CN106423597A - 一种铣槽扩散焊喷嘴 - Google Patents

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刘红珍
田原
孙纪国
许晓勇
丁兆波
张晋博
潘刚
王仙
赵世红
马志瑜
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Beijing Aerospace Propulsion Institute
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    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/97—Rocket nozzles
    • F02K9/972—Fluid cooling arrangements for nozzles

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Abstract

一种铣槽扩散焊喷嘴，喷嘴内壁为中空的桶状结构，来流端设有集液腔，集液腔截面大于喷嘴内壁内腔截面，喷嘴内壁外表面铣有沟槽与肋条，集液腔与沟槽相通，喷嘴外壁为圆管状结构；喷嘴内壁从远离来流端的一端套入喷嘴外壁并与喷嘴外壁固定连接，来流端与喷嘴外壁的一端端面齐平，喷嘴外壁另一端伸入燃烧室；冷却液从集液腔经过喷嘴内壁沟槽，最后进入燃烧室，完成喷嘴外壁的冷却。本发明通过改变小孔的孔径和冷却通道的槽宽肋高参数，解决了现有技术中喷嘴热防护差的问题，另外通过扩散焊连接内外壁，解决了现有技术中的连接强度差的问题，具有连接可靠，适应振动环境恶劣的极端工作环境的优点。

Description

一种铣槽扩散焊喷嘴
技术领域
本发明涉及燃烧技术领域，特别是一种铣槽扩散焊喷嘴。
背景技术
喷嘴作为一种雾化装置，广泛应用在航空航天、热能工程、汽车制造等技术领域，现有的喷嘴多采用在某一截面上进行钎焊连接，且没有热防护措施，具有环境适应性差的缺点。但是在某些应用场合，喷嘴需要深入到高温燃烧区，且周围的振动环境非常恶劣，对喷嘴的热防护和连接强度提出了较高的要求，普通喷嘴的设计结构难以满足。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种铣槽扩散焊喷嘴，解决现有技术中喷嘴热防护和连接强度差的问题，能够适应高温、高压及振动环境恶劣的极端工作环境，工作可靠，可以重复利用，具有很好的使用价值。
本发明的技术解决方案是：一种铣槽扩散焊喷嘴，包括喷嘴内壁、喷嘴外壁，其中
喷嘴内壁为中空的桶状结构，来流端设有集液腔，集液腔截面大于喷嘴内壁内腔截面，喷嘴内壁外表面铣有沟槽与肋条，集液腔与沟槽相通，喷嘴外壁为圆管状结构；喷嘴内壁从远离来流端的一端套入喷嘴外壁并与喷嘴外壁固定连接，来流端与喷嘴外壁的一端端面齐平，喷嘴外壁另一端伸入燃烧室；冷却液从集液腔经过喷嘴内壁沟槽，最后进入燃烧室，完成喷嘴外壁的冷却。
所述的喷嘴内壁外表面铣有的各个沟槽与肋条的截面不同。
所述的喷嘴内壁外表面在沟槽与集液腔重合位置开有径向通孔，连接集液腔与沟槽。
所述的喷嘴内壁与喷嘴外壁通过加压气体扩散焊工艺固定连接。
所述的喷嘴内壁的材料为锆铜。
所述的喷嘴外壁的材料为锆铜。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明喷嘴通过改变小孔的孔径和冷却通道的槽宽肋高参数，解决了现有技术中喷嘴热防护差的问题，具有冷却效果与通道流阻的最优匹配的优点；
(2)本发明喷嘴内外壁通过扩散焊连接，解决了现有技术中的连接强度差的问题，具有连接可靠，适应振动环境恶劣的极端工作环境的优点。
附图说明
图1为本发明一种铣槽扩散焊喷嘴结构示意图；
图2为本发明一种铣槽扩散焊喷嘴中喷嘴内壁1结构示意图，其中，图(2)(a)为内壁1结构示意图，图(2)(b)为内壁1的P向视图放大，图(2)(c)为内壁1结构M-M截面的肋条沟槽分布示意图，图(2)(d)为内壁1结构N-N截面的肋条沟槽分布示意图示意图；
图3为本发明一种铣槽扩散焊喷嘴中喷嘴外壁2结构示意图。
具体实施方式
本发明针对现有技术的不足，提出一种铣槽扩散焊喷嘴，通过将喷嘴设计为内外壁结构，内壁的外型面铣有肋条和沟槽相间的分布结构，内外壁通过扩散焊连接，进口端设置集液腔，内壁的沟槽与集液腔相连位置设置小孔，冷却液到达集液腔后通过小孔进入冷却通道，改变小孔的孔径和冷却通道的槽宽肋高参数，可以达到冷却效果与通道流阻的最优匹配，下面结合附图对本发明喷嘴进行详细说明。
如图1所示为本发明一种铣槽扩散焊喷嘴结构示意图，本发明喷嘴包括喷嘴内壁1、喷嘴外壁2，两者采用扩散焊连接。
如图2(a)所示为一种铣槽扩散焊喷嘴中喷嘴内壁1结构示意图，喷嘴内壁1为中空的桶状结构，来流端设有集液腔，集液腔截面大于喷嘴内壁1内腔截面，如图2(c)、(d)所示喷嘴内壁1外表面铣有若干变截面的沟槽与肋条，如图2(b)所示在沟槽与集液腔重合的位置开有若干径向通孔，用于连接集液腔与沟槽。如图3所示一种铣槽扩散焊喷嘴中喷嘴外壁2结构示意图，喷嘴外壁为圆管状结构。
喷嘴内壁1来流端对侧一端套入喷嘴外壁2，使喷嘴内壁1来流端的端面与喷嘴外壁2的入口端面齐平，喷嘴外壁2另一端伸入燃烧室，喷嘴内壁1、喷嘴外壁2通过加压气体扩散焊工艺连接为一体。冷却液进入喷嘴内壁1集液腔后，通过径向通孔进入喷嘴内壁1冷却沟槽，最后喷入燃烧室，完成对喷嘴外壁2的冷却，其中，本发明方法中喷嘴内壁1为锆铜，喷嘴外壁2为锆铜。
本发明喷嘴已经过大量热试验考核，并成功应用于氢氧火箭发动机燃烧技术领域，其中，氢氧火箭发动机试验燃烧室温度高达约3700K，压力约10MPa，振动量级在1000m/s2左右。试验结果证明本发明喷嘴装置工作安全可靠，流量系数稳定，燃烧效率高，能有效抑制燃烧室不稳定燃烧等优点，已成功推广应用至某液氧甲烷火箭发动机预研项目研究工作中，另外，本发明喷嘴可以推广应用于石油化工、炼油等民用多种领域，有较好的借鉴推广作用
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种铣槽扩散焊喷嘴，其特征在于包括喷嘴内壁(1)、喷嘴外壁(2)，其中
喷嘴内壁(1)为中空的桶状结构，来流端设有集液腔，集液腔截面大于喷嘴内壁(1内腔截面，喷嘴内壁(1)外表面铣有沟槽与肋条，集液腔与沟槽相通，喷嘴外壁(2)为圆管状结构；喷嘴内壁(1)从远离来流端的一端套入喷嘴外壁(2)并与喷嘴外壁(2)固定连接，来流端与喷嘴外壁(2)的一端端面齐平，喷嘴外壁(2)另一端伸入燃烧室；冷却液从集液腔经过喷嘴内壁(1)沟槽，最后进入燃烧室，完成喷嘴外壁(2)的冷却。
2.根据权利要求1所述的一种铣槽扩散焊喷嘴，其特征在于：所述的喷嘴内壁(1)外表面铣有的各个沟槽与肋条的截面不同。
3.根据权利要求1或2所述的一种铣槽扩散焊喷嘴，其特征在于：所述的喷嘴内壁(1)外表面在沟槽与集液腔重合位置开有径向通孔，连接集液腔与沟槽。
4.根据权利要求1或2所述的一种铣槽扩散焊喷嘴，其特征在于：所述的喷嘴内壁(1)与喷嘴外壁(2)通过加压气体扩散焊工艺固定连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种铣槽扩散焊喷嘴，其特征在于：所述的喷嘴内壁(1)的材料为锆铜。
6.根据权利要求1或2所述的一种铣槽扩散焊喷嘴，其特征在于：所述的喷嘴外壁(2)的材料为锆铜。
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