CN106988927A - 一种高频率脉冲喷注装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高频率脉冲喷注装置，涉及冲压式发动机技术领域。缸体的前端设有通孔，整体为复合结构，由整流筒和整流套相互契套构成；活塞杆为空心柱状结构，上端与活塞焊接，底端密闭；活塞杆在靠近底端密闭位置处设有与柱状空心相通的注油孔，注油孔上设有螺纹过渡接头；活塞为带空腔的盲孔结构，该空腔与柱状空心连通，活塞中间的凹槽为喷注孔槽，喷注孔槽中设有与空腔相通的喷注通孔一；整流筒外侧对称设有两列截面为矩形的定位台，整流筒内壁的喷注通孔二与整流套整流槽二相互贯通，并与整流筒上的喷注通孔二一一对应，整流套成列设有均布的喷注通孔三，喷注通孔三与整流槽一、整流槽二相互贯通。用于冲压式发动机。

Description

一种高频率脉冲喷注装置
技术领域
本发明涉及冲压式发动机技术领域。
背景技术
超燃冲压式发动机来流速度很快，燃料的驻留时间往往在毫秒级，对于液体碳氢燃料，还要考虑液滴破碎、雾化和蒸发过程，这些都增加了燃料实现完全化学反应所需要的时间和燃烧室长度。受发动机结构、质量等条件限制，燃烧室的长度不可能很长，因此，很难实现燃料与来流的完全掺混。超声速燃烧一般为扩散火焰，掺混效果直接决定了燃烧室的燃烧性能。因此，燃料的喷注与掺混技术一直是超燃冲压式发动机研究中的关键技术。
目前超燃冲压式发动机普遍采用的燃料喷注技术被分为被动式掺混增强和主动式掺混增强两种。其中，被动式掺混增强目前应用相对广泛，主要包括物理斜坡、凹腔、塔式结构等方式，主要存在以下几个问题：(1)能实现宏观大尺度的湍流，但在微观上的湍流不足以实现燃料与来流的高度掺混；(2)燃料与来流的混合有相对较长的过程，难以满足要求；(3)难以控制由于热释放造成的压力增长的影响。因此，基于各种大尺度强迫激励的主动掺混增强技术也是掺混增强技术的热门研究方向。研究开发高频率脉冲喷注装置作为一种有效的燃料的喷注与掺混技术，能有效实现燃料与来流在分子水平的混合尤显必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种高频率脉冲喷注装置，它能有效地解决发动机来流快速掺混的技术问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高频率脉冲喷注装置，包括缸体和活塞，活塞杆通过四杆机构与伺服电机连接。缸体的前端设有通孔，其整体为复合结构，由整流筒和整流套相互契套构成；活塞杆为空心柱状结构，上端与活塞焊接，底端密闭；活塞杆在靠近底端密闭位置处设有与柱状空心相通的注油孔，注油孔上设有螺纹过渡接头；活塞为带空腔的盲孔结构，该空腔与柱状空心连通，活塞上设有环形三个凹槽，中间的凹槽为喷注孔槽，喷注孔槽中设有与空腔相通的喷注通孔一；整流筒两端均设有外翻的挡檐，筒壁上设有等距分布的喷注通孔二，整流套的两个端面与整流筒两端的挡檐契合并通过螺栓紧固，整流筒外侧对称设有两列截面为矩形的定位台，同侧的两个定位台之间设有与整流套相配合的整流槽一；整流筒筒壁设有均布的喷注通孔二，整流套内壁设有均布的整流槽二，位于整流筒的同一圆周上的整流槽一和整流槽二相互贯通，并与整流筒筒壁上的喷注通孔二一一对应，整流套设有成列均布的喷注通孔三，喷注通孔三与整流槽一、整流槽二相互贯通的。
所述整流筒筒壁上的喷注通孔二间距大于活塞上两O型密封圈的最远距离。
所述活塞上的喷注孔槽在同一圆周上，但所有喷注通孔一孔径之和小于喷注孔槽周长的1/2。
所述整流筒筒壁上的每个圆周所分布的喷注通孔二的个数与活塞上喷注通孔一的个数、孔径相等。
所述的喷注通孔三在整流筒上的每个圆周上只有一个，且同列分布。
所述的整流槽一的槽宽、整流槽二的槽宽以及喷注通孔三的孔径，三者的大小相同，且大于喷注通孔二和喷注通孔一的孔径。
所述注油孔孔轴心线与柱状空心孔轴心线垂直。
所述活塞上的环形三个凹槽，上、下两凹槽为密封圈凹槽，各设有一个O型密封圈。
所述活塞上所分布的喷注通孔一的个数依据喷注量需求确定。
本发明的工作过程和原理：供油管通过螺纹过渡接头连接注油孔，燃料通过注油孔高压注入活塞杆内部的柱状空心中。外接伺服电机输出的旋转运动通过四连杆机构驱动活塞杆进行直线往复运动，焊接在活塞杆上的活塞随活塞杆进行直线往复运动，使位于其上的喷注通孔一与喷注通孔二依次接通。已注入活塞杆内部柱状空心中的燃料流经喷注孔一、喷注孔二、整流槽一、整流槽二，最终通过喷注孔三以一定频率脉冲状喷出，且因活塞往复运动频率、喷注孔一的孔数及孔径、喷注孔二的孔数及孔径的差异，燃料喷注的脉冲频率和喷注量会有差异。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：改进了现有的燃料喷注与掺混技术，具有：
一、本发明体积小、形态狭长，可用于适用该形态的超燃冲压式发动机，有利于发动机设计结构的紧凑。
二、本发明结构简单，加工难度不大，结构稳定可靠，满足恶劣工况的使用要求，零部件具有较好的互换性，装置整体易于维护与保养。
三、本发明有效地实现了燃料的脉冲喷注，可以通过调整伺服电机的转速、四连杆机构的结构和杆长来改变活塞杆及活塞直线往复运动的频率，实现脉冲喷注频率的改变。
这样，本发明能提供高频率的脉冲燃料喷注流，使之与航空器来流充分掺混，满足超燃冲压式发动机燃烧要求。
进一步，在同一圆周上喷注通孔孔径之和不超过该圆周周长1/2的情况下，的喷注通孔一、喷注通孔二的孔数可根据超燃冲压式发动机注油量的设计需要进行调整。
这样，本发明注油量有较大的调整范围，能够满足绝大多数超燃冲压式发动机的设计需求。
附图说明
图1为本发明实施例的总装结构剖视图；
图2为图1的D-D的剖视图；
图3为图1中A处的放大图；
图4为整流套的轴测局剖图；
图5为整流筒的轴测局剖图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1-5示出，本发明的一种具体实现方式是：一种高频率脉冲喷注装置，包括缸体2和活塞9，活塞杆1通过四杆机构与伺服电机连接,缸体2的前端设有通孔10，整体为复合结构，由整流筒3和整流套15相互契套构成；活塞杆1为空心柱状结构，上端与活塞9焊接，底端密闭；活塞杆1在靠近底端密闭位置处设有与柱状空心6相通的注油孔17，注油孔17上设有螺纹过渡接头18；活塞9为带空腔12的盲孔结构，该空腔12与柱状空心6连通，活塞9上设有环形三个凹槽，中间的凹槽为喷注孔槽14，喷注孔槽14中设有与空腔12相通的喷注通孔一13；整流筒3两端均设有外翻的挡檐11，筒壁上设有等距分布的喷注通孔二5，整流套15的两个端面与整流筒3两端外翻的挡檐11契合并通过螺栓紧固，整流筒3外侧对称设有两列截面为矩形的定位台7，同侧的两个定位台7之间设有与整流套15相配合的整流槽一16；整流筒3筒壁设有均布的喷注通孔二5，整流套15内壁设有均布的整流槽二19，同一圆周上的整流槽一16和整流槽二19、相互贯通，并与整流筒3筒壁上的喷注通孔二5一一对应，整流套15成列设有均布的喷注通孔三4，喷注通孔三4与整流槽一16、整流槽二19相互贯通。
本例整流筒3筒壁上的喷注通孔二5间距大于活塞9上两O型密封圈8的最远距离。
本例活塞9上的喷注孔槽14在同一圆周上，但所有喷注通孔一13孔径之和小于喷注孔槽14周长的1/2。
本例整流筒3上的每个圆周所分布的喷注通孔二5的个数与活塞9上喷注通孔一13的个数、孔径相等。
本例的喷注通孔三4在整流筒3上的每个圆周上只有一个，且同列分布。
本例的整流槽一16的槽宽、整流槽二19的槽宽以及喷注通孔三4的孔径，三者的大小相同，且大于喷注通孔二5和喷注通孔一13的孔径。
本例注油孔17孔轴心线与柱状空心6孔轴心线垂直。
本例活塞9上的环形三个凹槽，上、下两凹槽为密封圈凹槽，各设有一个O型密封圈8。
本例活塞9上所分布的喷注通孔一13的个数依据喷注量需求确定。

Claims (9)

1.一种高频率脉冲喷注装置，包括缸体(2)和活塞(9)，活塞杆(1)通过四杆机构与伺服电机连接,其特征在于：缸体(2)的前端设有通孔(10)，其整体为复合结构，由整流筒(3)和整流套(15)相互契套构成；活塞杆(1)为空心柱状结构，上端与活塞(9)焊接，底端密闭；活塞杆(1)在靠近底端密闭位置处设有与柱状空心(6)相通的注油孔(17)，注油孔(17)上设有螺纹过渡接头(18)；活塞(9)为带空腔(12)的盲孔结构，该空腔(12)与柱状空心(6)连通，活塞(9)上设有环形三个凹槽，中间的凹槽为喷注孔槽(14)，喷注孔槽(14)中设有与空腔(12)相通的喷注通孔一(13)；整流筒(3)两端均设有外翻的挡檐(11)，筒壁上设有等距分布的喷注通孔二(5)，整流套(15)的两个端面与整流筒(3)两端的挡檐(11)契合并通过螺栓紧固；整流筒(3)外侧对称设有两列截面为矩形的定位台(7)，同侧的两个定位台(7)之间设有与整流套(15)相配合的整流槽一(16)，整流筒(3)筒壁设有均布的喷注通孔二(5)；整流套(15)内壁设有均布的整流槽二(19)，位于整流筒(3)的同一圆周上的整流槽一(16)和整流槽二(19)相互贯通，并与整流筒(3)筒壁上的喷注通孔二(5)一一对应，整流套(15)设有成列均布的喷注通孔三(4)，喷注通孔三(4)与整流槽一(16)、整流槽二(19)相互贯通。
2.根据权利要求1所述的一种高频率脉冲喷注装置，其特征在于：所述整流筒(3)筒壁上的喷注通孔二(5)间距大于活塞(9)上两O型密封圈(8)的最远距离。
3.根据权利要求1所述的一种高频率脉冲喷注装置，其特征在于：所述活塞(9)上的喷注孔槽(14)在同一圆周上，但所有喷注通孔一(13)孔径之和小于喷注孔槽(14)周长的1/2。
4.根据权利要求1所述的一种高频率脉冲喷注装置，其特征在于：所述整流筒(3)筒壁上的每个圆周所分布的喷注通孔二(5)的个数与活塞(9)上喷注通孔一(13)的个数、孔径相等。
5.根据权利要求1所述的一种高频率脉冲喷注装置，其特征在于：所述的喷注通孔三(4)在整流筒(3)上的每个圆周上只有一个，且同列分布。
6.根据权利要求1所述的一种高频率脉冲喷注装置，其特征在于：所述的整流槽一(16)的槽宽、整流槽二(19)的槽宽以及喷注通孔三(4)的孔径，三者的大小相同，且大于喷注通孔二(5)和喷注通孔一(13)的孔径。
7.根据权利要求1所述的一种高频率脉冲喷注装置，其特征在于：所述注油孔(17)孔轴心线与柱状空心(6)孔轴心线垂直。
8.根据权利要求1所述的一种高频率脉冲喷注装置，其特征在于：所述活塞(9)上的环形三个凹槽，上、下两凹槽为密封圈凹槽，各设有一个O型密封圈(8)。
9.根据权利要求1所述的一种高频率脉冲喷注装置，其特征在于：所述活塞(9)上所分布的喷注通孔一(13)的个数依据喷注量需求确定。
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