CN106089492A - 一种喷注器性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷注器性能测试装置，包括进水集合器(1)、多个进水管路(2)、上盖(3)、进水腔(4)、下盖(5)及集液器(6)，多个进水管路的入口分别与进水集合器的出口连接，多个进水管路的出口分别通向进水腔；进水腔(4)环绕喷注器下端的主燃料路入口设置，上盖和进水腔配合将水引入主燃料路入口；集液器(6)位于喷注器出口腔，用于收集主燃料路流量；下盖位于进水腔的下方和进水腔配合实现冷却路流量收集测量。本发明通过装置结构设计保证水按要求流道进出，保证流道流量，使试验顺利进行，得到产品试验数据，为型号研制提供依据，从而提高发动机的介质雾化效果、燃烧稳定性。

Description

一种喷注器性能测试装置

技术领域

本发明涉及一种喷注器性能测试装置，该装置应用在推力室的喷注器液流试验中。

背景技术

在推力室研制过程中，需要对燃烧组件喷注器进行水试，得到其性能参数并验证产品设计是否满足技术要求。液试需测量喷注器主燃料路在额定流量下的喷嘴压降、总压降和冷却环带流量；观察冷却环带路在给定小流量下切向孔是否堵塞、射流是否均匀。现有对喷注器的性能缺乏与之相配的专用液试装置。

发明内容

为了满足燃烧组件喷注器的水试要求，本发明提供一种喷注器性能测试装置。

本发明的技术解决方案是：

本发明所提供的一种喷注器性能测试装置，适用于主燃料路流量的测量，其特殊之处在于：包括进水集合器1、多个进水管路2、上盖3、进水腔4、下盖5及集液器6，所述多个进水管路的入口分别与进水集合器的出口连接，所述多个进水管路的出口分别通向进水腔；

所述进水腔4环绕喷注器下端的燃料路入口设置；

所述上盖和进水腔配合将水引入燃料路入口；

所述集液器6位于喷注器出口腔，用于收集主燃料路流量；

所述下盖位于进水腔的下方和进水腔配合实现冷却路流量收集测量。

以上为本发明的基本结构，基于该基本结构，本发明还进一步作出以下优化限定：

上述进水腔4包括腔体43、固定于腔体上方的顶盖41及腔体下方的底盖42，

所述顶盖41的中心设置有第一通孔411，所述第一通孔411的孔径与喷注器壳体外侧靠近下端的凸台71的外径轴孔配合，所述顶盖上还圆周设置有多个通向进水腔腔体的第一流体过孔413，所述第一流体过孔的数量与进水管路的数量相同；

所述底盖42的中心设置有第二通孔421，所述第二通孔421的孔径大于喷注器下端72的内径，所述底盖伸出腔体的部分圆周设置有多个螺纹孔423；

所述上盖3设置在进水腔顶盖41的上方与进水腔的顶盖固连，依靠喷注器靠近下端的凸台71的上表面定位，所述上盖3包括上板31和夹紧块32，所述上板3为两半式结构，上板3的两半式结构之间通过夹紧块32紧固成一个整体，所述上板3的中心设置有第三通孔33，所述第三通孔用于与喷注器壳体配合；所述上盖3正对进水腔顶盖41上的第一流体过孔处设置有第二流体过孔35，所述第二流体过孔内置有通向第一流体过孔的焊接直通接头34；所述焊接直通接头34与进水管路2连接；

所述下盖5设置在进水腔底盖42的下方，与进水腔底盖42固定连接，所述下盖5的中心设置有与喷注器集液器外径相配合的第四通孔51，所述下盖5上有与进水腔底盖42上的第二通孔相通的冷却环带出口52及冷却环带腔压力侧口53。

上述进水腔的顶盖41与喷注器壳体外侧靠近下端的凸台71之间设置有第一密封结构412；所述进水腔的底盖42与喷注器的下端72端面接触的部分设置有第二密封槽422；所述下盖5与进水腔底盖42的接触面还设置有第三密封结构54。

上述第一密封结构、第二密封结构及第三密封结构均为密封圈密封结构。

上述进水腔的腔体43及顶盖41为一体式结构，且顶盖与腔体同轴设置，顶盖的直径大于腔体的直径。

本发明还提供了一种喷注器性能测试装置，适用于环带冷却路液试，其特殊之处在于：包括进水集合器1、多个进水管路2、上盖3、进水腔4、定位下盖8及集液器6，所述多个进水管路的入口分别与进水集合器的出口连接，所述多个进水管路的出口分别通向进水腔；

所述进水腔4环绕喷注器下端的燃料路入口设置，

所述上盖和进水腔配合将水引入燃料路入口；

所述集液器6位于喷注器出口腔，用于收集主燃料路流量；

所述定位下盖8设置在集液器的出口处，与进水腔底盖配合以观察切向孔射流分布情况。

上述进水腔4包括腔体43、固定于腔体上方的顶盖41及位于腔体下方的底盖42，

所述顶盖的中心设置有第一通孔411，所述第一通孔411的孔径与喷注器靠近下端的凸台71的外径轴孔配合，所述顶盖上还圆周设置有多个通向进水腔腔体的第一流体过孔413，所述第一流体过孔的数量与进水管路的数量相同；

所述底盖42的中心设置有第二通孔421，所述第二通孔421的孔径大于喷注器下端72的内径，所述底盖伸出腔体的部分圆周设置有多个螺纹孔；

所述上盖3设置在进水腔顶盖41的上方与进水腔的顶盖固连，依靠喷注器靠近下端的凸台71的上表面定位，所述上盖3包括上板31和夹紧块32，所述上板3为两半式结构，上板3的两半式结构之间通过夹紧块32紧固成一个整体，所述上板3的中心设置有第三通孔33，所述第三通孔用于与喷注器本体配合；所述上盖3正对进水腔顶盖41上的第一流体过孔处设置有第二流体过孔，所述第二流体过孔内置有通向第一流体过孔的焊接直通接头34；所述焊接直通接头34与进水管路2连接；

所述定位下盖8包括底盘81，所述底盘81的中心设置有封堵集液器出口的定位堵头82、支撑进水腔底盖的支撑管82，所述定位下盖与进水腔底盖之间通过螺栓固定。

上述进水腔的顶盖41与喷注器壳体外侧靠近下端的凸台71之间设置有第一密封结构412；所述进水腔的底盖42与喷注器的下端72端面接触的部分设置有第二密封槽422。

上述第一密封结构及第二密封结构均为密封圈密封结构。

上述进水腔的腔体43及顶盖41为一体式结构，且顶盖与腔体同轴设置，顶盖的直径大于腔体的直径。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

1、本发明喷注器性能测试装置，将喷注器固定装夹在试验台上，将试验系统水通过性能测试装置引入喷注器燃料路入口以模拟喷注器实际工作状态，通过性能测试装置的结构设计保证水按要求流道进出，保证流道流量，使试验顺利进行，得到产品性能试验数据，为型号研制提供依据，从而提高发动机的介质雾化效果、燃烧稳定性；同时验证产品结构设计是否满足要求。

2、本发明结构合理，测量精度高，满足产品液试测量要求，使用效果好。

附图说明

图1为喷注器结构简图；

图2a为主燃料路液试装置俯视图；

图2b为图2a的A-A视图；

图2c为图2b的I处放大图；

图3a为上盖俯视图；

图3b为图3a的A-A视图；

图4a为进水腔俯视图；

图4b为图4a的A-A视图；

图5a为下盖俯视图；

图5b为下盖剖视图；

图6为冷却路液试装置；

图7a为定位下盖俯视图；

图7b为定位下盖剖视图。

其中附图标记为：1-进水集合器，2-进水管路，3-上盖，31-上板，32-夹紧块，33-第三通孔，34-焊接直通接头，35-第二流体过孔，36-螺纹紧固件，4-进水腔，41-顶盖，411-第一通孔，412-第一密封结构，413-第一流体过孔，42-底盖，421-第二通孔，422-第二密封结构，423-螺纹孔，43-腔体，5-下盖，51-第四通孔，52-冷却环带出口，53-冷却环带腔压力侧口，54-第三密封结构，6-集液器，7-喷注器，71-凸台，72-下端面，73-喷嘴，74-内底，75-螺旋槽，76-切向孔，77-燃料路入口，78-主燃料路环腔压力侧口，79-喷嘴钎焊安装孔，9-冷却路，8-定位下盖，81-底盘，82-定位堵头、83支撑管，10-主燃料路，11-喷注器顶盖、12-F4密封垫。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施对本发明作进一步详细说明。

图1所示为本发明的喷注器的结构简图，喷注器包括壳体、多个喷嘴73及内底74，多个喷嘴73位于壳体中部，将喷注器分为上下两部分，上部为主燃料路环腔，下部为主燃料路出口腔，下端靠近底端的外周设置有多个燃料路入口77，内底74的外周设置有从内底底部通向顶部的螺旋槽75，内底的底部设置有多个冷却路切向孔，内底镶嵌于下端壳体内壁。从燃料路入口进入的液体分为主燃料路和冷却路，主燃 料路从螺旋槽进入主燃料环腔，然后通过喷嘴进入主燃料路出口腔；冷却路从内底下方切向孔喷出进入冷却环带。

主燃料路液试装置结构图见附图2-5，该装置由进水集合器1、进水管路2、上盖3、进水腔4、下盖5及集液器6组成。进水集合器将试验总流量引入装置；进水管路2从周向分四路给产品进水腔4通水，保证水均匀进入产品；上盖3和进水腔4配合将水准确引入产品沿周向均布的60个φ6.5mm的燃料路入口77，下盖5和进水腔4配合实现冷却路流量收集测量。

进水腔4与产品之间设计轴向第一密封结构412和端面第二密封结构422保证进到进水腔4的水全部进入燃料路入口77，同时端面密封防止从切向孔76流出的水返流入进水腔4。集液器6设计轴向密封防止进入主燃料路的水从集液器和产品轴向缝隙渗漏到冷却路，同时也保护加工成本高、工艺复杂、精贵、铜质产品内底表面不划伤。在集液器上端设计F4保护垫也是防止集液器直接接触内底内表面划伤产品。在喷注器上端设置有顶盖11，喷注器上端断面和顶盖间设计F4密封垫12，防止进入主燃料路的水从产品上端外漏。在进水腔与下盖之间设计端面密封保证从切向孔流出的水全部从冷却环带流量出口流出，以保证冷却环带路流量和压力测量准确。

环带冷却路液试装置结构图见附图6，该装置由支架(未示出)进水集合器1、进水管路2、上盖3、进水腔4、定位下盖8组成。进水集合器、进水管路、上盖和进水腔功能与结构同主燃料路液试装置。如图7a-7b，定位下盖和进水腔底盖配合实现观察切向孔射流分布情况。进入产品的水只能从冷却环带沿周向均布的36个φ0.9mm的切向孔流出。支架将产品支撑固定在离水池700mm的高度，便于观察切向孔射流分布情况；定位堵盖封堵集液器出口，确保燃料主路出口不漏水进入冷却路的水全部从内底下端的切向孔流出，满足了试验要求。

上盖结构图见附图3a-3b，由上板和夹紧块组成。根据产品外形尺寸，利用产品下端台阶配合进水腔结构设计，考虑强度上板选厚20mm，外径设计φ520mm根据进水腔的进水口同心圆尺寸等综合考虑。在直径φ335mm圆上均布设计4个φ50mm的通孔，以便进水腔的通径φ20mm进水接管嘴能伸出与进水管路对接。设计1个φ25mm的通孔使进水腔上的入口压力测嘴能伸出与测试软管对接。直径φ435mm圆上设计8个φ21mm的通孔是为固定上盖和进水腔。考虑承压强度，设计两个80×53×35的夹 紧块，焊接在图示位置，及上板中间设计φ208mm通孔，均为利用产品下端台阶上端面固定进水腔高度。上盖按图加工焊接完成沿B-B线对称切开，装夹时通过2个M20的螺栓螺母就可将上盖安装在附图1、2所示位置。

进水腔结构图见附图4a-4b，由腔体和底盖组成。外径设计φ475mm、16个φ21mm连接螺栓孔均在同心圆φ435mm上，与上盖下盖一致，方便连接。腔体和底盖在φ398mm圆周上均设计8个80宽槽，腔体和底盖焊接时槽沿圆周互错22.5°保证进水腔的底盖与装置下盖连接8个螺栓螺母、上盖和进水腔连接8个螺栓螺母互不干扰，腔体外径内缩为φ388mm也是此理。腔体上端内径φ252mm及与产品密封0形圈槽径依产品外径尺寸φ251.5mm设计，底盖设计内径φ194mm，利于切向孔水流出，0形圈槽尺寸设计依据产品下端内外径φ190mm和φ220mm，确保进水腔不漏水。

下盖结构图见附图5a-5b，下盖与进水腔底盖、集液器、产品形成冷却路流量收集腔如附图2。从通径15接管嘴流出的水经测量可得到冷却路流量。通径4接管嘴可测得冷却环带环腔压力。下盖设计内径与集液器外径配合，限制集液器下行高度。

Claims (10)

1.一种喷注器性能测试装置，其特征在于：包括进水集合器(1)、多个进水管路(2)、上盖(3)、进水腔(4)、下盖(5)及集液器(6)，所述多个进水管路的入口分别与进水集合器的出口连接，所述多个进水管路的出口分别通向进水腔；

所述进水腔(4)环绕喷注器下端的燃料路入口设置；

所述上盖(3)和进水腔配合将水引入燃料路入口；

所述集液器(6)位于喷注器出口腔，用于收集主燃料路流量；

所述下盖(5)位于进水腔(4)的下方和进水腔(4)配合实现冷却路流量收集测量。

2.根据权利要求1所述的喷注器性能测试装置，其特征在于：

所述进水腔(4)包括腔体(43)、固定于腔体上方的顶盖(41)及腔体(43)下方的底盖(42)，

所述顶盖(41)的中心设置有第一通孔(411)，所述第一通孔(411)的孔径与喷注器壳体外侧靠近下端的凸台(71)的外径轴孔配合，所述顶盖上还圆周设置有多个通向进水腔腔体的第一流体过孔(413)，所述第一流体过孔(413)的数量与进水管路的数量相同；

所述底盖(42)的中心设置有第二通孔(421)，所述第二通孔(421)的孔径大于喷注器下端(72)的内径，所述底盖伸出腔体的部分圆周设置有多个螺栓安装孔(423)；

所述上盖(3)设置在进水腔顶盖(41)的上方与进水腔的顶盖固连，依靠喷注器靠近下端的凸台(71)的上表面定位，所述上盖(3)包括上板(31)和夹紧块(32)，所述上板(3)为两半式结构，上板(3)的两半式结构之间通过夹紧块(32)紧固成一个整体，所述上板(3)的中心设置有第三通孔(33)，所述第三通孔用于与喷注器壳体配合；所述上盖(3)正对进水腔顶盖(41)上的第一流体过孔处设置有第二流体过孔(35)，所述第二流体过孔内置有通向第一流体过孔的焊接直通接头(34)；所述焊接直通接头(34)与进水管路(2)连接；

所述下盖(5)设置在进水腔底盖(42)的下方，与进水腔底盖(42)固定连接，所述下盖(5)的中心设置有与喷注器集液器外径相配合的第四通孔(51)，所述下盖(5)上有与进水腔底盖(42)上的第二通孔相通的冷却环带出口(52)及冷却环带腔压力侧口(53)。

3.根据权利要求2所述的喷注器性能测试装置，其特征在于：所述进水腔的顶盖(41)与喷注器壳体外侧靠近下端的凸台(71)之间设置有第一密封结构(412)；所述进水腔的底盖(42)与喷注器的下端(72)端面接触的部分设置有第二密封槽(422)；所述下盖(5)与进水腔底盖(42)的接触面还设置有第三密封结构54。

4.根据权利要求3所述的喷注器性能测试装置，其特征在于：所述第一密封结构、第二密封结构及第三密封结构均为密封圈密封结构。

5.根据权利要求2或3或4所述的喷注器性能测试装置，其特征在于：所述进水腔的腔体(43)及顶盖(41)为一体式结构，且顶盖与腔体同轴设置，顶盖的直径大于腔体的直径。

6.一种喷注器性能测试装置，其特征在于：包括进水集合器(1)、多个进水管路(2)、上盖(3)、进水腔(4)、定位下盖(8)及集液器(6)，所述多个进水管路的入口分别与进水集合器的出口连接，所述多个进水管路的出口分别通向进水腔；

所述进水腔(4)环绕喷注器下端的燃料路入口设置，

所述上盖和进水腔配合将水引入燃料路入口；

所述集液器(6)位于喷注器出口腔，用于收集主燃料路流量；

所述定位下盖(8)设置在集液器的出口处，与进水腔底盖配合以观察切向孔射流分布情况。

7.根据权利要求6所述的喷注器性能测试装置，其特征在于：

所述进水腔(4)包括腔体(43)、固定于腔体上方的顶盖(41)及腔体(43)下方的底盖(42)，

所述顶盖(41)的中心设置有第一通孔(411)，所述第一通孔(411)的孔径与喷注器壳体外侧靠近下端的凸台(71)的外径轴孔配合，所述顶盖上还圆周设置有多个通向进水腔腔体的第一流体过孔(413)，所述第一流体过孔(413)的数量与进水管路的数量相同；

所述底盖(42)的中心设置有第二通孔(421)，所述第二通孔(421)的孔径大于喷注器下端(72)的内径，所述底盖伸出腔体的部分圆周设置有多个螺栓安装孔(423)；

所述上盖(3)设置在进水腔顶盖(41)的上方与进水腔的顶盖固连，依靠喷注器靠近下端的凸台(71)的上表面定位，所述上盖(3)包括上板(31)和夹紧块(32)，所述上板(3)为两半式结构，上板(3)的两半式结构之间通过夹紧块(32)紧固成一个整体，所述上板(3)的中心设置有第三通孔(33)，所述第三通孔用于与喷注器壳体配合；所述上盖(3)正对进水腔顶盖(41)上的第一流体过孔处设置有第二流体过孔(35)，所述第二流体过孔内置有通向第一流体过孔的焊接直通接头(34)；所述焊接直通接头(34)与进水管路(2)连接；

所述定位下盖(8)包括底盘(81)，所述底盘(81)的中心设置有封堵集液器出口的定位堵头(82)、支撑进水腔底盖的支撑管(83)，所述定位下盖与进水腔底盖之间通过螺栓固定。

8.根据权利要求7所述的喷注器性能测试装置，其特征在于：所述进水腔的顶盖(41)与喷注器壳体外侧靠近下端的凸台(71)之间设置有第一密封结构(412)；所述进水腔的底盖(42)与喷注器的下端(72)端面接触的部分设置有第二密封槽(422)。

9.根据权利要求8所述的喷注器性能测试装置，其特征在于：所述第一密封结构及第二密封结构均为密封圈密封结构。

10.根据权利要求7或8或9所述的喷注器性能测试装置，其特征在于：所述进水腔的腔体(43)及顶盖(41)为一体式结构，且顶盖与腔体同轴设置，顶盖的直径大于腔体的直径。