CN106939850B - 单组元发动机用防回火喷注装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单组元发动机用防回火喷注装置，包括喷注芯体、冷却支环、喷注器以及点火器，其中：所述喷注芯体上设有供应流道和冷却空腔；所述冷却支环设置于所述冷却空腔内；所述喷注器通过所述冷却支环安装于所述喷注芯体上；推进剂依次流过供应流道、冷却空腔、喷注器。本发明具有如下优点：本发明结构简单，工艺成熟，通过喷注器的微孔结构快速耗散热量，从而阻止火焰向上传播，实现防回火功能和高效燃烧功能；解决了液相及气液两相供应的推进剂防回火问题；冷却空腔实现了推进剂与电嘴的接触换热，吸收电嘴热量，实现电嘴冷却功能；适用于易发生回火的单组元液体火箭发动机和燃烧装置。

Description

单组元发动机用防回火喷注装置
技术领域
本发明涉及一种喷注装置，具体地，涉及一种单组元发动机用防回火喷注装置。
背景技术
常规喷注装置是发动机和燃烧装置的关键组件，它决定了发动机的燃烧效率和发动机结构的热状态，对于无需催化、着火点低的单组元推进剂，它还决定了发动机使用的安全性。目前，氧化亚氮-燃料单元复合推进剂作为一种无需催化、着火点低的绿色无毒、比冲高、成本低的推进剂逐渐被应用到液体火箭发动机领域。氧化亚氮-燃料单元复合推进剂饱和蒸气压力高，常规状态极易气化，且气相燃烧速度极快，在点火过程中，容易发生回火现象，导致供应系统爆炸，存在使用安全隐患。而常规防回火措施(例如水封、单向阀和阻火器等)，其中水封不适合液态供应的推进剂，单向阀和阻火器大量应用于工业防回火设计，但其应用的回火介质燃烧速度较慢，且大多防回火措施都存在飞行环境失效以及降低动力系统效率等不足，不适合应用于空间推进领域。因此，研制一种兼顾发动机燃烧性能和防回火的喷注装置，成为液体火箭推进行业研制难题。
目前国内没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种单组元发动机用防回火喷注装置。
根据本发明提供的一种单组元发动机用防回火喷注装置，包括喷注芯体(1)、冷却支环(2)、喷注器(3)以及点火器(4)，其中：所述喷注芯体(1)上设有供应流道(11)和冷却空腔(12)；所述冷却支环(2)设置于所述冷却空腔(12)内；所述喷注器(3)通过所述冷却支环(2)安装于所述喷注芯体(1)上；推进剂能够依次流过供应流道(11)、冷却空腔(12)、喷注器(3)。
优选地，所述推进剂通过氧化剂与燃料预混合，包括氧化亚氮-乙烯单元复合推进剂、氧化亚氮-乙炔单元复合推进剂、氧/碳氢燃料混合推进剂或者空气/碳氢燃料混合推进剂。
优选地，所述冷却支环(2)为镂空结构，能够使得推进剂在冷却空腔(12)内与点火器(4)的电嘴进行热量交换，从而实现电嘴的冷却。
优选地，所述喷注器(3)主要由多孔介质材料或多层烧结网材料制成。
优选地，供应流道(11)、冷却空腔(12)以及喷注器(3)构成推进剂流动通道；
所述电嘴呈中心布置方式，并通过推进剂流动通道增加与未燃烧推进剂的接触面积，进而提高电嘴和推进剂的传热。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明结构简单，工艺成熟，通过喷注器的微孔结构快速耗散热量，从而阻止火焰向上传播，实现防回火功能和高效燃烧功能；
2、解决了液相及气液两相供应的推进剂防回火问题；
3、冷却空腔实现了推进剂与电嘴的接触换热，吸收电嘴热量，实现电嘴冷却功能；
4、适用于易发生回火的单组元液体火箭发动机和燃烧装置。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为单组元发动机用防回火喷注装置的纵向剖面结构示意图。
图中示出：
喷注芯体1 供应流道11
冷却支环2 冷却空腔12
喷注器3 供应流道进口13
点火器4
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，根据本发明提供的一种单组元发动机用防回火喷注装置，包括：喷注芯体1、冷却支环2、喷注器3以及点火器4，其中：所述喷注芯体1上设有供应流道11和冷却空腔12；所述冷却支环2设置于所述冷却空腔12内；所述喷注器3通过所述冷却支环2安装于所述喷注芯体1上；推进剂从供应流道进口13进入并依次流过供应流道11、冷却空腔12、喷注器3。
进一步地，所述推进剂通过氧化剂与燃料预混合，包括氧化亚氮-乙烯单元复合推进剂、氧化亚氮-乙炔单元复合推进剂、氧/碳氢燃料混合推进剂或者空气/碳氢燃料混合推进剂。
详细的，所述冷却支环2为精密加工件，所述冷却支环2为镂空结构，能够使得推进剂在冷却空腔12内与点火器4的电嘴进行热量交换，从而实现电嘴的冷却。
进一步地，所述喷注器3主要由多孔介质材料或多层烧结网材料制成。所述喷注器3具有微孔效应，因微孔结构能够快速耗散高温火焰的热量，能量耗散超过当地火焰传播所需能量，减小推进剂火焰向上游的传播速度，从而阻止了火焰向上游传播并起到防回火功能。根据不同推进剂类型，本发明需要选择不同当量空隙的喷注器进行匹配。
进一步地，供应流道11、冷却空腔12以及喷注器3构成推进剂流动通道，推进剂由冷却空腔12和喷注器3进行流量分配并在喷注器3的的喷注面形成均匀地喷雾并雾化。
所述电嘴呈中心布置方式，并通过推进剂流动通道增加与未燃烧推进剂的接触面积，进而提高电嘴和推进剂的传热。
本发明通过喷注器3的微孔效应抑制火焰向上游的传播，解决了液相及气液两相供应的推进剂防回火问题。利用微孔结构的喷注器3，实现了常规供应压力下，推进剂的高效雾化，保证了发动机的性能。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种单组元发动机用防回火喷注装置，其特征在于，包括喷注芯体(1)、冷却支环(2)、喷注器(3)以及点火器(4)，其中：所述喷注芯体(1)上设有供应流道(11)和冷却空腔(12)；所述冷却支环(2)设置于所述冷却空腔(12)内；所述喷注器(3)通过所述冷却支环(2)安装于所述喷注芯体(1)上；推进剂能够依次流过供应流道(11)、冷却空腔(12)、喷注器(3)，喷注器(3)主要由多孔介质材料或多层烧结网材料制成。
2.根据权利要求1所述的单组元发动机用防回火喷注装置，其特征在于，所述推进剂通过氧化剂与燃料预混合，包括氧化亚氮-乙烯单元复合推进剂、氧化亚氮-乙炔单元复合推进剂、氧/碳氢燃料混合推进剂或者空气/碳氢燃料混合推进剂。
3.根据权利要求1所述的单组元发动机用防回火喷注装置，其特征在于，所述冷却支环(2)为镂空结构，能够使得推进剂在冷却空腔(12)内与点火器(4)的电嘴进行热量交换，从而实现电嘴的冷却。
4.根据权利要求1所述的单组元发动机用防回火喷注装置，其特征在于，所述喷注器(3)主要由多孔介质材料或多层烧结网材料制成。
5.根据权利要求3所述的单组元发动机用防回火喷注装置，其特征在于，
供应流道(11)、冷却空腔(12)以及喷注器(3)构成推进剂流动通道；
所述电嘴呈中心布置方式，并通过推进剂流动通道增加与未燃烧推进剂的接触面积，进而提高电嘴和推进剂的传热。
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