CN106246412B - 一种喷注器边区冷却剂流量调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷注器边区冷却剂流量调节装置，主要包括中心筒、设置于中心筒外部的喷注器壳体、安装于中心筒内部的活动调节杆和安装在中心筒一个端部的堵冒，调节杆上设置有防松垫和防松螺母，中心筒分别与壳体端部、堵冒端部之间分别设置有密封垫片。中心筒与壳体之间形成环缝状的外圈冷却剂通道，中心筒与活动调节杆端部之间形成冷却剂流量调节区，中心筒侧壁上开有数个通入冷却剂的通孔。根据试验要求，通过调节活动调节杆行程的变化可调节边区冷却剂的流量。本发明结构合理，制作简单，操作方便，成本较低，能够满足喷注器边区流量调节的试验要求。

Description

一种喷注器边区冷却剂流量调节装置

技术领域

本发明属于机械领域，涉及一种喷注器的边区推进剂冷却流量调节结构。

背景技术

边区液膜冷却是一种有效的主动式热防护方法，广泛用于液体火箭发动机推力室的冷却。由于液膜冷却是以降低推进剂部分比冲为代价，所以液膜冷却系统设计的基本要求是用尽可能少的冷却剂实现最佳的冷却效果。在推力室研制中有必要通过地面点火试验来考察液膜冷却液量变化对比冲性能和冷却效果的影响。传统方法是设计多个不同边区分流孔大小的喷注器进行地面试验，该方法成本过高，不符合当前液体火箭发动机研制趋势。

边区冷却剂流量调节是通过改变进入边区集液腔的流通面积来实现的。以往多设计不同孔径大小的孔板及其固定装置来实现流入边区分配孔的冷却剂流量调节，该方法虽然能够满足试验流量调节要求，但是结构复杂，需要加工的零件数量较多，且对喷注器内部结构尺寸限制过多，另外试验需要反复拆装、更换孔板，操作繁杂，试验时间成本较高，且安全性较差。

因此，需要开发一种新型的喷注器边区冷却剂流量调节装置，要求其结构简单，安装方便，安全可靠，成本低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种喷注器边区冷却剂流量调节装置，设计中心筒和活动调节杆，能简单有效调节边区冷却剂流量，本发明装置解决了液体火箭发动机推力室地面试验喷注器边区冷却剂流量调节问题，并能有效降低喷注器研制成本。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种喷注器边区冷却剂流量调节装置，其包括中心筒、喷注器壳体、活动调节杆、防松垫片、防松螺母、第一密封垫片、第二密封垫片、堵冒，其中，

所述中心筒呈类管状，其一段的外壁设置有螺纹和法兰面，其另一段的外壁上开设有通孔，

所述喷注器壳体设置在中心筒外壁上，且喷注器壳体端部抵接中心筒外壁的法兰面一侧，所述第一密封垫片安装在喷注器壳体端部与中心筒外壁的法兰面一侧间，开设有通孔的一段中心筒外壁与喷注器壳体的内壁间形成环缝状的通道，

所述堵冒安装在中心筒外壁上，且堵冒的端部抵接中心筒外壁的法兰面的另一侧，在中心筒外壁的法兰面的另一侧和堵冒端部间安装有第二密封垫片，

所述活动调节杆设设置在中心筒的腔内，活动调节杆的一端部与中心筒开设有通孔的一段的内壁形成流量调节区，活动调节杆的另一端部伸出中心筒外，在该伸出中心筒外的活动调节杆端部处安装有防松垫片和防松螺母。

进一步的，所述中心筒侧壁的通孔为圆孔或者键孔，所述圆孔和所述键孔言圆周均匀排列。

进一步的，所述键孔数量为3～8个，所有键孔面积之和为边区分配孔面积的60％～100％。

进一步的，所述圆孔数量为12～36个，所述圆孔呈多个环列分布，每个环列中的圆孔沿圆周均匀排列，所有圆孔面积之和取边区分配孔面积的60％～100％。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明的一种喷注器边区冷却剂流量调节装置主要包括中心筒、设置于中心筒外部的喷注器壳体、安装于中心筒内部的活动调节杆和安装在中心筒一个端部的堵冒，调节杆上设置有防松垫和防松螺母，中心筒分别与壳体端部、堵冒端部之间分别设置有密封垫片。中心筒与壳体之间形成环缝状的外圈冷却剂通道，中心筒与活动调节杆端部之间形成冷却剂流量调节区，中心筒侧壁上开有数个通入冷却剂的通孔。根据试验要求，通过调节活动调节杆行程的变化可调节边区冷却剂的流量。本发明结构合理，制作简单，操作方便，成本较低，能够满足喷注器边区流量调节的试验要求。

附图说明

图1为本发明一种喷注器边区冷却剂流量调节装置结构示意图；

图2(a)为本发明实施例中活动调节筒(侧壁开键孔)结构示意图；

图2(b)为图2(a)中A-A面的剖视图；

图2(c)为图2(a)中活动调节筒的俯视图；

图3(a)为本发明实施例中活动调节筒(侧壁开圆孔)结构示意图；

图3(b)为图3(a)活动调节筒的俯视图；

图3(c)图3(a)中A-A面的剖视图；

图3(d)图3(a)中B-B面的剖视图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-中心筒、2-喷注器壳体、3-活动调节杆、4-防松垫片、5-防松螺母、6-第一-密封垫片、7-第二密封垫片、8-堵冒。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明是一种喷注器边区冷却剂流量调节装置，本发明通过改变进入边区集液腔的流通面积来实现边区冷却剂流量调节。其包括中心筒1、喷注器壳体2、活动调节杆3、防松垫片4、防松螺母5、第一密封垫片6、第二密封垫片7、堵冒8。喷注器壳体2采用增材制造技术(3D打印)生产，其他零部件采用传统机械加工方法生产。中心筒1与喷注器壳体2的内腔通过螺纹连接固定并设置有密封垫片Ⅰ6；喷注器壳体内开有环形槽与边区喷注流道相通；中心筒1内部设置有通过螺纹连接可实现行程调节的活动调节杆3，活动调节杆上设置有防松垫4和防松螺母5；堵冒8通过螺纹连接安装于中心筒上，并将防松垫4和防松螺母5套在内部，所述堵冒内直径大于防松垫和防松螺母的最大外直径。

图1为本发明一种喷注器边区冷却剂流量调节装置结构示意图，由图可知，中心筒1通过螺纹连接固定至喷注器壳体2内并安装第一密封垫片6，中心筒1与喷注器壳体2形成了环缝状的冷却剂通道(环缝长度L0)；中心筒1内部安装有通过螺纹连接可实现手动行程调节的活动调节杆3，活动调节杆3端面与中心筒1内腔形成冷却剂流量调节区，中心筒1前端(位于流量调节区)侧壁开有通孔，该通孔可以为圆孔、键孔或其他形式通孔，该通孔即为分配孔。

图2是活动调节筒(侧壁开键孔)结构示意图，键孔数量为3～8个，所有键孔沿周向均匀排列，键孔长度L1≤L0，所有键孔面积之和取边区分配孔面积的60％～100％。这样的设计，可以保证边区冷却剂流量符合预期设计。

图3是活动调节筒(侧壁开圆孔)结构示意图，圆孔数量为12～36个，均匀排列在侧壁上，小孔轴向包络长度尺寸L2≤L0，所有圆孔面积之和取边区分配孔面积的60％～100％。

所述边区分配孔设置在喷注器壳体上，并与中心筒上的通孔相对设置。

本发明中，活动调节筒即为中心筒。

本发明的工作过程为：

调整活动调节杆3的行程可改变中心筒1侧壁通孔的流通面积，活动调节杆3调节好后，调节杆上设置有防松垫和防松螺母，用于防止活动调节杆松动或者滑动，避免影响流量调节的精确性。从分配孔流入的冷却剂通过中心筒侧壁通孔进入边区集液腔，最后流向外圈流道从喷注小孔喷射到推力室壁面形成薄膜，薄膜将中心高温燃气与壁面隔开。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种喷注器边区冷却剂流量调节装置，其特征在于，其包括中心筒(1)、喷注器壳体(2)、活动调节杆(3)、防松垫片(4)、防松螺母(5)、第一密封垫片(6)、第二密封垫片(7)、堵冒(8)，其中，

所述中心筒(1)呈类管状，其一段的外壁设置有螺纹和法兰面，其另一段的外壁上开设有通孔，

所述喷注器壳体(2)设置在中心筒(1)外壁上，且喷注器壳体(2)端部抵接中心筒(1)外壁的法兰面一侧，所述第一密封垫片(6)安装在喷注器壳体(2)端部与中心筒(1)外壁的法兰面一侧间，开设有通孔的一段中心筒外壁与喷注器壳体(2)的内壁间形成环缝状的通道，

所述堵冒(8)安装在中心筒(1)外壁上，且堵冒(8)的端部抵接中心筒(1)外壁的法兰面的另一侧，在中心筒(1)外壁的法兰面的另一侧和堵冒(8)端部间安装有第二密封垫片(7)，

所述活动调节杆(3)设置在中心筒的腔内，活动调节杆(3)的一端部与中心筒开设有通孔的一段的内壁形成流量调节区，活动调节杆(3)的另一端部伸出中心筒(1)外，在该伸出中心筒(1)外的活动调节杆(3)端部处安装有防松垫片(4)和防松螺母(5)。

2.如权利要求1所述的一种喷注器边区冷却剂流量调节装置，其特征在于，所述中心筒侧壁的通孔为圆孔或者键孔，所述圆孔和所述键孔沿圆周均匀排列。

3.如权利要求2所述的一种喷注器边区冷却剂流量调节装置，其特征在于，所述键孔数量为3～8个，所有键孔面积之和为边区分配孔面积的60％～100％。

4.如权利要求3所述的一种喷注器边区冷却剂流量调节装置，其特征在于，所述圆孔数量为12～36个，所述圆孔呈多个环列分布，每个环列中的圆孔沿圆周均匀排列，所有圆孔面积之和取边区分配孔面积的60％～100％。