CN104196651A - 一种可调同轴双开槽栓式喷注器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调同轴双开槽栓式喷注器。壳体与中心筒之间还设置有针阀；中心筒下端设置有中心筒槽孔，针阀下端设置有与中心筒相对应的针阀槽孔；中心杆和中心筒内壁形成一个通道；中心筒槽孔、针阀槽孔、中心杆和中心筒内壁形成的通道共同构成中心路喷嘴。本发明提出了一种保证推进剂良好混合、增加喷注射流的固体边界、提高燃烧效率的可调同轴双开槽栓式喷注器。

Description

一种可调同轴双开槽栓式喷注器

技术领域

本发明属于液体火箭发动机领域，涉及一种同轴栓式喷注器，尤其涉及一种可调同轴双开槽栓式喷注器，用于变推力发动机及固定推力发动机上，特别适用于变推力发动机。 

背景技术

传统的固定面积喷注器，如小孔撞击式、同轴离心式等，当推进剂流量变化时，喷注器喷注压降会发生急剧变化。资料表明采用固定面积喷注器的发动机最多可以达到2.5:1的推力变比，因此无法适用于推力变化较大的变推力发动机。 

现有的可调栓式喷注器通常包括环缝式结构与中心元件开槽结构。环缝式结构中推进剂的雾化、混合较差，效率较低。中心元件开槽结构加强了推进剂的雾化、混合效果，效率得到提高，但由于其中心路靠针阀下端面上下移动对中心元件上的槽孔进行遮挡进行调节喷注面积，发动机推力变小时，中心槽孔喷嘴被遮挡后，射流喷雾形式发生明显变化，即流量变小时中心路射流状态略差，导致推进剂的混合较差，燃烧效率有所下降。 

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种可调同轴双开槽栓式喷注器，有效的使喷注器流量大范围变化时均可实现推进剂良好的雾化和混合效果，获得较高的燃烧效率。 

本发明的技术方案是：一种可调同轴双开槽栓式喷注器，包括中心筒、设置在中心筒内部的中心杆与套装在中心筒外圈的壳体，其特殊之处在于：上述壳体与中心筒之间还设置有针阀； 

上述中心筒下端设置有中心筒槽孔，针阀下端设置有与中心筒相对应的针阀槽孔； 

上述中心杆和中心筒内壁形成一个通道； 

上述中心筒槽孔、针阀槽孔、中心杆和中心筒内壁形成的通道共 同构成中心路喷嘴； 

上述中心筒槽孔与针阀槽孔周向均布； 

上述中心筒上设置有用于限定针阀位置的限位器。 

本发明的优点是： 

1.保证推进剂良好混合。中心路喷嘴大部分在针阀上，中心筒上槽孔面积相对稍大，研究表明该喷注结构可以有效减小射流的宽度，从而保证推进剂可以进行良好的混合； 

2.增加喷注射流的固体边界。变工况遮槽时，中心路射流均由针阀“单面约束”调整为“三面约束”，即增加了喷注射流的固体边界，可以有效防止其变宽变散； 

3.提高燃烧效率。各工况遮槽时，射流状态一致性好，研究表明各工况下推进剂的雾化、混合状态较一致，从而确保各工况均获得较高的燃烧效率。 

附图说明

图1为本发明结构示意图； 

图2为本发明中心路通道结构示意图； 

图3为本发明横向截面图； 

其中1-壳体、2-针阀、3-弹簧、4-中心筒、5-压环、6-垫环、7-限位器、8-中心杆、9-槽孔、10-外圈喷嘴、11-针阀槽孔、12-中心筒槽孔。 

具体实施方式

参见图1-2，一种可调同轴双开槽栓式喷注器，包括中心筒4、设置在中心筒4内部通过螺母连接的中心杆8及环绕设置在中心筒4外圈的壳体1；中心筒4上端设置有一个法兰，法兰通过压环5与壳体1固定连接；壳体1与中心筒4之间还设置有针阀2；针阀2上端通过弹簧3、垫环6与中心筒4相连，下端锥面与壳体1内壁构成外圈喷嘴10；中心筒4与针阀2下端均设置有相对应的槽孔9，槽孔9与中心杆8和中心筒内壁形成的通道共同构成中心路通道；中心筒4与针阀2下端设置的槽孔9周向均布。 

本发明的原理是：发动机启动后，一种推进剂通过外圈通道，由外圈喷嘴进行喷注，形成沿针阀外型面流动的轴向环形液膜，另一种推进剂通过中心通道进入喷注器，经中心喷嘴喷注，形成多股辐射状射流，然后两种推进剂进行撞击、雾化、混合与燃烧。当流量变小时，针阀在下方推进剂液压力、燃烧室室压及上端弹簧的合力作用下，向下移动，同时调节外圈喷嘴与中心路喷嘴喷注面积，从而实现喷注器可调。推进剂流量由小变大时，针阀运动方向相反，外圈与中心路喷嘴变化过程与之前相反。 

如图1所示，本发明的喷注器由壳体、针阀、中心筒、中心杆、弹簧、压环等组成；中心筒上端有一个法兰，该法兰通过压环与壳体固定；中心杆上端加工有螺纹，通过螺母与中心筒相连，中心杆与中心筒内型面形成中心路通道，其下端与中心筒槽孔、针阀下端槽孔共同构成中心路喷嘴；针阀安装在壳体与中心筒之间，上端面通过弹簧、垫环与中心筒相连，下方锥面与壳体内型面构成外圈喷嘴；一种推进剂由侧向流入，通过外圈喷嘴喷注形成环形液膜，另一种推进剂通过中心筒上端流入，通过中心路喷嘴喷注形成多股径向射流柱，然后两种推进剂互相撞击、混合雾化、燃烧。 

如图1所示，本发明的中心路喷嘴由中心杆与中心筒下端面组成的槽孔1、针阀下端槽孔2两部分组成，其中槽孔1与槽孔2的数量相同，且均周向均布；槽孔2的宽度L2比槽孔1的宽度L1小，其高度H2不大于槽孔1高度H1。 

如图1所示，本发明的中心筒与针阀由定位销进行周向定位，以保证槽孔1与槽孔2周向一一对应，且宽度方向中心轴线基本一致。定位销的周向位置可以根据具体结构进行选择。定位销的轴向截面为圆型，中心筒上有一个与其直径相同的盲孔，针阀上端有一个宽度与其直径相同的槽，由此进行周向定位。 

针阀在下端推进剂液压力、燃烧室室压及上端弹簧的合力作用下，随流量变化可以上下移动，以同时调节外圈喷嘴与中心路喷嘴喷注面积，保证两路推进剂喷注状态基本不变，从而实现喷注器可调。 当流量变小时，针阀在下方推进剂液压力、燃烧室室压及上端弹簧的合力作用下，向下移动，同时调节外圈喷嘴与中心路喷嘴喷注面积，从而实现喷注器可调。推进剂流量由小变大时，针阀运动方向相反，外圈喷嘴中心路喷嘴变化过程与之前相反。 

Claims (3)

1.一种可调同轴双开槽栓式喷注器，包括中心筒、设置在中心筒内部的中心杆与套装在中心筒外圈的壳体，其特征在于：所述壳体与中心筒之间还设置有针阀；

所述中心筒下端设置有中心筒槽孔，针阀下端设置有与中心筒相对应的针阀槽孔；

所述中心杆和中心筒内壁形成一个通道；

所述中心筒槽孔、针阀槽孔、中心杆和中心筒内壁形成的通道共同构成中心路喷嘴。

2.根据权利要求1所述的可调同轴双开槽栓式喷注器，其特征在于：所述中心筒槽孔与针阀槽孔周向均布。

3.根据权利要求2所述的可调同轴双开槽栓式喷注器，其特征在于：所述中心筒上设置有用于限定针阀位置的限位器。