CN108518290B - 一种阵列自击式水雾冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于液体火箭发动机地面试验技术领域，公开了一种阵列自击式水雾冷却装置，其目的在于解决现有冷却装置冷却不充分的问题。该装置包括消防栓、主供液管路和引流筒，引流筒包括筒体以及设在筒体两端的环形集液空腔，所述主供液管路一端与消防栓连通，另一端与其中一个环形集液空腔连通；两个环形集液空腔之间设有至少四根喷注管，所述喷注管沿轴向固定在筒体内壁上，由筒体一端延伸至另一端，喷注管长度方向上设有一列主喷注孔，主喷注孔为与喷注管连通的斜向孔道；相邻两个斜向孔道的中心线交于一点，其中交点远离筒体内壁并首先相交的两个主喷注孔为一对，两个主喷注孔中心线相交形成夹角A，夹角A的角平分线垂直于喷注管管壁。
Description
技术领域
本发明属于液体火箭发动机地面试验技术领域，涉及液体火箭发动机地面试验用防烧穿水喷淋冷却装置，具体地说，涉及一种阵列自击式水雾冷却装置。
背景技术
冷却装置多用在对大型设备及辅助设备降温中，可以实现对辅助设备或者耐高温性能较差的设备进行降温保护。在发动机试验过程中，发动机火焰喷射处需要加装引流筒，以便于控制发动机火焰在特定范围内进行喷射，防止因火焰不可控带来不安全的因素。由于发动机喷射的火焰外围温度也高达上千度，引流筒与外围火焰接触非常近，所以如何有效的对引流筒内部降温就显得尤为重要。起初对引流筒的降温采用目前普遍使用的消防水管直喷式冷却降温方式，在日常试验使用中发现，此种冷却方式由于是直喷式喷注降温，喷注面积有限，不能完全覆盖整个引流筒(有盲区)，造成引流筒局部位置灼伤，甚至出现烧穿的情况，效果非常不好。随后根据引流筒的筒形结构特征设计环形冷却装置，具体实施措施是在引流筒内壁设置若干个沿圆周分布的环形喷注管，在喷注管上均匀地设置多个主喷注孔。该冷却降温方式较之前消防管降温方式有一定的改善，但在加工和使用过程中还是出现以下弊端：
1、冷却范围有限，不能完全覆盖，相邻环形喷注管之间存在喷注盲区，对引流筒内壁依然会出现小面积的灼伤和烧穿等情况，只是每次试验中此种情况出现频率稍有降低；
2、环形喷注管的主喷注孔在折弯后孔距、角度易发生变形，较大的影响了主喷注孔喷水的水雾形状，喷注冷却形成的水柱形状随机性大，雾化效果不好；
3、在使用一段时间后管内由于水垢等多余物导致主喷注孔堵塞，严重影响整体冷却喷注效果。
发明内容
本发明的目的在于解决现有冷却装置因存在喷注盲区以及雾化效果差而导致冷却不充分的问题，而提供了一种阵列自击式水雾冷却装置。
为了完成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种阵列自击式水雾冷却装置，其特殊之处在于：包括消防栓、主供液管路和引流筒，所述引流筒包括筒体以及设在筒体两端的环形集液空腔，所述环形集液空腔的一端设有进液口，另一端设有排液口，所述主供液管路一端与消防栓连通，另一端通过进液口与其中一个环形集液空腔连通；
两个环形集液空腔之间设有至少四根喷注管，所述喷注管沿轴向固定在筒体内壁上，由筒体一端延伸至另一端，喷注管长度方向上设有一列主喷注孔，所述主喷注孔为与喷注管连通的斜向孔道；
相邻两个斜向孔道的中心线交于一点，其中交点远离筒体内壁并首先相交的两个主喷注孔为一对，两个主喷注孔中心线相交形成夹角A，所述夹角A的角平分线垂直于喷注管管壁。
进一步地，为了保证自击效果，形成理想的水雾形状，所述夹角A大于60°小于120°，优选的方案是夹角A等于90°。
进一步地，每列主喷注孔的两侧各设有一列辅喷注孔，所述辅喷注孔为与喷注管连通的斜向孔道；所述辅喷注孔两两为一对，两个辅喷注孔中心线相交形成夹角B，所述夹角B与夹角A大小相等，所述夹角B的角平分线垂直于喷注管管壁；两列辅喷注孔中的任意一列辅喷注孔与主喷注孔均呈交错排列。
进一步地，为了防止主喷注孔喷出的水发散，所述斜向孔道内任一横截面的直径与两端孔口的直径大小完全相同。
进一步地，所述喷注管的数量为八根，八根喷注管均匀地分布在筒体内壁上。
进一步地，八根喷注管中的其中一个喷注管为增强雾化喷注管，所述增强雾化喷注管上主喷注孔的孔径小于其它喷注管上主喷注孔的孔径。
进一步地，所述增强雾化喷注管液体入口端设有与其单独连通的辅供液管路，所述辅供液管路另一端设有给其供液的介质容器，所述介质容器与增强雾化喷注管之间设有增压装置。可在该管路内通入其它效果更好的冷却介质，以达到快速冷却的目的。
进一步地，为了防止主喷注孔堵塞，所述主供液管路上设有过滤器。
进一步地，为了保证水雾形状的稳定性，所述主供液管路上设有稳压阀。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、喷注管沿其轴向分布在引流筒筒体内壁上，由筒体一端延伸至另一端，喷注管长度方向上设置多个斜向孔道作为主喷注孔，在加工过程中孔距和角度不会发生变形；
相邻两个斜向孔道的中心线交于一点，其中交点远离筒体内壁并首先相交的两个主喷注孔为一对，两个主喷注孔中心线相交形成夹角A，夹角A的角平分线垂直于喷注管管壁。经每对主喷注孔喷出的水两两进行自击，形成连续交汇的扇面形状，基本消除了喷注盲区，不会出现灼伤和烧穿的情况，冷却效果较好。
2、将两个主喷注孔中心线相交形成夹角A设为90°，可保证自击效果，使每对主喷注孔形成冷却面积最大的水雾形状，冷却效果非常理想。
3、每列主喷注孔的两侧各设有一列辅喷注孔，两列辅喷注孔中的任意一列辅喷注孔与主喷注孔均呈交错排列。在主喷注孔冷却效果的基础上，辅喷注孔自击可进一步实现引流筒内壁冷却降温，从而实现全方位冷却降温。
4、所述斜向孔道两端孔口的直径与孔内直径大小完全相同，不会因为孔口的不规则导致水柱喷出发散，自击效果较好。
5、八根喷注管中的其中一个喷注管为增强雾化喷注管，增强雾化喷注管上主喷注孔的直径小于其它喷注管上主喷注孔的直径，液体经该管路喷出自击后比其它喷注管的雾化效果要好，可对冷却效果进一步优化，使冷却更加均匀。
6、所述增强雾化喷注管设有与其单独连通的辅供液管路，辅供液管路上设有与其连通的增压装置，可在该管路内通入其它效果更好的冷却介质，以达到快速冷却的目的。
7、主供液管路上设有过滤器，水在进入环形集液空腔前进行过滤，可以防止杂物和水垢堵塞主喷注孔，进一步提高整体冷却效果，并且无需频繁清洗和更换喷注管，节省人力成本和材料成本。
8、在主供液管路上设置稳压阀，可以保证主喷注孔的出水压力，从而保证水柱的自击强度，形成较为稳定的水雾形状，使整个冷却发生装置的冷却覆盖面积较为稳定。
附图说明
图1为本发明阵列自击式水雾冷却装置的结构示意图；
图2为本发明中主喷注孔在喷注管上的设置方向示意图；
图3为图2中B部位的放大视图；
图4为本发明中主喷注孔和辅喷注孔在喷注管上的布局图。
图中：1-消防栓，2-主供液管路，3-引流筒，4-喷注管，5-辅供液管路，6-介质容器，7-增压装置，8-过滤器，9-稳压阀，31-筒体，32-环形集液空腔，33-排液口，41-主喷注孔，42-辅喷注孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1和图2，一种阵列自击式水雾冷却装置，包括消防栓1、主供液管路2和引流筒3，所述引流筒3包括筒体31以及设在筒体31两端的环形集液空腔32，所述环形集液空腔32的一端设有进液口，另一端设有排液口33，所述主供液管路2一端与消防栓1连通，另一端通过进液口与其中一个环形集液空腔32连通。两个环形集液空腔32之间设有八根喷注管4，八根喷注管均匀地分布在筒体31内壁上，由筒体31一端延伸至另一端，在加工过程中孔距和角度不会发生变形。喷注管4长度方向上设有一列主喷注孔41，所述主喷注孔41为与喷注管4连通的斜向孔道。
相邻两个斜向孔道的中心线交于一点，其中交点远离筒体31内壁并首先相交的两个主喷注孔41为一对，两个主喷注孔41中心线相交形成夹角A，所述夹角A等于90°，夹角A的角平分线垂直于喷注管4管壁。经每对主喷注孔41喷出的水两两进行自击，形成连续交汇的扇面形状，基本消除了喷注盲区，不会出现灼伤和烧穿的情况。参见图3，为了防止主喷注孔41喷出的水发散，所述斜向孔道内任一横截面的直径与两端孔口的直径大小完全相同，不会因为孔口的不规则导致水柱喷出发散，自击效果稳定。
参见图4，每列主喷注孔41的两侧各设有一列辅喷注孔42，所述辅喷注孔42为与喷注管4连通的斜向孔道；所述辅喷注孔42两两为一对，两个辅喷注孔42中心线相交形成夹角B，所述夹角B与夹角A大小相等，所述夹角B的角平分线垂直于喷注管4管壁；两列辅喷注孔42中的任意一列辅喷注孔与主喷注孔41均呈交错排列。
八根喷注管4中的其中一个喷注管41为增强雾化喷注管，所述增强雾化喷注管上主喷注孔41的孔径小于其它喷注管上主喷注孔41的孔径，其中增强雾化喷注管上主喷注孔41的直径为1.2mm，其它喷注管上的主喷注孔直径为1.6mm，主喷注孔41两侧辅喷注孔42的孔径为1.4mm。液体经该管路喷出自击后比其它喷注管的雾化效果要好，可对冷却效果进一步优化，使冷却更加均匀。所述增强雾化喷注管液体入口端设有与其单独连通的辅供液管路5，所述辅供液管路5另一端设有给其供液的介质容器6，所述介质容器6与增强雾化喷注管之间设有增压装置7。可在该管路内通入其它效果更好的冷却介质，如：乙醇或冷却液，以达到快速冷却的目的。
主供液管路2上设有过滤器8，水在进入环形集液空腔32前进行过滤，可以防止杂物和水垢堵塞主喷注孔，进一步提高整体冷却效果，并且无需频繁清洗和更换喷注管，节省人力成本和材料成本。同时，在主供液管路2上设置稳压阀9，可以保证主喷注孔31的出水压力，从而形成较为稳定的水雾形状，使整个冷却发生装置的冷却覆盖面积较为稳定。
应当说明，以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种阵列自击式水雾冷却装置，其特征在于：包括消防栓(1)、主供液管路(2)和引流筒(3)，所述引流筒(3)包括筒体(31)以及设在筒体(31)两端的环形集液空腔(32)，所述环形集液空腔(32)的一端设有进液口，另一端设有排液口(33)，所述主供液管路(2)一端与消防栓(1)连通，另一端通过进液口与其中一个环形集液空腔(32)连通；
两个环形集液空腔(32)之间设有至少四根喷注管(4)，所述喷注管(4)沿轴向固定在筒体(31)内壁上，由筒体(31)一端延伸至另一端，喷注管(4)长度方向上设有一列主喷注孔(41)，所述主喷注孔(41)为与喷注管(4)连通的斜向孔道；
相邻两个斜向孔道的中心线交于一点，其中交点远离筒体(31)内壁并首先相交的两个主喷注孔(41)为一对，两个主喷注孔(41)中心线相交形成夹角A，所述夹角A的角平分线垂直于喷注管(4)管壁。
2.根据权利要求1所述的阵列自击式水雾冷却装置，其特征在于：所述夹角A大于60°小于120°。
3.根据权利要求2所述的阵列自击式水雾冷却装置，其特征在于：所述夹角A等于90°。
4.根据权利要求1-3任一所述的阵列自击式水雾冷却装置，其特征在于：每列主喷注孔(41)的两侧各设有一列辅喷注孔(42)，所述辅喷注孔(42)为与喷注管(4)连通的斜向孔道；所述辅喷注孔(42)两两为一对，两个辅喷注孔(42)中心线相交形成夹角B，所述夹角B与夹角A大小相等，所述夹角B的角平分线垂直于喷注管(4)管壁；两列辅喷注孔(42)中的任意一列辅喷注孔与主喷注孔(41)均呈交错排列。
5.根据权利要求4所述的阵列自击式水雾冷却装置，其特征在于：所述斜向孔道内任一横截面的直径与两端孔口的直径大小完全相同。
6.根据权利要求5所述的阵列自击式水雾冷却装置，其特征在于：所述喷注管(4)的数量为八根，八根喷注管(4)均匀地分布在筒体(31)内壁上。
7.根据权利要求6所述的阵列自击式水雾冷却装置，其特征在于：八根喷注管(4)中的其中一个喷注管为增强雾化喷注管，所述增强雾化喷注管上主喷注孔(41)的孔径小于其它喷注管上主喷注孔(41)的孔径。
8.根据权利要求7所述的阵列自击式水雾冷却装置，其特征在于：所述增强雾化喷注管液体入口端设有与其单独连通的辅供液管路(5)，所述辅供液管路(5)另一端设有给其供液的介质容器(6)，所述介质容器(6)与增强雾化喷注管之间设有增压装置(7)。
9.根据权利要求8所述的阵列自击式水雾冷却装置，其特征在于：所述主供液管路(2)上设有过滤器(8)。
10.根据权利要求9所述的阵列自击式水雾冷却装置，其特征在于：所述主供液管路(2)上设有稳压阀(9)。
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