RU2482318C1 - Coaxial spray injector - Google Patents

Coaxial spray injector Download PDF

Info

Publication number
RU2482318C1
RU2482318C1 RU2012109746/06A RU2012109746A RU2482318C1 RU 2482318 C1 RU2482318 C1 RU 2482318C1 RU 2012109746/06 A RU2012109746/06 A RU 2012109746/06A RU 2012109746 A RU2012109746 A RU 2012109746A RU 2482318 C1 RU2482318 C1 RU 2482318C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pylons
pylon
blind
tubular housing
tubular body
Prior art date
Application number
RU2012109746/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Викторович Черниченко
Виталий Борисович Шепеленко
Original Assignee
Владимир Викторович Черниченко
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 Владимир Викторович Черниченко filed Critical Владимир Викторович Черниченко
Priority to RU2012109746/06A priority Critical patent/RU2482318C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2482318C1 publication Critical patent/RU2482318C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Nozzles (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: coaxial spray injector includes a tubular housing with the main axial channel, which has an axial inlet and outlet, as well as a blind tube fixed at least on one pylon coaxially to the housing inside it, which is made as an integral part of the pylon and the tubular housing. At least one inlet through hole is made in the pylon, which is spread along the pylon from external surface of the injector to the axial channel in the blind tube on the side of its blind end. The blind tube channel is formed on the outlet side with its blind axial channel and on the inlet side with an inlet through hole in the pylon. The main axial channel of the tubular housing on the outlet side is made so that it has stepped change of a flow passage. Stepped change of the flow passage of the tubular housing is made so that the flow passage of the above housing reduces from pylons to the outlet part mainly in the form of one confuser. A sleeve is installed on the outlet part of the tubular housing so that an annular cavity, in which screw channels are arranged, is formed between external surface of the above housing and internal surface of the sleeve. On the side of the axial inlet of the tubular housing there made is an adjustment element in the form of a chamfer provided with possibility of changing its geometrical parameters during adjustment. Tubular housing is split-type. On external surface of the blind tube, which is arranged in outlet part of the tubular housing, there made are pylons interacting with internal surface of the tubular housing. Longitudinal axes of the pylons are installed at an angle to longitudinal axis of the injector. In the pylons there are the channels, the outlet part of which is directed at an angle to longitudinal axis of the injector, which is different from the installation angle of longitudinal axes of the above pylons. The inlet part of the above channels is connected to the cavity of the blind tube, and the outlet part is connected to the annular cavity formed with the tubular housing and the blind tube. Axes of channels in the pylons are located opposite to the direction of axes of screw channels in annular cavity between sleeve and external surface of the tubular housing. The blind tube is split-type and consists of a pylon part and a tip; at that, a jet nozzle is installed at their joint point.EFFECT: increasing the economy of the working process at the injector operation.4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетических установок, а именно к устройствам для перемешивания и распыливания компонентов топлива, и может быть использовано при разработке форсунок и смесительных головок жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).The invention relates to the field of power plants, and in particular to devices for mixing and atomizing fuel components, and can be used in the development of nozzles and mixing heads of liquid rocket engines (LRE).

В основу изобретения положена задача реализации смесеобразования, заключающегося в том, чтобы из форсунки в огневое пространство камеры сгорания выходила кольцевая струя окислительной среды, внутри которой располагалась струя горючего, а окружала струю окислительной среды также кольцевая струя горючего.The basis of the invention is the implementation of the mixture formation, which consists in the fact that from the nozzle into the firing space of the combustion chamber there is an annular jet of oxidizing medium, inside which there is a jet of fuel, and the ring jet of fuel is also surrounded by a stream of oxidizing medium.

Целесообразно, чтобы так работала как обычная форсунка, так и форсунка, выступающая в огневое пространство камеры сгорания, которая чаще всего предназначается для образования антипульсационных перегородок в огневом пространстве камер сгорания жидкостных ракетных двигателей.It is advisable that both the normal nozzle and the nozzle protrude into the firing space of the combustion chamber, which is most often intended to form anti-pulsation baffles in the firing space of the combustion chambers of liquid rocket engines.

Необходимость разработки таких форсунок продиктована как целесообразностью улучшения смесеобразования в камере сгорания, в частности, для повышения удельного импульса тяги двигателей, работающих на двух компонентах, так и потребностью в создании трехкомпонентных форсунок для жидкостных ракетных двигателей, в которых используются три компонента топлива.The need to develop such nozzles is dictated by the feasibility of improving mixture formation in the combustion chamber, in particular, to increase the specific thrust impulse of engines running on two components, and the need to create three-component nozzles for liquid rocket engines that use three fuel components.

В случае применения двухкомпонентного топлива в предлагаемых форсунках в качестве окислительной среды используется окислительный газогенераторный газ, а в обеих окружающих его струях одно и то же горючее.In the case of the use of two-component fuel in the proposed nozzles, an oxidizing gas-generating gas is used as the oxidizing medium, and the same fuel is used in both of the jets surrounding it.

В случае применения трехкомпонентного топлива (один окислитель и два разных компонента горючего) в качестве окислительной среды используется газогенераторный окислительный газ, один из компонентов горючего идет в наружной кольцевой струе, а другой - во внутренней.In the case of the use of three-component fuel (one oxidizer and two different components of the fuel), the gas-generating oxidizing gas is used as the oxidizing medium, one of the components of the fuel goes in the outer ring stream, and the other in the inner one.

Из анализа уровня техники известны двухкомпонентные форсунки с глухим осевым каналом и тангенциальными сквозными отверстиями, простирающимися от наружной поверхности форсунки до пересечения с этим осевым каналом. Таковой форсункой является форсунка камеры сгорания жидкостных ракетных двигателей РД-107, РД-108 (см., например, энциклопедию «Космонавтика», М., 1985, стр.426, параграф «Форсуночная головка»). Эту форсунку принимаем в качестве аналога изобретения.From the analysis of the prior art, two-component nozzles with a blind axial channel and tangential through holes extending from the outer surface of the nozzle to the intersection with this axial channel are known. Such a nozzle is the nozzle of the combustion chamber of liquid rocket engines RD-107, RD-108 (see, for example, the encyclopedia "Cosmonautics", Moscow, 1985, p. 426, paragraph "nozzle head"). This nozzle is taken as an analogue of the invention.

Недостаток аналога в том, что в нем не может быть использован третий компонент топлива, а также в том, что в нем имеется резерв для улучшения смесеобразования и повышения удельного импульса тяги жидкостного ракетного двигателя.The disadvantage of the analogue is that it cannot use the third component of fuel, and also that it has a reserve for improving mixture formation and increasing the specific thrust of a liquid propellant rocket engine.

Из анализа уровня техники известна также газожидкостная двухкомпонентная струйно-струйная форсунка жидкостного ракетного двигателя РД-253 (см. учебник для вузов, авторы Г.Г.Гахун, В.И.Баулин, В.А.Володин и др. «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей». М., 1989 г., стр.136, рис.7.14, поз.1). Эту форсунку принимаем также в качестве аналога.From the analysis of the prior art, a gas-liquid two-component jet-jet nozzle of the RD-253 liquid propellant rocket engine is also known (see textbook for high schools, authors G.G. Gakhun, V.I. Baulin, V.A. Volodin et al. “Design and Engineering liquid rocket engines. ”M., 1989, p. 136, Fig. 7.14, item 1). This nozzle is also taken as an analogue.

Недостаток аналога в том, что в нем нельзя использовать третий компонент топлива, а кроме того, эта форсунка имеет резерв для улучшения смесеобразования и повышения удельного импульса тяги жидкостных ракетных двигателей, работающих на двухкомпонентном топливе.The disadvantage of the analogue is that it cannot use the third fuel component, and in addition, this nozzle has a reserve for improving mixture formation and increasing the specific thrust of liquid propellant rocket engines running on two-component fuel.

Известны форсунки, образующие антипульсационные перегородки головки двигателя SSME (см. Г.Г.Гахун, В.И.Баулин, В.А.Володин и др. «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей». М., 1989 г., стр.135, рис.7.12, поз.3). Эти форсунки - двухкомпонентные, выдвинутые выходной своей частью в огневое пространство камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя. Эту форсунку принимаем в качестве аналога изобретений.Known nozzles forming the anti-pulsation septum of the SSME engine head (see G. G. Gakhun, V. I. Baulin, V. A. Volodin and others. “Design and construction of liquid-propellant rocket engines.” M., 1989, p. 135, fig. 7.12, item 3). These nozzles are two-component, extended by their output into the firing space of the combustion chamber of a liquid rocket engine. We accept this nozzle as an analogue of inventions.

Известна газожидкостная форсунка смесительной головки кислородно-водородного двигателя (см. Г.Г.Гахун, В.И.Баулин, В.А.Володин и др. «Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей». М., 1989 г., стр.136, рис.7.13, поз.2). Форсунка содержит имеющий осевой вход и выход трубчатый корпус с осевым каналом и коаксиально закрепленную внутри корпуса глухую трубку, выполненную зацело с пилоном и трубчатым корпусом. В пилонах выполнены сквозные отверстия, простирающиеся вдоль пилона от наружной поверхности форсунки до осевого канала в глухой трубке со стороны его глухого конца, при этом канал глухой трубки образован со стороны выхода ее глухим осевым каналом, а со стороны входа - входными сквозными отверстиями в пилоне.Known gas-liquid nozzle of the mixing head of an oxygen-hydrogen engine (see G. G. Gakhun, V. I. Baulin, V. A. Volodin and others. “Design and construction of liquid rocket engines.” M., 1989, p. 136, Fig. 7.13, item 2). The nozzle contains a tubular body having an axial inlet and outlet with an axial channel and a blind tube coaxially fixed inside the housing, made integrally with the pylon and the tubular body. The pylons are provided with through holes extending along the pylon from the outer surface of the nozzle to the axial channel in the blind pipe from the side of its blind end, while the channel of the blind pipe is formed from the exit side by its blind axial channel, and from the input side by input through holes in the pylon.

Недостаток заключается в том, что имеется резерв для улучшения смесеобразования и повышения удельного импульса тяги двигателя, а кроме того, в нем нельзя использовать третий компонент топлива.The disadvantage is that there is a reserve for improving mixture formation and increasing the specific impulse of the engine thrust, and in addition, the third fuel component cannot be used in it.

Известна топливная форсунка камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя, содержащая имеющий осевой вход и выход трубчатый корпус с основным осевым каналом, а также не менее чем на одном пилоне закрепленную коаксиально корпусу внутри него глухую трубку, выполненную зацело с пилоном и трубчатым корпусом, причем в пилоне выполнено не менее чем одно входное сквозное отверстие, простирающееся вдоль пилона от наружной поверхности форсунки до осевого канала в глухой трубке со стороны ее глухого конца, канал глухой трубки образован со стороны выхода ее глухим осевым каналом, а со стороны входа - входным сквозным отверстием в пилоне, при этом основной осевой канал трубчатого корпуса со стороны выхода выполнен со ступенчатым расширением, в которое направлены выполненные тангенциально относительно оси форсунки сквозные отверстия, простирающиеся со стороны наружной поверхности форсунки до пересечения с основным осевым каналом (Патент РФ №2232916, МПК: F02K 9/52 - прототип).Known fuel nozzle of a combustion chamber of a liquid propellant rocket engine containing an axial inlet and outlet tubular body with a main axial channel, and also at least on one pylon a blind tube fixed coaxially to the body inside it, made integrally with the pylon and the tubular body, moreover, the pylon is made at least one inlet through hole extending along the pylon from the outer surface of the nozzle to the axial channel in the blind pipe from the side of its blind end, the channel of the blind pipe is formed from the side they exit by a blind axial channel, and from the entry side by an input through hole in the pylon, while the main axial channel of the tubular body on the exit side is made with a stepwise expansion, into which through holes extending tangentially with respect to the nozzle axis are directed, extending from the outside of the nozzle surface to the intersection with the main axial channel (RF Patent No. 2232916, IPC: F02K 9/52 - prototype).

В указанной топливной форсунке окислитель подается в виде сплошной струи через трубчатый корпус с наконечником, а горючее - через кольцевые зазоры между трубчатым корпусом и трубкой окислителя.In the said fuel injector, the oxidizing agent is supplied in the form of a continuous stream through a tubular body with a tip, and the fuel through the annular gaps between the tubular body and the oxidizing tube.

Основными недостатками указанной форсунки является то, что форсунка не имеет настроечных элементов для настойки форсунки по линии горючего и окислителя на заданный расход, что приводит к нерасчетному соотношению компонентов и потерям удельного импульса тяги. Кроме этого полость керосина в форсунке используется только на режиме работы двигателя на компонентах «кислород-керосин-водород», на которой двигатель работает достаточно короткое время. При работе двигателя на компонентах «кислород-керосин», на режиме второй и последующих ступеней, такое выполнение выходной части форсунки приводит к значительным потерям экономичности, сопоставимыми в ряде случаев с выигрышем от применения третьего компонента топлива, имеющего большую плотность, на режиме первой ступени.The main disadvantages of this nozzle is that the nozzle does not have tuning elements for adjusting the nozzle along the line of fuel and oxidizer at a given flow rate, which leads to an off-design ratio of components and loss of specific impulse of thrust. In addition, the kerosene cavity in the nozzle is used only in the engine operating mode on the oxygen-kerosene-hydrogen components, on which the engine runs for a fairly short time. When the engine is running on oxygen-kerosene components in the second and subsequent stages, this embodiment of the nozzle outlet leads to significant losses in economy, comparable in some cases to the gain from using the third component of the fuel, which has a higher density, in the first stage mode.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание форсунки, применение которой позволит обеспечить повышенную экономичность рабочего процесса при работе форсунки как в качестве трехкомпонентной, на компонентах топлива «кислород-керосин-водород», так и в качестве двухкомпонентной, на компонентах топлива «кислород-водород».The objective of the invention is to remedy these disadvantages and the creation of a nozzle, the use of which will provide increased efficiency of the working process when the nozzle is operated as a three-component, on oxygen-kerosene-hydrogen fuel components, or as a two-component, on oxygen-hydrogen fuel components ".

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предложенной соосно-струйной форсунке, содержащей имеющий осевой вход и выход трубчатый корпус с основным осевым каналом, а также не менее чем на одном пилоне закрепленную коаксиально корпусу внутри него глухую трубку, выполненную за одно целое с пилоном и трубчатым корпусом, причем в пилоне выполнено не менее чем одно входное сквозное отверстие, простирающееся вдоль пилона от наружной поверхности форсунки до осевого канала в глухой трубке со стороны ее глухого конца, при этом канал глухой трубки образован со стороны выхода ее глухим осевым каналом, а со стороны входа - входным сквозным отверстием в пилоне, при этом основной осевой канал трубчатого корпуса со стороны выхода выполнен со ступенчатым изменением проходного сечения, согласно изобретению ступенчатое изменение проходного сечения трубчатого корпуса выполнено с уменьшением проходного сечения упомянутого корпуса от пилонов к выходной части, преимущественно, в виде одного конфузора, при этом на выходной части трубчатого корпуса установлена втулка с образованием между наружной поверхностью упомянутого корпуса и внутренней поверхностью втулки кольцевой полости, в которой размещены винтовые каналы, со стороны осевого входа трубчатого корпуса выполнен настроечный элемент в виде фаски, выполненной с возможностью изменения ее геометрических параметров при настройке, трубчатый корпус выполнен разъемным, на наружной поверхности глухой трубки, размещенной в выходной части трубчатого корпуса, выполнены пилоны, взаимодействующие своей выходной частью с внутренней поверхностью трубчатого корпуса, причем продольные оси упомянутых пилонов установлены под углом к продольной оси форсунки, при этом в пилонах выполнены каналы, выходная часть которых направлена под углом к продольной оси форсунки, отличным от угла установки продольных осей указанных пилонов, при этом входная часть упомянутых каналов соединяется с полостью глухой трубки, а выходная - с кольцевой полостью, образованной трубчатым корпусом и глухой трубкой, причем оси упомянутых каналов в пилонах расположены противоположно направлению осей винтовых каналов в кольцевой полости между втулкой и наружной поверхностью трубчатого корпуса, при этом глухая трубка выполнена разъемной, состоящей из пилонной части и наконечника, причем в месте их стыка установлен жиклер.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed coaxial-jet nozzle containing an axial inlet and outlet tubular body with a main axial channel, as well as at least one pylon, a blind tube fixed coaxially to the body inside it, made in one piece with the pylon and at least one inlet through hole extending along the pylon from the outer surface of the nozzle to the axial channel in the blind pipe from the side of its blind end, the channel being blind the second tube is formed from the outlet side by a blind axial channel, and from the entry side by an input through hole in the pylon, while the main axial channel of the tubular body from the exit side is made with a step-wise change in the bore, according to the invention, a step-wise change in the bore of the tubular body is made with decreasing the passage section of the said housing from the pylons to the output part, mainly in the form of one confuser, while on the output part of the tubular body there is a sleeve with the formation m between the outer surface of the said housing and the inner surface of the sleeve of the annular cavity in which the helical channels are located, on the side of the axial inlet of the tubular housing there is a tuning element in the form of a chamfer made with the possibility of changing its geometric parameters during adjustment, the tubular housing is made detachable on the outer surface a blind tube located in the output part of the tubular body, made pylons interacting with its output part with the inner surface of the tubular body, Moreover, the longitudinal axes of the said pylons are installed at an angle to the longitudinal axis of the nozzle, while in the pylons channels are made, the outlet part of which is directed at an angle to the longitudinal axis of the nozzle, different from the angle of installation of the longitudinal axes of the said pylons, while the input part of the said channels is connected to the blind cavity tubes, and the outlet with an annular cavity formed by a tubular body and a blind tube, the axes of the said channels in the pylons being opposite to the direction of the axes of the screw channels in the annular floor between the sleeve and the outer surface of the tubular body, while the blind tube is made detachable, consisting of a pylon part and a tip, with a nozzle installed at the junction.

В варианте выполнения, глухая трубка закреплена коаксиально корпусу внутри него на двух радиально направленных и равнорасположенных по окружности пилонах, внутри каждого из которых размещено два поперечных относительно оси форсунки входных сквозных отверстия.In an embodiment, the blind tube is coaxially fixed to the housing inside it on two pylons radially directed and equally spaced around the circumference, inside each of which two inlet openings are transverse with respect to the axis of the nozzle.

В варианте выполнения, трубчатый корпус форсунки выполнен из двух частей, входной и выходной, герметично соединенных сварным швом, причем пилоны расположены в ее выходной части.In an embodiment, the tubular nozzle body is made of two parts, an input and an output, hermetically connected by a weld, the pylons being located in its output part.

В варианте выполнения, трубчатый корпус снабжен, по крайней мере, одним кольцевым утолщением.In an embodiment, the tubular body is provided with at least one annular thickening.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан осевой продольный разрез предложенной соосно-струйной форсунки, на фиг.2 - выносной элемент А с изображением выходной части форсунки в увеличенном масштабе, на фиг.3 - поперечный разрез Б-Б выходной части форсунки, на фиг.4 - выходная часть форсунки с пилонами на глухой трубке.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows an axial longitudinal section of the proposed coaxial-jet nozzle, Fig. 2 is an extension element A with an image of the nozzle outlet on an enlarged scale, Fig. 3 is a transverse section BB of the nozzle outlet , Fig.4 - the output of the nozzle with pylons on a blank tube.

Соосно-струйная форсунка содержит имеющий осевой вход и выход трубчатый корпус 1 с основным осевым каналом 2, а также не менее чем на одном пилоне 3 закрепленную коаксиально корпусу внутри него глухую трубку 4, выполненную за одно целое с пилоном 3 и трубчатым корпусом 1. В пилоне 3 выполнено не менее чем одно входное сквозное отверстие 5, простирающееся вдоль пилона 3 от наружной поверхности форсунки до осевого канала 6 в глухой трубке 4 со стороны ее глухого конца. Осевой канал 6 глухой трубки 4 образован со стороны выхода ее глухим осевым каналом, а со стороны входа - входным сквозным отверстием в пилоне. Основной осевой канал 2 трубчатого корпуса 1 со стороны выхода выполнен со ступенчатым изменением проходного сечения. Ступенчатое изменение проходного сечения трубчатого корпуса 1 выполнено с уменьшением проходного сечения корпуса 1 от пилонов к выходной части в виде одного конфузора 7. На выходной части трубчатого корпуса 1 установлена втулка 8 с образованием между наружной поверхностью корпуса 1 и внутренней поверхностью втулки 8 кольцевой полости 9, в которой размещены винтовые каналы 10. Со стороны осевого входа трубчатого корпуса 1 выполнен настроечный элемент 11 в виде фаски, выполненной с возможностью изменения ее геометрических параметров при настройке. Трубчатый корпус 1 выполнен разъемным. На наружной поверхности глухой трубки 4, размещенной в выходной части трубчатого корпуса 1, выполнены пилоны 12, взаимодействующие с внутренней поверхностью трубчатого корпуса 1.The coaxial-jet nozzle comprises a tubular body 1 having an axial inlet and outlet with a main axial channel 2, and also on at least one pylon 3, a blind tube 4 coaxially fixed to the casing inside it, made in one piece with the pylon 3 and the tubular casing 1. B the pylon 3 has at least one inlet through hole 5 extending along the pylon 3 from the outer surface of the nozzle to the axial channel 6 in the blind tube 4 from the side of its blind end. The axial channel 6 of the blind tube 4 is formed on the exit side by its blind axial channel, and on the entrance side by an inlet through hole in the pylon. The main axial channel 2 of the tubular body 1 on the output side is made with a stepwise change in the bore. A stepwise change in the bore of the tubular casing 1 is made with a decrease in the bore of the casing 1 from the pylons to the output part in the form of one confuser 7. A sleeve 8 is installed on the output of the tubular body 1 with the formation of an annular cavity 9 between the outer surface of the housing 1 and the inner surface of the sleeve 8, in which the screw channels are placed 10. On the side of the axial inlet of the tubular body 1, a tuning element 11 is made in the form of a chamfer made with the possibility of changing its geometric parameters when adjusting yke. The tubular body 1 is made detachable. On the outer surface of the blank tube 4, located in the output part of the tubular body 1, made pylons 12, interacting with the inner surface of the tubular body 1.

Продольные оси упомянутых пилонов 12 установлены под углом к продольной оси форсунки. В пилонах 12 выполнены каналы 13, входная часть 14 которых соединяется с полостью трубки 4, а выходная 15 - с кольцевой полостью 16, образованной трубчатым корпусом 1 и глухой трубкой 4, причем оси указанных каналов 13 расположены под углом к продольной оси форсунки, отличным от угла установки самих пилонов 12.The longitudinal axis of the said pylons 12 are installed at an angle to the longitudinal axis of the nozzle. In the pylons 12, channels 13 are made, the input part 14 of which is connected to the cavity of the tube 4, and the output 15 is connected to the annular cavity 16 formed by the tubular body 1 and the blind tube 4, and the axes of these channels 13 are located at an angle to the longitudinal axis of the nozzle other than installation angle of the pylons themselves 12.

Оси упомянутых каналов 13 в пилонах 12 расположены противоположно направлению осей винтовых каналов 10 в кольцевой полости между втулкой 8 и наружной поверхностью трубчатого корпуса 1.The axis of the said channels 13 in the pylons 12 are located opposite to the direction of the axes of the screw channels 10 in the annular cavity between the sleeve 8 and the outer surface of the tubular body 1.

Глухая трубка 4 выполнена разъемной, состоящей из пилонной части 17 и наконечника 18, причем в месте их стыка установлен жиклер 19.The blind tube 4 is made detachable, consisting of a pylon part 17 and a tip 18, and a nozzle 19 is installed at their junction.

Предложенная форсунка работает следующим образом.The proposed nozzle operates as follows.

Первое горючее, преимущественно водород или продукты его сгорания, подается по осевому каналу 2 корпуса 1 к пилонам 12. Проходя пилоны 12, струя горючего приобретает вращательное движение и поступает в камеру сгорания. Настройка форсунки на заданный расход первого горючего осуществляется изменением геометрических размеров настроечного элемента 11, выполненного в виде фаски.The first fuel, mainly hydrogen or products of its combustion, is supplied through the axial channel 2 of the housing 1 to the pylons 12. Passing the pylons 12, the fuel jet acquires a rotational movement and enters the combustion chamber. The nozzle is adjusted to a predetermined flow rate of the first fuel by changing the geometric dimensions of the tuning element 11, made in the form of a chamfer.

Второе горючее, преимущественно, керосин, подается в кольцевую полость 9, образованную втулкой 8 и наружной поверхностью трубчатого корпуса 1, проходит по винтовым пазам между винтовыми каналами 10, приобретает вращательное движение и подается в камеру сгорания.The second fuel, mainly kerosene, is fed into the annular cavity 9 formed by the sleeve 8 and the outer surface of the tubular body 1, passes through the screw grooves between the screw channels 10, acquires a rotational movement and is fed into the combustion chamber.

Окислитель подается внутрь глухой трубки 4 трубчатого корпуса 1 по отверстию 5. Из полости глухой трубки 4 по осевому каналу 6 поступает по направлению к камере сгорания. Настройка форсунки на заданный расход окислителя осуществляется изменением геометрических размеров настроечного элемента 19, выполненного в виде жиклера. В районе пилонов 12 часть расхода окислителя поступает во входную часть 14 каналов 13, проходит по ним и поступает из выходной части 15 указанных каналов 13 в поток первого горючего, подаваемого через кольцевую полость между наконечником 18 и трубчатым корпусом и внутренней поверхностью трубчатого корпуса 1. За счет расположения осей пилонов 12 под углом к продольной оси форсунки часть расхода окислителя, подаваемого через каналы 13, приобретает вращательное движение, что приводит к улучшению условий смесеобразования.The oxidizing agent is fed into the blind tube 4 of the tubular body 1 through the hole 5. From the cavity of the blind tube 4, it flows through the axial channel 6 towards the combustion chamber. The nozzle is adjusted for a given oxidizer flow rate by changing the geometric dimensions of the tuning element 19, made in the form of a nozzle. In the region of pylons 12, part of the oxidizer flow enters the inlet part 14 of the channels 13, passes through them and enters from the outlet part 15 of these channels 13 into the first fuel stream supplied through the annular cavity between the tip 18 and the tubular body and the inner surface of the tubular body 1. Beyond due to the location of the axes of the pylons 12 at an angle to the longitudinal axis of the nozzle, part of the flow rate of the oxidizer supplied through the channels 13 acquires a rotational movement, which leads to an improvement in the conditions of mixture formation.

За счет того, что оси каналов 13 расположены под углом к продольной оси форсунки, отличным от угла установки самих пилонов 12, часть расхода окислителя, подаваемого через каналы 13, приобретает тангенциальную составляющую скорости, отличную по величине и направлению от тангенциальной составляющей скорости потока горючего, подаваемого через пилоны 12. Таким образом, часть потока расхода окислителя и поток горючего начинают вращаться, образуя конусы распыла с различным углом наклона образующей к продольной оси форсунки, что обеспечивает их более интенсивное перемешивание.Due to the fact that the axis of the channels 13 are located at an angle to the longitudinal axis of the nozzle, different from the installation angle of the pylons 12 themselves, a part of the flow rate of the oxidizer supplied through the channels 13 acquires a tangential velocity component, different in magnitude and direction from the tangential component of the fuel flow rate, fed through the pylons 12. Thus, part of the flow rate of the oxidizing agent and the fuel stream begin to rotate, forming spray cones with different angles of inclination of the generatrix to the longitudinal axis of the nozzle, which ensures their greater more intensive mixing.

За счет того, что направление винтовых каналов 10 выполнено в противоположную сторону углу установки пилонов 12, происходит дополнительное перемешивание струи второго горючего, поступающей в камеру сгорания в виде конуса, вращающегося в одну сторону, с аналогичным конусом струи второй части окислителя, вращающейся в противоположном направлении. Такая подача компонентов топлива позволяет улучшить условия смесеобразования.Due to the fact that the direction of the screw channels 10 is made in the opposite direction to the installation angle of the pylons 12, there is an additional mixing of the second fuel jet entering the combustion chamber in the form of a cone rotating in one direction with a similar cone of the jet of the second part of the oxidizer rotating in the opposite direction . Such a supply of fuel components can improve the conditions of mixture formation.

Кроме этого отбор части расхода окислителя на каналы 13 позволяет уменьшить расход, поступающий через осевой канал 6 глухой трубки 4, что позволяет уменьшить длину нераспавшейся части основной струи окислителя, и, тем самым, улучшить условия ее распадения, что, в конечном итоге, приведет к улучшению условий смесеобразования.In addition, the selection of part of the oxidizer flow rate to channels 13 allows one to reduce the flow rate entering through the axial channel 6 of the blind tube 4, which allows one to reduce the length of the non-disintegrated part of the main stream of the oxidizer, and thereby improve the conditions of its decomposition, which ultimately leads to improving the conditions of mixture formation.

Использование предложенного технического решения позволит обеспечить повышенную экономичность рабочего процесса при работе форсунки как в качестве трехкомпонентной, на компонентах топлива «кислород-керосин-водород», так и в качестве двухкомпонентной, на компонентах топлива «кислород-водород».Using the proposed technical solution will allow for increased efficiency of the working process when the nozzle is operated as a three-component, on oxygen-kerosene-hydrogen fuel components, or as a two-component, on oxygen-hydrogen fuel components.

Claims (4)

1. Соосно-струйная форсунка, содержащая имеющий осевой вход и выход трубчатый корпус с основным осевым каналом, а также не менее чем на одном пилоне закрепленную коаксиально корпусу внутри него глухую трубку, выполненную за одно целое с пилоном и трубчатым корпусом, причем в пилоне выполнено не менее чем одно входное сквозное отверстие, простирающееся вдоль пилона от наружной поверхности форсунки до осевого канала в глухой трубке со стороны ее глухого конца, при этом канал глухой трубки образован со стороны выхода ее глухим осевым каналом, а со стороны входа - входным сквозным отверстием в пилоне, при этом основной осевой канал трубчатого корпуса со стороны выхода выполнен со ступенчатым изменением проходного сечения, отличающаяся тем, что ступенчатое изменение проходного сечения трубчатого корпуса выполнено с уменьшением проходного сечения упомянутого корпуса от пилонов к выходной части, преимущественно в виде одного конфузора, при этом на выходной части трубчатого корпуса установлена втулка с образованием между наружной поверхностью упомянутого корпуса и внутренней поверхностью втулки кольцевой полости, в которой размещены винтовые каналы, со стороны осевого входа трубчатого корпуса выполнен настроечный элемент в виде фаски, выполненной с возможностью изменения ее геометрических параметров при настройке, трубчатый корпус выполнен разъемным, на наружной поверхности глухой трубки, размещенной в выходной части трубчатого корпуса, выполнены пилоны, взаимодействующие своей выходной частью с внутренней поверхностью трубчатого корпуса, причем продольные оси упомянутых пилонов установлены под углом к продольной оси форсунки, при этом в пилонах выполнены каналы, выходная часть которых направлена под углом к продольной оси форсунки, отличным от угла установки продольных осей указанных пилонов, при этом входная часть упомянутых каналов соединяется с полостью глухой трубки, а выходная - с кольцевой полостью, образованной трубчатым корпусом и глухой трубкой, причем оси упомянутых каналов в пилонах расположены противоположно направлению осей винтовых каналов в кольцевой полости между втулкой и наружной поверхностью трубчатого корпуса, при этом глухая трубка выполнена разъемной, состоящей из пилонной части и наконечника, причем в месте их стыка установлен жиклер.1. Coaxial-jet nozzle containing a tubular housing having an axial inlet and outlet with a main axial channel, and also at least on one pylon a blind tube coaxially fixed to the housing inside it, made in one piece with the pylon and the tubular housing, moreover, the pylon is made at least one inlet through hole extending along the pylon from the outer surface of the nozzle to the axial channel in the blind pipe from the side of its blind end, while the channel of the blind pipe is formed from the exit side of it by a blind axial channel, and on the input side, an input through hole in the pylon, while the main axial channel of the tubular body on the output side is made with a stepwise change in the bore, characterized in that the stepwise change in the bore of the tubular body is made with a decrease in the bore of the casing from the pylons to the output , mainly in the form of a single confuser, with a sleeve mounted on the output of the tubular body with the formation between the outer surface of the said housing and the inner the surface of the sleeve of the annular cavity in which the screw channels are located, from the side of the axial inlet of the tubular body, a tuning element is made in the form of a chamfer made with the possibility of changing its geometric parameters during adjustment, the tubular body is made detachable, on the outer surface of the blind tube located in the output part of the tubular housing, made pylons, interacting with its output part with the inner surface of the tubular body, and the longitudinal axis of the said pylons are installed at an angle to the longitudinal axis of the nozzle, while in the pylons the channels are made, the outlet part of which is directed at an angle to the longitudinal axis of the nozzle, different from the angle of installation of the longitudinal axes of the said pylons, while the input part of the said channels is connected to the cavity of the blind tube, and the output to the annular cavity formed by a tubular body and a blank tube, the axes of the said channels in the pylons being opposite to the direction of the axes of the screw channels in the annular cavity between the sleeve and the outer surface of the tubular body, while the blind tube is detachable, consisting of a pylon and a tip, and a nozzle is installed at the junction. 2. Соосно-струйная форсунка по п.1, отличающаяся тем, что глухая трубка закреплена коаксиально корпусу внутри него на двух радиально направленных и равнорасположенных по окружности пилонах, внутри каждого из которых размещено два поперечных относительно оси форсунки входных сквозных отверстия.2. The coaxial-jet nozzle according to claim 1, characterized in that the blind tube is coaxially fixed to the housing inside it on two pylons radially directed and equally spaced around the circumference, inside each of which there are two inlet openings transverse with respect to the axis of the nozzle. 3. Соосно-струйная форсунка по п.1, отличающаяся тем, что выполнена из двух частей, входной и выходной, герметично соединенных сварным швом, причем пилоны расположены в ее входной части.3. Coaxial-jet nozzle according to claim 1, characterized in that it is made of two parts, the input and output, hermetically connected by a weld, and the pylons are located in its input part. 4. Соосно-струйная форсунка по п.1, отличающаяся тем, что трубчатый корпус снабжен, по крайней мере, одним кольцевым утолщением. 4. Coaxial-jet nozzle according to claim 1, characterized in that the tubular body is equipped with at least one annular thickening.
RU2012109746/06A 2012-03-15 2012-03-15 Coaxial spray injector RU2482318C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109746/06A RU2482318C1 (en) 2012-03-15 2012-03-15 Coaxial spray injector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109746/06A RU2482318C1 (en) 2012-03-15 2012-03-15 Coaxial spray injector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2482318C1 true RU2482318C1 (en) 2013-05-20

Family

ID=48789907

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012109746/06A RU2482318C1 (en) 2012-03-15 2012-03-15 Coaxial spray injector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2482318C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1154098A (en) * 1966-07-20 1969-06-04 American Air Filter Co Multi-Fuel Burner Nozzle.
US4707982A (en) * 1981-06-26 1987-11-24 Rockwell International Corporation Thermal regenerative injector
FR2636376A1 (en) * 1988-09-14 1990-03-16 Europ Propulsion DEVICE FOR SAMPLING HOT GASES IN A COMBUSTION CHAMBER AND INJECTION HEAD EQUIPPED WITH A SAMPLING DEVICE
RU2171427C2 (en) * 1999-09-20 2001-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро химавтоматики Coaxial spray injector
RU2232916C2 (en) * 2001-08-27 2004-07-20 Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш им.акад. В.П.Глушко" Fuel nozzle of liquid-propellant rocket engine (versions)
RU2319896C1 (en) * 2006-09-18 2008-03-20 Вячеслав Викторович Баранов Burner

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1154098A (en) * 1966-07-20 1969-06-04 American Air Filter Co Multi-Fuel Burner Nozzle.
US4707982A (en) * 1981-06-26 1987-11-24 Rockwell International Corporation Thermal regenerative injector
FR2636376A1 (en) * 1988-09-14 1990-03-16 Europ Propulsion DEVICE FOR SAMPLING HOT GASES IN A COMBUSTION CHAMBER AND INJECTION HEAD EQUIPPED WITH A SAMPLING DEVICE
RU2171427C2 (en) * 1999-09-20 2001-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие Конструкторское бюро химавтоматики Coaxial spray injector
RU2232916C2 (en) * 2001-08-27 2004-07-20 Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш им.акад. В.П.Глушко" Fuel nozzle of liquid-propellant rocket engine (versions)
RU2319896C1 (en) * 2006-09-18 2008-03-20 Вячеслав Викторович Баранов Burner

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2481495C1 (en) Coaxial spray injector
RU2482320C1 (en) Method for supplying fuel components to liquid-propellant engine chamber
RU2480609C1 (en) Coaxial spray injector
RU2482317C1 (en) Method for supplying fuel components to liquid-propellant engine chamber
RU2482318C1 (en) Coaxial spray injector
RU2484282C1 (en) Liquid-propellant engine
RU2484288C1 (en) Mixing head of liquid-propellant engine chamber
RU2479739C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2482319C1 (en) Method for supplying fuel components to liquid-propellant engine chamber
RU2481490C1 (en) Coaxial spray injector
RU2479740C1 (en) Liquid-propellant rocket engine combustion chamber
RU2481485C1 (en) Liquid-propellant engine chamber
RU2481494C1 (en) Method for supplying fuel components to liquid-propellant engine chamber
RU2480606C1 (en) Liquid-propellant engine
RU2484289C1 (en) Mixing head of liquid-propellant engine chamber
RU2482314C1 (en) Liquid-propellant engine chamber
RU2483223C1 (en) Method of feeding fuel components into liquid-propellant rocket engine chamber
RU2481487C1 (en) Liquid-propellant engine chamber
RU2479741C1 (en) Liquid-propellant rocket engine mixing chamber
RU2481491C1 (en) Mixing head of liquid-propellant engine chamber
RU2481492C1 (en) Method for supplying fuel components to liquid-propellant engine chamber
RU2481493C1 (en) Method for supplying fuel components to liquid-propellant engine chamber
RU2480607C1 (en) Liquid-propellant engine
RU2445497C1 (en) Coaxial spray injector
RU2497011C1 (en) Coaxial spray atomiser