CN108194204A - 一种高可靠整体式喷注器 - Google Patents

一种高可靠整体式喷注器 Download PDF

Info

Publication number
CN108194204A
CN108194204A CN201711462362.2A CN201711462362A CN108194204A CN 108194204 A CN108194204 A CN 108194204A CN 201711462362 A CN201711462362 A CN 201711462362A CN 108194204 A CN108194204 A CN 108194204A
Authority
CN
China
Prior art keywords
working medium
spray
entrances
spray disk
ejector filler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711462362.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108194204B (zh
Inventor
常克宇
王军
吕发正
亓占峰
银晋瑞
卢钢
张森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Aerospace Propulsion Institute
Original Assignee
Xian Aerospace Propulsion Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Aerospace Propulsion Institute filed Critical Xian Aerospace Propulsion Institute
Priority to CN201711462362.2A priority Critical patent/CN108194204B/zh
Publication of CN108194204A publication Critical patent/CN108194204A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108194204B publication Critical patent/CN108194204B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

本发明涉及一种液体推进燃气发生器喷注器，尤其涉及一种高可靠整体式喷注器，可作为以液氧酒精为工质的燃烧装置的燃烧组织部件，也应用于以其它燃料为工质的燃烧装置。该喷注器包括喷注盘、法兰盘、顶盖、氧化剂入口管嘴和燃料入口管嘴等组件。喷注器中心设置点火通道，由设置在头部中心的点火器进行点火。喷注盘与法兰盘形成燃料腔，喷注盘和顶盖组成氧化剂腔。氧化剂和燃料分别通过设置在顶盖的氧化剂入口管嘴和设置在法兰盘的燃料入口管嘴分别进入氧化剂腔和燃料腔，并通过喷注盘上布置的流道和喷注单元进入燃烧室燃烧，产生所需的高温燃气。解决了传统多喷嘴钎焊喷注器成本高可靠性差的问题。

Description

一种高可靠整体式喷注器
技术领域
本发明涉及一种液体推进燃气发生器喷注器，尤其涉及一种高可靠整体式喷注器，可作为以液氧酒精为工质的燃烧装置的燃烧组织部件，也应用于以其它燃料为工质的燃烧装置。
背景技术
高空发动机在地面试车时，通常需将发动机放置在密封舱内，通过真空引射器的方式来保持密封舱内发动机工作过程中喷管出口处于低压状态，确保喷管满流。引射器需用水蒸汽作为引射工质。某型号发动机地面试车时需提供温度250℃、压力2MPa、质量流量80t/h的水蒸汽。如采用传统多喷嘴钎焊喷注器方案水蒸气发生器，喷注器结构复杂，喷嘴数量多，钎焊难度大，成本高，可靠性较差，不利于发生器长期工作。
发明内容
为了克服传统多喷嘴钎焊喷注器成本高可靠性差的问题，本发明提供一种结构简单的高可靠整体式喷注器。
本发明的技术解决方案是提供一种高可靠整体式喷注器，其特殊之处在于：包括同轴设置的顶盖3、喷注盘1及法兰盘2；顶盖3及喷注盘1中心设有上下贯通的点火通道12；
上述顶盖3位于喷注盘1的顶部，与喷注盘1之间形成第一环形腔体7；
上述法兰盘2沿喷注盘1周向设置，并与喷注盘1之间形成第二环形腔体10；
第一环形腔体7与第二环形腔体10互相独立；
上述顶盖3上设有第一工质入口，上述第一工质入口与第一环形腔体7连通；上述法兰盘2上设有第二工质入口，上述第二工质入口与第二环形腔体10连通；
上述喷注盘1上设有交错排列的第一工质流路组合15及第二工质流路11，第一工质流路组合15包括多个第一工质流路8；
第一工质流路8的入口端与第一环形腔体7连通，第一工质流路8的出口端设有第一工质喷注单元14；第二工质流路11入口端与第二环形腔体10连通，第二工质流路11上设有第二工质喷注单元13。
氧化剂和燃料分别通过设置在顶盖3和法兰盘2上的第一工质入口和第二工质入口进入第一环形腔体7及第二环形腔体10，并通过喷注盘1上布置的流路进入以同心圆方式排列的喷注单元进入燃烧室燃烧，产生初始的高温燃气。
优选地，第一工质流路8垂直于喷注盘1底面与喷注盘1轴线平行，第二工质流路11与喷注盘1底面平行且位于喷注盘1底面的径向方向。其中一种工质通道径向排列，工质由周边向中心流动；另一种工质通过轴向通道沿轴向流动。径向通道和轴向通道相间排列，分隔两种工质。
优选地，第一工质流路组合15中的多个第一工质流路8沿喷注盘1径向间隔排列。
优选地，多个第二工质流路11沿喷注盘1周向均匀排列。
优选地，第一工质喷注单元14与第二工质喷注单元13均采用同心圆排列，最外圈布置小流量喷注单元，防止喷注器面过热烧蚀，中心区布置大流量喷注单元，用于组织核心区燃烧。
优选地，上述第一工质入口包括第一工质入口管嘴4及第一工质入口通道6，第一工质入口通道6为开设在顶盖3的开孔，第一工质入口管嘴4与第一工质入口通道6同轴连接。
优选地，第二工质入口包括第二工质入口管嘴5及第二工质入口通道9，第二工质入口通道9为开设在法兰盘2径向的开孔，第二工质入口管嘴5与第二工质入口通道9同轴连接。
优选地，顶盖3、喷注盘1、法兰盘2、第二工质入口管嘴5及第一工质入口管嘴4之间均通过熔焊焊接。燃料腔和氧化剂腔之间无焊缝，可从设计源头上防止由于焊缝开裂引起推进剂窜腔而导致喷注器烧蚀等故障的发生，从而显著提高产品的结构可靠性。
优选地，上述第一工质为液氧，第二工质为酒精。
本发明的有益效果是：
1、本发明燃料腔(第一环形腔体)和氧化剂腔(第二环形腔体)之间无焊缝，可从设计源头上防止由于焊缝开裂引起推进剂窜腔而导致喷注器烧蚀等故障的发生，从而显著提高产品的结构可靠性；
2、本发明的发生器喷注器结构简单，零件少、成本低；
3、本发明喷注器所有零件间均采用熔焊焊接，成本低、强度高、可靠性高。
附图说明
图1是本发明的喷注器结构图；
图2是本发明的喷注盘1工质流路及喷注单元分布图。
图中附图标记为：1-喷注盘，2-法兰盘，3-顶盖，4-第一工质入口管嘴，5-第二工质入口管嘴，6-第一工质入口通道，7-第一环形腔体，8-第一工质流路，9-第二工质入口通道，10-第二环形腔体，11-第二工质流路，12-点火通道，13-第二工质喷注单元，14-第一工质喷注单元，15-第一工质流路组合。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。
从图1可以看出，本发明喷注器主要包括顶盖3、喷注盘1及法兰盘2，顶盖3上设有第一工质入口管嘴4，法兰盘2上设有第二工质入口管嘴5，顶盖3、喷注盘1、法兰盘2、第一工质入口管嘴4、第二工质入口管嘴5为整体熔焊焊接结构。顶盖3及喷注盘1中心设有上下贯通的点火通道12，由专门设置在中心的火器进行点火，点火器可以是火炬点火器、等离子点火器、电点火器等。
本实施例中第一工质为液氧，第二工质为酒精，对应的第一环形腔体7为氧化剂腔，第二环形腔体10为燃料腔。
顶盖3位于喷注盘1的顶部，与喷注盘1之间形成第一环形腔体7；法兰盘2沿喷注盘1周向设置，并与喷注盘1之间形成第二环形腔体10；第一环形腔体7与第二环形腔体10互相独立；顶盖3上设有第一工质入口，第一工质入口与第一环形腔体7连通；法兰盘2上设有第二工质入口，第二工质入口与第二环形腔体10连通；顶盖3上布置第一工质入口通道6，与第一工质入口管嘴4组成氧化剂入口通道，喷注盘1上布置轴向通道即第一工质流路8，将氧化剂腔的氧化剂输送到第一工质喷注单元14。
法兰盘2上设有第二工质入口通道9，与第二工质入口管嘴5组成燃料通道，喷注盘1与法兰盘2形成环形燃料腔即第二环形腔体10，喷注盘1上布置径向通道，将燃料腔的燃料输送到第二工质喷注单元13。
在喷注盘1中布置轴向通道(第一工质流路8)和径向通道(第二工质流路11)，氧化剂和燃料分别通过轴向和径向通道进入喷注盘1，氧化剂腔和燃料腔被分隔开，避免氧化剂和燃料窜腔。
发生器工作时，氧化剂由第一工质入口管嘴4经过第一工质入口通道6到达第一环形腔体7即氧化剂腔，在氧化剂腔分布均匀后，由轴向的第一工质流路8即氧化剂通道进入第一工质喷注单元14即氧化剂喷注单元；燃料由第二工质入口管嘴5经过第二工质入口通道9，到达第二环形腔体10即燃料腔，在燃料腔均匀分布后，由径向的第二工质流路11即燃料通道进入第二工质喷注单元13即燃料喷注单元。氧化剂和燃料通过相应的以同心圆方式排列的喷注单元喷注后在燃烧室雾化、混合和燃烧，形成高温燃气。
本发明的核心零件为喷注盘1，从图2可以看出，喷注盘1上布置了轴向的第一工质流路8即氧化剂通道(氧化剂沿轴向流动)以及径向的第二工质流路11即燃料通道(燃料由周边向中心流动)，氧化剂通道和燃料通道交错相间排列，使喷注盘1单个零件完成氧化剂和燃料的隔离和输送，保证了氧化剂和燃料隔离的高可靠性。氧化剂通道连接氧化剂喷注单元，燃料通道连接燃料喷注单元，氧化剂和燃料分别通过各自喷注单元进行喷注雾化和混合燃烧。
采用本发明的水蒸气发生器经过多次热试车考核，发生器工作参数平稳，试验后喷注器结构完好，满足水蒸气发生器使用要求。
本实施方式的上述描述和附图代表了本发明的优选方案，本领域技术人员可以根据不同的设计要求和设计参数在不偏离本发明权利要求所界定的范围内进行各种增补、改进和更换，因此，本发明是广泛的。

Claims (9)

1.一种高可靠整体式喷注器，其特征在于：包括同轴设置的顶盖(3)、喷注盘(1)及法兰盘(2)；顶盖(3)及喷注盘(1)中心设有上下贯通的点火通道(12)；
所述顶盖(3)位于喷注盘(1)的顶部，与喷注盘(1)之间形成第一环形腔体(7)；
所述法兰盘(2)沿喷注盘(1)周向设置，并与喷注盘(1)之间形成第二环形腔体(10)；
第一环形腔体(7)与第二环形腔体(10)互相独立；
所述顶盖(3)上设有第一工质入口，所述第一工质入口与第一环形腔体(7)连通；所述法兰盘(2)上设有第二工质入口，所述第二工质入口与第二环形腔体(10)连通；
所述喷注盘(1)上设有交错排列的第一工质流路组合(15)及第二工质流路(11)，第一工质流路组合(15)包括多个第一工质流路(8)；
第一工质流路(8)的入口端与第一环形腔体(7)连通，第一工质流路(8)的出口端设有第一工质喷注单元(14)；第二工质流路(11)入口端与第二环形腔体(10)连通，第二工质流路(11)上设有第二工质喷注单元(13)。
2.根据权利要求1所述的高可靠整体式喷注器，其特征在于：第一工质流路(8)垂直于喷注盘(1)底面与喷注盘(1)轴线平行，第二工质流路(11)与喷注盘(1)底面平行且位于喷注盘(1)底面的径向方向。
3.根据权利要求2所述的高可靠整体式喷注器，其特征在于：第一工质流路组合(15)中的多个第一工质流路(8)沿喷注盘(1)径向间隔排列。
4.根据权利要求3所述的高可靠整体式喷注器，其特征在于：多个第二工质流路(11)沿喷注盘(1)周向均匀排列。
5.根据权利要求4所述的高可靠整体式喷注器，其特征在于：第一工质喷注单元(14)与第二工质喷注单元(13)均采用同心圆排列，最外圈布置小流量喷注单元，中心区布置大流量喷注单元。
6.根据权利要求5所述的高可靠整体式喷注器，其特征在于：所述第一工质入口包括第一工质入口管嘴(4)及第一工质入口通道(6)，第一工质入口通道(6)为开设在顶盖(3)的开孔，第一工质入口管嘴(4)与第一工质入口通道(6)同轴连接。
7.根据权利要求6所述的高可靠整体式喷注器，其特征在于：第二工质入口包括第二工质入口管嘴(5)及第二工质入口通道(9)，第二工质入口通道(9)为开设在法兰盘(2)径向的开孔，第二工质入口管嘴(5)与第二工质入口通道(9)同轴连接。
8.根据权利要求7所述的高可靠整体式喷注器，其特征在于：顶盖(3)、喷注盘(1)、法兰盘(2)、第二工质入口管嘴(5)及第一工质入口管嘴(4)之间均通过熔焊焊接。
9.根据权利要求1-8任一所述的高可靠整体式喷注器，其特征在于：所述第一工质为液氧，第二工质为酒精。
CN201711462362.2A 2017-12-28 2017-12-28 一种高可靠整体式喷注器 Active CN108194204B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711462362.2A CN108194204B (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种高可靠整体式喷注器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711462362.2A CN108194204B (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种高可靠整体式喷注器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108194204A true CN108194204A (zh) 2018-06-22
CN108194204B CN108194204B (zh) 2020-03-03

Family

ID=62585853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711462362.2A Active CN108194204B (zh) 2017-12-28 2017-12-28 一种高可靠整体式喷注器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108194204B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108894893A (zh) * 2018-06-26 2018-11-27 西北工业大学 火箭冲压组合发动机用液膜冷却引射火箭发动机推力室
CN109611209A (zh) * 2018-12-09 2019-04-12 西安航天动力试验技术研究所 一种防串腔的高温燃气生成装置
CN109630277A (zh) * 2018-12-06 2019-04-16 西北工业大学 一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机
CN109781422A (zh) * 2018-12-09 2019-05-21 西安航天动力试验技术研究所 一种宽范围的模拟来流加热装置
CN110411726A (zh) * 2019-07-30 2019-11-05 西安航天动力研究所 一种喷注器壳体焊接件性能测试装置
CN110411704A (zh) * 2019-08-13 2019-11-05 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种用于低速风洞飞行器进排气模拟试验的引射器模块
CN113339159A (zh) * 2021-07-06 2021-09-03 西安航天动力研究所 基于3d打印的同轴双离心喷注器及液氧煤油火箭发动机
CN113339160A (zh) * 2021-07-06 2021-09-03 西安航天动力研究所 液氧甲烷推力室喷注器
CN113738536A (zh) * 2021-08-27 2021-12-03 北京航天动力研究所 一种一体式承力均流顶盖装置
CN114087089A (zh) * 2021-11-19 2022-02-25 北京航天试验技术研究所 一种高效点火锥面喷注器
CN114382614A (zh) * 2022-03-02 2022-04-22 北京星际荣耀科技有限责任公司 一种喷注器和发动机及飞行器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203130282U (zh) * 2013-03-15 2013-08-14 北京航天动力研究所 一种整体式喷注器
CN103867340A (zh) * 2012-12-12 2014-06-18 中国人民解放军国防科学技术大学 一种双旋流喷注器
CN104110327A (zh) * 2013-12-02 2014-10-22 成都绿迪科技有限公司 整体式喷注器
CN105508111A (zh) * 2015-11-27 2016-04-20 北京航天动力研究所 一种提高喷嘴喷注均匀性的装置
CN106196171A (zh) * 2016-08-26 2016-12-07 北京航天动力研究所 一种燃气发生装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103867340A (zh) * 2012-12-12 2014-06-18 中国人民解放军国防科学技术大学 一种双旋流喷注器
CN203130282U (zh) * 2013-03-15 2013-08-14 北京航天动力研究所 一种整体式喷注器
CN104110327A (zh) * 2013-12-02 2014-10-22 成都绿迪科技有限公司 整体式喷注器
CN105508111A (zh) * 2015-11-27 2016-04-20 北京航天动力研究所 一种提高喷嘴喷注均匀性的装置
CN106196171A (zh) * 2016-08-26 2016-12-07 北京航天动力研究所 一种燃气发生装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
丁丰年: "低成本液氧/煤油喷注器的设计与制造", 《火箭推进》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108894893B (zh) * 2018-06-26 2020-02-07 西北工业大学 火箭冲压组合发动机用液膜冷却引射火箭发动机推力室
CN108894893A (zh) * 2018-06-26 2018-11-27 西北工业大学 火箭冲压组合发动机用液膜冷却引射火箭发动机推力室
CN109630277B (zh) * 2018-12-06 2021-01-15 西北工业大学 一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机
CN109630277A (zh) * 2018-12-06 2019-04-16 西北工业大学 一种嵌入扰流装置的旋转爆震发动机
CN109781422A (zh) * 2018-12-09 2019-05-21 西安航天动力试验技术研究所 一种宽范围的模拟来流加热装置
CN109611209A (zh) * 2018-12-09 2019-04-12 西安航天动力试验技术研究所 一种防串腔的高温燃气生成装置
CN110411726A (zh) * 2019-07-30 2019-11-05 西安航天动力研究所 一种喷注器壳体焊接件性能测试装置
CN110411704A (zh) * 2019-08-13 2019-11-05 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种用于低速风洞飞行器进排气模拟试验的引射器模块
CN113339159A (zh) * 2021-07-06 2021-09-03 西安航天动力研究所 基于3d打印的同轴双离心喷注器及液氧煤油火箭发动机
CN113339160A (zh) * 2021-07-06 2021-09-03 西安航天动力研究所 液氧甲烷推力室喷注器
CN113738536A (zh) * 2021-08-27 2021-12-03 北京航天动力研究所 一种一体式承力均流顶盖装置
CN114087089A (zh) * 2021-11-19 2022-02-25 北京航天试验技术研究所 一种高效点火锥面喷注器
CN114382614A (zh) * 2022-03-02 2022-04-22 北京星际荣耀科技有限责任公司 一种喷注器和发动机及飞行器

Also Published As

Publication number Publication date
CN108194204B (zh) 2020-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108194204A (zh) 一种高可靠整体式喷注器
JP5726066B2 (ja) 燃料ノズル
JP6659344B2 (ja) 燃焼器内で冷却空気を利用するシステム及び方法
US8171735B2 (en) Mixer assembly for gas turbine engine combustor
US6397602B2 (en) Fuel system configuration for staging fuel for gas turbines utilizing both gaseous and liquid fuels
CN105765305B (zh) 具有流体锁和吹扫设备的燃料喷嘴
CN109611209B (zh) 一种防串腔的高温燃气生成装置
CN104566470B (zh) 分布式火焰的燃烧室头部结构
JP2011526975A (ja) 燃料ノズルを組み立てる方法
JP2008534845A (ja) 空気ブラスト式ノズルを有する内部燃料マニホールド
JP4076058B2 (ja) 燃料噴射装置
JP2012088036A (ja) 燃焼器のための燃料ノズル
CN101893242A (zh) 双孔口辅助燃料喷射器
JP2012149881A (ja) 燃焼器ノズル及び燃焼器ノズルの製造方法
CN109781422B (zh) 一种宽范围的模拟来流加热装置
US20120258409A1 (en) Distributed injection with fuel flexible micro-mixing injectors
CN101776285A (zh) 用于涡轮发动机中的燃料喷射的方法和装置
JP2010133699A (ja) 低ｂｔｕ燃料ガスの燃焼用の燃焼器ハウジング並びにこれを実施及び利用する方法
JP2009192214A (ja) ガスタービンエンジン用の燃料ノズル及びその製造方法
CN102944027B (zh) 一种斯特林发动机用燃气燃烧室
JP2014077627A (ja) 燃料ノズルとその組立方法
JP2012122479A (ja) 空気多段拡散ノズルを作動させる方法
CN103697471A (zh) 一种以乙醇为燃料的环形燃烧室燃气发生器
JP2017156033A (ja) 燃焼装置及びガスタービン
US11920524B2 (en) Multi-fuel, fuel injection system for a turbine engine

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant