CN112160850A - 适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，包括集合器、隔热垫、喷注板、支架、喷注管以及辐射隔热屏，所述支架的两端分别连接集合器、喷注板并共同围成容纳空间，所述喷注管安装在容纳空间中，且所述喷注管的一端连接集合器，所述喷注管的另一端穿过辐射隔热屏与所述喷注板连接，所述支架靠近集合器的一端延伸出支架连接端，所述支架连接端、辐射隔热屏、集合器依次通过连接件连接，其中，所述支架连接端和辐射隔热屏之间、辐射隔热屏和集合器之间分别设置有隔热垫，本发明通过安装隔热垫与辐射隔热屏，提高了喷注器的热阻，解决了传统喷注器隔热能力不足的问题。

Description

适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器
技术领域
本发明涉及液体火箭发动机领域，具体地，涉及一种适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器。
背景技术
喷注器是液体火箭发动机的关键组件，它决定了发动机的燃烧效率、寿命和发动机结构的热状态。目前，绿色单元推进剂具有安全性高、无毒和绿色环保，逐渐被应用到液体火箭发动机领域。常规肼类单组元发动机喷注器一般是焊接结构，集合器、喷注管、支架与喷注板等零件通过钎焊方式进行连接，喷注器焊接成一体。由于无水肼等常规单元推进剂燃烧温度低，且发动机重量较轻，催化床对喷注器的热返浸较小，常规单元喷注器可以满足使用要求。而绿色单元推进剂与肼类推进剂相比燃烧温度高，且发动机催化床质量重，催化床对喷注器的热返浸较大，常规焊接成一体的喷注器无法满足采用绿色单元推进剂的喷注器的隔热要求，需要研制新喷注器结构方案。
专利文献CN110043391A公开了一种分隔式催化床及发动机推进方法，分隔式催化床由喷注器、分解室、前床分隔板组件及后床分隔板组件组成。喷注器构成液体推进剂流道，分解室被沿催化床径向分割成不同的单元分解区域，但该装置也不能满足绿色单元推进剂的喷注器的隔热要求。
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适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器。
根据本发明提供的一种适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，包括集合器、隔热垫、喷注板、支架以及喷注管；
所述支架的两端分别连接集合器、喷注板并共同围成容纳空间；
所述喷注管安装在容纳空间中，且所述喷注管的一端连接集合器，所述喷注管的另一端与所述喷注板连接；
所述支架靠近集合器的一端延伸出支架连接端，所述支架连接端和集合器通过连接件连接，其中，所述支架连接端和集合器之间设置有隔热垫。
优选地，还包括幅射隔热屏，所述幅射隔热屏设置在集合器和喷注板之间；
所述幅射隔热屏的周向延伸到支架连接端和集合器之间，其中，所述支架连接端和幅射隔热屏之间、幅射隔热屏和集合器之间分别设置有隔热垫。
优选地，所述连接件的一端与支架连接端之间、所述连接件的另一端与集合器之间分别设置有隔热垫。
优选地，所述隔热垫为圆柱形台阶结构。
优选地，所述幅射隔热屏上设置有多个隔热屏通孔，所述隔热屏通孔的数量、大小分别与喷注管的数量、直径大小相匹配。
优选地，多个隔热屏通孔均匀布置在幅射隔热屏上。
优选地，所述隔热垫采用加聚型聚酰亚胺、缩聚型聚酰亚胺或者玻璃钢中的任一种材料制作。
优选地，所述喷注管分别与集合器、喷注板钎焊方式连接；
所述支架与喷注板焊接或一体成型。
优选地，所述支架采用多孔的镂空结构。
优选地，所述幅射隔热屏采用铁基变形高温合金、镍基变形高温合金、钴基变形高温合金、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢或马氏体不锈钢中的任意一种材料制作。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过安装隔热垫以及各部件结构的布置，大大提高了喷注器的热阻，解决了传统喷注器隔热能力不足的问题。
2、本发明中的幅射隔热屏设置在集合器和喷注板之间且设置的多个隔热屏通孔能够匹配喷注管的尺寸，提高了喷注器的热阻和整体的隔热能力；同时幅射隔热屏和隔热垫能够采用多种耐高温且无毒的材质，大大提高了装置的实用性。
3、本发明中的支架采用多孔的镂空结构，在保证强度的前提下能够达到良好的散热效果，且大大减轻了设备的重量。
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为本发明一个侧面的结构示意图；
图2为本发明另一个侧面的结构示意图；
图3为幅射隔热屏的结构示意图；
图4为隔热垫的结构示意图。
图中示出：
集合器1 喷注管5 平垫圈9
隔热垫2 螺栓6 幅射隔热屏10
喷注板3 螺母7 支架连接端11
支架4 弹簧垫圈8 隔热屏通孔12
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。
本发明提供了一种适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，如图1～图4所示，包括集合器1、隔热垫2、喷注板3、支架4、喷注管5以及幅射隔热屏10，所述支架4的两端分别连接集合器1、喷注板3并共同围成容纳空间；所述喷注管5安装在容纳空间中，且所述喷注管5的一端连接集合器1，所述喷注管5的另一端穿过幅射隔热屏10与所述喷注板3连接；所述支架4靠近集合器1的一端延伸出支架连接端11，所述支架连接端11、幅射隔热屏10、集合器1依次通过连接件连接，其中，所述支架连接端11和幅射隔热屏10之间、幅射隔热屏10和集合器1之间分别设置有隔热垫2。
需要说明的是，本发明中所述的支架连接端11根据实际应用的需要可以采取多种设置方式，既可以设置成支架4与支架连接端11一体连接的形式，也可以将支架4与支架连接端11设置成分体件，当采用分体件时既可以通过焊接的方式连接，又可以灵活采用多种连接件进行连接组合，具体在使用时根据不同的应用场景合理选择，以满足实际的应用需求。
具体地，如图1～图2所示，所述连接件的一端与支架连接端11之间、所述连接件的另一端与集合器1之间分别设置有隔热垫2。
具体地，在一个优选例中，所述连接件采用螺栓结构，如图1所示，包括螺栓6、螺母7、弹簧垫圈8以及平垫圈9，所述螺栓6为单头螺栓，螺栓6依次穿过隔热垫2、集合器1、隔热垫2、幅射隔热屏10、隔热垫2、支架连接端11、隔热垫2、平垫圈9、弹簧垫圈8与螺母7连接。在实际应用中，根据实际的需求，连接件也可以采用其他方式的锁紧方式，以满足实际的需求。
具体地，如图4所示，在一个优选例中，所述隔热垫2为圆柱形台阶结构，所述隔热垫2采用加聚型聚酰亚胺、缩聚型聚酰亚胺或者玻璃钢中的任一种材料制作，所述幅射隔热屏10采用铁基变形高温合金、镍基变形高温合金、钴基变形高温合金、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢或马氏体不锈钢中的任意一种材料制作。
进一步地，铁基变形高温合金是以铁为主要成分的变形高温合金，镍基变形高温合金是以镍为主要成分的变形高温合金，钴基变形高温合金是以钴为主要成分的变形高温合金，其中变形高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温环境下抗氧化或耐腐蚀，并能在一定应力作用下长期工作的一类金属材料；聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达400℃以上，聚酰亚胺可分成缩聚型和加聚型两种，具有良好的机械性能，且无毒、热稳定性高。
具体地，如图1、图3所示，所述幅射隔热屏10上设置有多个隔热屏通孔12，所述隔热屏通孔12的数量、大小分别与喷注管5的数量、直径大小相匹配，使幅射隔热屏10能够达到充分隔热的效果，在一个优选例中，多个隔热屏通孔12均匀布置在幅射隔热屏10上。
具体地，如图1～图4所示，所述喷注管5分别与集合器1、喷注板3焊接方式连接，所述支架4与喷注板3焊接或一体成型，所述的焊接例如钎焊方式，大大增加了连接的强度，牢固性好。
具体地，如图1～图2所示，所述支架4采用多孔的镂空结构，在保证强度的前提下能够达到良好的散热效果，且大大减轻了设备的重量。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
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 (10)

1.一种适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，其特征在于，包括集合器(1)、隔热垫(2)、喷注板(3)、支架(4)以及喷注管(5)；
所述支架(4)的两端分别连接集合器(1)、喷注板(3)并共同围成容纳空间；
所述喷注管(5)安装在容纳空间中，且所述喷注管(5)的一端连接集合器(1)，所述喷注管(5)的另一端与所述喷注板(3)连接；
所述支架(4)靠近集合器(1)的一端延伸出支架连接端(11)，所述支架连接端(11)和集合器(1)通过连接件连接，其中，所述支架连接端(11)和集合器(1)之间设置有隔热垫(2)。
2.根据权利要求1所述的适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，其特征在于，还包括幅射隔热屏(10)，所述幅射隔热屏(10)设置在集合器(1)和喷注板(3)之间；
所述幅射隔热屏(10)的周向延伸到支架连接端(11)和集合器(1)之间，其中，所述支架连接端(11)和幅射隔热屏(10)之间、幅射隔热屏(10)和集合器(1)之间分别设置有隔热垫(2)。
3.根据权利要求1所述的适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，其特征在于，所述连接件的一端与支架连接端(11)之间、所述连接件的另一端与集合器(1)之间分别设置有隔热垫(2)。
4.根据权利要求1所述的适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，其特征在于，所述隔热垫(2)为圆柱形台阶结构。
5.根据权利要求2所述的适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，其特征在于，所述幅射隔热屏(10)上设置有多个隔热屏通孔(12)，所述隔热屏通孔(12)的数量、大小分别与喷注管(5)的数量、直径大小相匹配。
6.根据权利要求5所述的适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，其特征在于，多个隔热屏通孔(12)均匀布置在幅射隔热屏(10)上。
7.根据权利要求1所述的适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，其特征在于，所述隔热垫(2)采用加聚型聚酰亚胺、缩聚型聚酰亚胺或者玻璃钢中的任一种材料制作。
8.根据权利要求1所述的适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，其特征在于，所述喷注管(5)分别与集合器(1)、喷注板(3)钎焊方式连接；
所述支架(4)与喷注板(3)焊接或一体成型。
9.根据权利要求1所述的适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，其特征在于，所述支架(4)采用多孔的镂空结构。
10.根据权利要求2所述的适用于单元液体火箭发动机的特种喷注器，其特征在于，所述幅射隔热屏(10)采用铁基变形高温合金、镍基变形高温合金、钴基变形高温合金、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢或马氏体不锈钢中的任意一种材料制作。
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