CN105508111A - 一种提高喷嘴喷注均匀性的装置 - Google Patents

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王仙
丁兆波
张晋博
赵世红
许晓勇
田原
刘红珍
姬威信
潘刚
于槟恺
王召
刘中祥
陶瑞峰
郑孟伟
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for

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Abstract

本发明提供一种提高喷嘴喷注均匀性的装置，其包括相连接的氧化剂喷嘴和燃料喷嘴，氧化剂喷嘴和燃料喷嘴构成一个双组元喷注单元；其中，氧化剂喷嘴的入口处内嵌氧化剂喷嘴入口节流孔，氧化剂喷嘴的出口设置于燃料喷嘴的内部；所述的燃料喷嘴径向设置若干排径向进口孔，燃料喷嘴轴向也设置若干排小孔，燃料喷嘴的下端设置环形凹腔；工作时氧化剂从氧化剂喷嘴的入口进入氧化剂喷嘴入口节流孔，燃料从燃料喷嘴的径向进口孔进入后经过初次均流，经过环形凹腔进行二次均流，最终从燃料喷嘴出口处喷出，可以获得沿周向高度均匀的分布。本发明提高了燃料的喷注均匀性，增强了燃料和氧化剂间的掺混和燃烧效果，进而提高推力室燃烧效率。

Description

一种提高喷嘴喷注均匀性的装置
技术领域
本发明涉及一种可用于航空航天或民用的燃烧技术领域的喷注单元，具体涉及一种提高喷嘴喷注均匀性的装置。
背景技术
喷嘴装置广泛应用于航空航天或民用的燃烧技术领域，喷嘴装置一般由若干个喷注单元组成。现有双组元喷注单元中的燃料喷嘴通常为追求加工方便，结构设计上尽可能简单，对径向进口孔的设计要求比较宽松，只起到分流的作用，通常只有两排孔，每排四个孔左右，且喷射燃料的腔体为直筒的环形腔体，这种结构从根本上限制了燃料的喷注均匀性，使燃料和氧化剂的掺混效果不理想，从而进一步影响燃烧效率，间接导致燃烧室内壁的不均匀热流分布、使内壁寿命降低。此外现有的燃料喷嘴出口通常采用翻边铆接的固定方式，不易于燃料和氧化剂喷嘴的同轴度保证，不利于喷注均匀性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决双组元喷注单元中燃料喷注不均匀的问题，提供一种新型的提高燃料喷注均匀性的喷嘴装置，从结构设计上使燃料的喷注更加均匀，燃料与氧化剂掺混更加充分。
实现本发明目的的技术方案如下：一种提高喷嘴喷注均匀性的装置，其包括相连接的氧化剂喷嘴和燃料喷嘴，氧化剂喷嘴和燃料喷嘴构成一个双组元喷注单元；其中，氧化剂喷嘴的入口处内嵌氧化剂喷嘴入口节流孔，氧化剂喷嘴的出口设置于燃料喷嘴的内部；所述的燃料喷嘴径向设置若干排径向进口孔，燃料喷嘴轴向也设置若干排小孔，燃料喷嘴的下端设置环形凹腔；工作时氧化剂从氧化剂喷嘴的入口进入氧化剂喷嘴入口节流孔，燃料从燃料喷嘴的径向进口孔进入后经过初次均流，经过环形凹腔进行二次均流，最终从燃料喷嘴出口处喷出，可以获得沿周向高度均匀的分布。
如上所述的一种提高喷嘴喷注均匀性的装置，其所述的燃料喷嘴外壁与燃烧室侧隔墙通过燃料喷嘴出口固定螺母连接。
如上所述的一种提高喷嘴喷注均匀性的装置，其所述的氧化剂喷嘴和燃料喷嘴之间通过钎焊连接。
如上所述的一种提高喷嘴喷注均匀性的装置，其所述的氧化剂喷嘴和氧化剂腔/燃料腔隔墙之间通过钎焊连接。
本发明的效果在于：本发明所述的一种提高喷嘴喷注均匀性的装置，其通过燃料喷嘴密集径向进口孔设计，大大改善了燃料的周向初始分布均匀性；通过燃料喷嘴的环形凹腔设计，进一步改善了燃料的周向二次分布均匀性；通过密集径向进口孔+环形凹腔的组合设计，提高了燃料的喷注均匀性，增强了燃料和氧化剂间的掺混和燃烧效果，进而提高推力室燃烧效率，同时还能改善身部室壁的不均匀热流分布、提高内壁寿命；通过燃料喷嘴的出口螺母固定方式，提高了燃料和氧化剂喷嘴的同轴度，有利于喷注均匀性；通过密集径向进口孔+环形凹腔的组合设计，可以缩短燃料喷嘴的节流长度，尽可能减小燃料喷嘴的流阻。本发明已应用在大推力液体火箭发动机推力室喷注器上，经过数十次的热试验考核验证，技术可行，燃烧效率增加效果明显。
附图说明
图1为本发明所述的一种提高喷嘴喷注均匀性的装置结构示意图。
图2为本发明所述的燃料喷嘴结构示意图。
图中：1.氧化剂喷嘴；2.燃料喷嘴；3.燃烧室侧隔墙；4.氧化剂腔/燃料腔隔墙；5.氧化剂喷嘴入口节流孔；6.燃料喷嘴出口固定螺母；7.径向进口孔；8.环形凹腔；9.燃料喷嘴出口。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明所述的一种提高喷嘴喷注均匀性的装置结构作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的一种提高喷嘴喷注均匀性的装置，其包括相连接的氧化剂喷嘴1和燃料喷嘴2，氧化剂喷嘴1和燃料喷嘴2构成一个双组元喷注单元，氧化剂喷嘴1和燃料喷嘴2之间通过钎焊连接。其中，氧化剂喷嘴1的入口处内嵌氧化剂喷嘴入口节流孔5，氧化剂喷嘴1的出口设置于燃料喷嘴2的内部；
所述的燃料喷嘴2径向设置若干排径向进口孔7，燃料喷嘴2轴向也设置若干排小孔，燃料喷嘴2的下端设置环形凹腔8；
工作时氧化剂从氧化剂喷嘴1的入口进入氧化剂喷嘴入口节流孔5，燃料从燃料喷嘴2的径向进口孔7进入后经过初次均流，经过环形凹腔8进行二次均流，最终从燃料喷嘴出口9处喷出，可以获得沿周向高度均匀的分布。
所述的燃料喷嘴2外壁与燃烧室侧隔墙3通过燃料喷嘴出口固定螺母6连接。氧化剂喷嘴1和氧化剂腔/燃料腔隔墙4之间通过钎焊连接。
本发明在燃料喷嘴的轴向及径向同时增加小孔的数量，并在下端采用凹腔的结构形式，并在燃料喷嘴的出口采用螺母固定方式，提高了燃料和氧化剂喷嘴的同轴度，使得喷注更加均匀，掺混更加充分，增强了燃料与氧化剂的雾化和混合，更有利于火焰的扩散燃烧。
本发明径向进口孔+环形凹腔+出口固定螺母的组合设计，使得燃料在这种装置中分布更加均匀，使之后与氧化剂的雾化和混合更加充分，更有利于火焰的扩散燃烧。

Claims (4)

1.一种提高喷嘴喷注均匀性的装置，其特征在于：该装置包括相连接的氧化剂喷嘴(1)和燃料喷嘴(2)，氧化剂喷嘴(1)和燃料喷嘴(2)构成一个双组元喷注单元；其中，氧化剂喷嘴(1)的入口处内嵌氧化剂喷嘴入口节流孔(5)，氧化剂喷嘴(1)的出口设置于燃料喷嘴(2)的内部；
所述的燃料喷嘴(2)径向设置若干排径向进口孔(7)，燃料喷嘴(2)轴向也设置若干排小孔，燃料喷嘴(2)的下端设置环形凹腔(8)；
工作时氧化剂从氧化剂喷嘴(1)的入口进入氧化剂喷嘴入口节流孔(5)，燃料从燃料喷嘴(2)的径向进口孔(7)进入后经过初次均流，经过环形凹腔(8)进行二次均流，最终从燃料喷嘴出口(9)处喷出，可以获得沿周向高度均匀的分布。
2.根据权利要求1所述的一种提高喷嘴喷注均匀性的装置，其特征在于：所述的燃料喷嘴(2)外壁与燃烧室侧隔墙(3)通过燃料喷嘴出口固定螺母(6)连接。
3.根据权利要求1所述的一种提高喷嘴喷注均匀性的装置，其特征在于：所述的氧化剂喷嘴(1)和燃料喷嘴(2)之间通过钎焊连接。
4.根据权利要求1所述的一种提高喷嘴喷注均匀性的装置，其特征在于：所述的氧化剂喷嘴(1)和氧化剂腔/燃料腔隔墙(4)之间通过钎焊连接。
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