CN112727637B - 一种喷注器和发动机及飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种喷注器和发动机及飞行器，包括：壳体，内置有若干喷注腔，所述喷注腔上连通设置有若干喷注流道和若干导流口，所述导流口适于向所述喷注腔内通入流料；弹性层，沿所述喷注流道设置，适于在流料压力作用下发生弹性形变。导流口向喷注腔内导入如推进剂等料流，料流自喷注流道流出，并在壳体外发生喷注雾化，通过在喷注流道内设置弹性层，可以使喷注流道的内径，即喷注流通面积随着料流压力呈正相关变化，在喷注压力高时流通面积将增大，减小高流量下的喷注压降，相对固定流道内径降低了部分压力损失，减小喷注器上游供给系统的压力，同时降低了设置有喷注器的装置，如发动机或火箭等，的燃料供给系统要求。

Description

一种喷注器和发动机及飞行器

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种喷注器和发动机及飞行器。

背景技术

推力室是液体火箭发动机动力的产生动力的重要组件，火箭发动机需要推进剂在推力室内燃烧，进而产生推进火箭运动的推力。液体推进剂在进入推力室燃烧前需要经过喷注雾化，雾化越充分，燃烧效率越高，目前喷注雾化过程多采用喷注器上喷嘴喷注。

然而，推进剂在通过喷嘴喷注的过程中会产生压力损失，这一压力损失与推进剂的流量呈正相关，当推进剂流量随着推力和室压的增大而增大时，推进剂的压力损失也会随之升高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于降低现有技术中的喷注器在喷注过程中存在压力损失，从而提供一种喷注器和发动机及飞行器。

本发明提供一种喷注器，包括：壳体，内置有若干喷注腔，所述喷注腔上连通设置有若干喷注流道和若干导流口，所述导流口适于向所述喷注腔内通入流料；

弹性层，沿所述喷注流道设置，适于在流料压力作用下发生弹性形变。

喷注器还包括喷注芯，所述喷注芯设置在所述喷注流道内，包括所述弹性层和硬质层，所述弹性层设置在所述硬质层外侧，并与所述喷注流道内壁间隔设置。

喷注芯与所述喷注流道内壁均匀间隔设置。

喷注芯延伸至所述喷注腔内，并与所述喷注腔上沿所述喷注流道延伸方向的内壁固定连接。

若干所述喷注腔间隔设置，所述喷注芯包括相互嵌套且间隔设置的若干芯体，所述芯体包括固定连接的弹性层和硬质层，相邻所述芯体间成型有流通腔，各个所述流通腔对应连通各个所述喷注腔。

相邻所述喷注腔间上的各个喷注流道分别对应设置，并沿同向延伸。

若干所述导流口沿所述喷注腔沿周向均匀间隔设置。

喷注芯与所述喷注腔可拆卸连接，和/或，所述弹性层与所述硬质层可拆卸连接设置。

本发明还提供一种发动机，包括上述的喷注器。

本发明还提供一种飞行器，包括上述的发动机。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种喷注器，包括：壳体，内置有若干喷注腔，所述喷注腔上连通设置有若干喷注流道和若干导流口，所述导流口适于向所述喷注腔内通入流料；弹性层，沿所述喷注流道设置，适于在流料压力作用下发生弹性形变。

导流口向喷注腔内导入如推进剂等料流，料流自喷注流道流出，并在壳体外发生喷注雾化，通过在喷注流道内设置弹性层，可以使喷注流道的内径，即喷注流通面积随着料流压力呈正相关变化，在喷注压力高时流通面积将增大，减小高流量下的喷注压降，相对固定流道内径降低了部分压力损失，减小喷注器上游供给系统的压力，同时降低了设置有喷注器的装置，如发动机或火箭等，的燃料供给系统要求。

2.本发明提供的一种喷注器，还包括喷注芯，所述喷注芯设置在所述喷注流道内，包括所述弹性层和硬质层，所述弹性层设置在所述硬质层外侧，并与所述喷注流道内壁间隔设置。

喷注芯通过弹性层和硬质层的结合设置，利用硬质层为弹性层提供了设置基础，使得弹性层在保证喷注流道上喷注流通面积随着料流压力呈正相关变化的同时，可以在喷注流道内壁之外的位置设置，提高了弹性层结构设置的多样性。

3.本发明提供的喷注器，所述喷注腔沿周向设置有若干均匀排列的所述导流口。

这样设置可以实现对喷注腔的均匀注料，降低料流对各个喷注腔内壁的冲击，并避免阻碍其他方向上导流口的注料，同时，这样设置降低了喷注腔内料流的紊乱性，保证喷注腔内料流对于喷注流道压力的均匀性，有效降低了喷注器的压力损耗。

4.本发明提供的喷注器，相邻所述喷注腔间上的各个喷注流道分别对应设置，并沿同向延伸。

这样设置使得设置在各个喷射流道上的喷注芯可以沿单一方向延伸，无需发生弯折，降低了喷注流道的径向长度，也就降低了料流的流动阻力和压力损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中提供的喷注器的内部结构示意图；

图2为图1所示的喷注器的内部结构放大示意图。

附图标记说明：

1-壳体；11-喷注腔；111-第一喷注腔体；112-第二喷注腔体；12-喷注流道；13-导流口；2-喷注芯；21-弹性层；22-硬质层；23-第一芯体件；24-第二芯体件；25-流通腔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1-图2所示，本发明提供一种喷注器，包括壳体1和弹性层21。

壳体1内设置有若干喷注腔11，在本实施例中，喷注腔11数量为两个，分别为第一喷注腔体111和第二喷注腔体112，呈双层间隔设置，各个喷注腔11内设置有若干喷注流道12和若干导流口13，导流口13适于向喷注腔11内通入流料，喷注流道12适于将流料导出喷注腔11，并与后续雾化装置连通，进一步的，各个喷注流道12均与外界连通设置，作为可变换的实施方式，喷注腔11的数量可以为1个或多个。

具体的，各个喷注腔11上的导流口13沿喷注腔11的周向均匀间隔设置，这样设置可以实现对喷注腔11的均匀注料，避免料流对各个喷注腔11内壁的冲击并阻碍其他方向上导流口13的注料，同时，这样设置降低了喷注腔11内料流的紊乱性，保证喷注腔11内料流对于喷注流道12压力的均匀性，降低压力损耗。

弹性层21，沿喷注流道12设置，适于在流料压力作用下发生弹性形变。

导流口13向喷注腔11内导入如推进剂等料流，料流自喷注流道12流出，并在壳体1外发生喷注雾化，通过在喷注流道12内设置弹性层21，可以使喷注流道12的内径，即喷注流通面积随着料流压力呈正相关变化，在喷注压力高时流通面积将增大，减小高流量下的喷注压降，相对固定流道内径降低了部分压力损失，减小喷注器上游供给系统的压力，同时降低了设置有喷注器的装置，如发动机或火箭等设备的燃料供给系统要求。

喷注器还包括喷注芯2，喷注芯2设置在喷注流道12内，包括弹性层21和硬质层22，弹性层21包覆在硬质层22外侧，并与喷注流道12内壁间隔设置。

喷注芯2通过弹性层21和硬质层22的结合设置，利用硬质层22为弹性层21提供了设置基础，使得弹性层21在保证喷注流道12上喷注流通面积随着料流压力呈正相关变化的同时，可以在喷注流道12内壁之外的位置设置，提高了弹性层21结构设置的多样性。

作为可变换的实施方式，硬质层22也可以不设置，弹性层21可以与喷注流道12的内壁贴合设置。作为另一种可变换的实施方式，弹性层21也可以设置在硬质层22内侧。

所述喷注芯2与所述喷注流道12内壁均匀间隔设置，保证喷注芯2上弹性层21在各向受力的稳定性，同时可以沿喷注流道12同向延伸，避免喷注芯2在喷注流道12的延伸方向与料流存在干涉部分，降低了料流的流动阻力。

在本实施例中，喷注芯2延伸至喷注腔11内，并与喷注腔11上沿喷注流道12延伸方向的内壁固定连接。这样设置为喷注芯2提供设了安设基础，保证了喷注芯2设置的稳定性。

作为可变换的实施方式，喷注芯2可以通过设置固定件，如沿周向设置若干个连接杆等结构，分别连接喷注芯2与喷注流道12的内壁，使其可以设置在喷注流道12内而不伸置于喷注腔11中。

进一步地，两个喷注腔11间隔设置，喷注芯2包括相互嵌套且间隔设置的若干芯体，具体的，在本实施例中，喷注芯2包括两个芯体，分别为第一芯体件23和第二芯体件24，两芯体均包括固定连接的弹性层21和硬质层22，第二芯体件24呈筒状套设置在第一芯体件23外侧。

不同芯体间成型有流通腔25，具体的，第一芯体件23与第二芯体件24间成型有第一流通腔，第二芯体件24与喷注流道12内壁间设置有第二流通腔，各个流通腔25对应连通各个喷注腔11。

第一芯体件23设置在第二芯体件24内侧，并自第一喷注腔体111的喷注流道12延伸至第一喷柱腔内，与第一喷注腔体111内壁固定，第二芯体件24间隔设置在第一芯体件23外侧，并自第二喷注腔体112的喷注流道12内延伸至第二喷注腔体112内，并与所述第二喷注腔体112的内壁固定，进一步地，第一喷注腔体111上的喷注流道12朝向第二喷注腔体112延伸，第二芯体件24的端部围设在第一喷注腔体111的喷注流道12外侧，将其与第二喷注腔体112隔离，避免不同喷注腔11内的料流混合，此外，第二喷注腔体112的喷注流道12朝向壳体1外侧延伸设置。

进一步的，相邻喷注腔11间上的各个喷注流道12分别对应设置，并沿同向延伸。这样设置使得设置在各个喷射流道上的喷注芯2可以沿单一方向延伸，无需发生弯折，降低了喷注流道12的径向长度，也就降低了料流的流动阻力和压力损失。

在本实施例中，喷注芯2与喷注腔11可拆卸连接，同时，弹性层21与硬质层22可拆卸连接设置。这样设置，实现了喷注芯2或弹性层21的可更换性，使得用户可以根据对应的喷注压力或料流类型更换相应弹性系数的弹性层21，提高喷注芯2的适应性，有效降低喷注器的压力损失。

在本实施例中，喷注芯2的硬质层22与喷注腔11内壁一体成型设置，喷注芯2硬质层22和壳体1的材质不做过多限制，满足承受内部料流压力即可，作为优选的实施方式，壳体1及硬质层22材质为不锈钢材质。

本发明还提供一种发动机，具体为液体火箭发动机，包括上述的喷注器，在本实施例中，可以不同的喷注腔11内对应设置不同的推进剂，在通过喷注流道12喷出后混合雾化。

本发明还提供一种飞行器，具体为火箭飞行器，包括上述的发动机。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种喷注器，其特征在于，包括：

壳体（1），内置有若干喷注腔（11），所述喷注腔（11）上连通设置有若干喷注流道（12）和若干导流口（13），所述导流口（13）适于向所述喷注腔（11）内通入流料；

喷注芯（2），所述喷注芯（2）设置在所述喷注流道（12）内，包括弹性层（21）和硬质层（22），所述弹性层（21）沿所述喷注流道（12）设置，适于在流料压力作用下发生弹性形变，所述弹性层（21）设置在所述硬质层（22）外侧，并与所述喷注流道（12）内壁间隔设置。

2.根据权利要求1所述的喷注器，其特征在于，所述喷注芯（2）与所述喷注流道（12）内壁均匀间隔设置。

3.根据权利要求1或2所述的喷注器，其特征在于，所述喷注芯（2）延伸至所述喷注腔（11）内，并与所述喷注腔（11）上沿所述喷注流道（12）延伸方向的内壁固定连接。

4.根据权利要求3所述的喷注器，其特征在于，若干所述喷注腔（11）间隔设置，所述喷注芯（2）包括相互嵌套且间隔设置的若干芯体，所述芯体包括固定连接的弹性层（21）和硬质层（22），相邻所述芯体间成型有流通腔（25），各个所述流通腔（25）对应连通各个所述喷注腔（11）。

5.根据权利要求4所述的喷注器，其特征在于，相邻所述喷注腔（11）间上的各个喷注流道（12）分别对应设置，并沿同向延伸。

6.根据权利要求1所述的喷注器，其特征在于，若干所述导流口（13）沿所述喷注腔（11）沿周向均匀间隔设置。

7.根据权利要求1所述的喷注器，其特征在于，所述喷注芯（2）与所述喷注腔（11）可拆卸连接，和/或，所述弹性层（21）与所述硬质层（22）可拆卸连接设置。

8.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的喷注器。

9.一种飞行器，其特征在于，包括权利要求8所述的发动机。

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