尔喷管，单边拉瓦尔喷管通引射器本体后部的进气管7。
本实施例中的环状喷嘴引射器使用时，通过外接法兰连接固定在引射管道上，引射气体与进气管连接，冷却水与进水管连接即可进入试验状态。当需要更换引射器喉部时，拆卸喷嘴外筒，便可更换喉部段，无需拆除或更换其它连接件和管路。

Claims (3)

1.一种喉部可更换的小型环状喷嘴引射器，其特征在于：由喷嘴外筒、喉部段、引射器本体组成；引射器本体中心为直通道，供流通被引射气体；引射器本体前端为外壁面为锥形的环状喷嘴；环状喷嘴后侧为圆柱面，圆柱面上开有销钉孔，用于与可更换的喉部段连接；引射器本体壁面内开有夹套冷却水通道，在引射器本体后端壁面上开进水口通引射器本体壁面内的夹套冷却水通道；在引射器本体后部对称开有进气管，用于进引射气体；喉部段为环形结构，截面形状为梯形，通过销钉固定在引射器本体环状喷嘴后侧的圆柱面上，形成引射喷嘴；喷嘴外筒为锥筒结构，在喷嘴外筒壁面内开有夹套冷却水通道，喷嘴外筒与引射器本体通过连接法兰同轴密封固定连接，且喷嘴外筒壁面的夹套冷却水通道通引射器本体中段壁面上开的进水口；喷嘴外筒套在引射喷嘴外侧，喷嘴外筒与引射喷嘴形成单边拉瓦尔喷管，单边拉瓦尔喷管通引射器本体后部的进气管。
2.根据权利要求1所述一种喉部可更换的小型环状喷嘴引射器，其特征在于：环状喷嘴外壁面收缩角为10°～20°，喷嘴外筒收缩半角为2°～5°。
3.根据权利要求1或2所述一种喉部可更换的小型环状喷嘴引射器，其特征在于：喷嘴外筒直径为100～500mm，长度100～300mm；引射器本体中心直通道的直径为100～400mm，长度150～550mm。
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