[发明专利]一种具有支撑和导流作用的喷嘴结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有支撑和导流作用的喷嘴结构，属于燃烧技术领域。

背景技术

双组元液体火箭发动机喷注器一般具有三底两腔结构，三底指一底、二底、三底，两腔是指一底与二底构成燃料腔，二底和三底构成氧腔。二底把燃料腔和氧腔分开，喷注器上安装多个按一定规律排列的喷嘴。

喷嘴是一种雾化装置，它的作用是将推进剂按一定混合比喷入燃烧室完成喷注、雾化、混合的重要元件。喷嘴的设计质量和加工精度对燃烧效率和燃烧稳定性及寿命有极大的影响。目前，在液体火箭发动机领域，常用的是双组元同轴直流式喷嘴，即气液或液液，主要由液氧喷嘴和燃料喷嘴组成，一般液氧喷嘴在内，燃料喷嘴在外，液氧与燃料通过较高的喷注速度差产生剪切作用使液氧和燃料雾化、混合，并组织高效的燃烧。

氧喷嘴和燃料喷嘴之间以及氧喷嘴与二底、燃料喷嘴与一底的连接一般是通过钎焊完成。目前存在的问题是：喷注器在钎焊完成后，氧喷嘴与燃料喷嘴之间的环形间隙不均匀，局部环形间隙明显小于设计值，造成局部混合比偏高，极大地缩短了燃烧室的内壁寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决喷注器钎焊后喷嘴环形间隙减小以及不均匀问题，提供一种可以在有限的距离内既能控制喷嘴环形间隙又使喷嘴出口流量均匀的喷嘴结构。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述喷嘴结构为阶梯状圆柱体，喷嘴结构内部设有阶梯状通孔；所述喷嘴结构外半径较小的部分作为悬臂；所述悬臂的外表面设有流线型的支撑肋；所述喷嘴结构内部阶梯状通孔靠近支撑肋的一端作为出口端；另一端作为进口端。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述流线型的支撑肋是横截面为水滴状的柱体，或，横截面为椭圆的柱体，或，横截面是两端为圆弧中间为梯形的柱体。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述悬臂的外表面至少设有3个支撑肋，所述支撑肋在悬臂的外表面沿悬臂周向均布。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述支撑肋与出口端的最小距离为悬臂总长度的1/3～2/3。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述水滴状的横截面由4个相切的圆弧组成。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述两端为圆弧中间为梯形的横截面由2个圆弧和两条直线组成。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述4个相切的圆弧，其中沿喷嘴结构轴向方向的两个圆弧半径相等。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述4个相切的圆弧，靠近喷嘴结构的进口端的圆弧半径大于靠近喷嘴结构的出口端的圆弧半径。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述2个圆弧，靠近喷嘴结构的进口端的圆弧半径大于靠近喷嘴结构的出口端的圆弧半径。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述4个相切的圆弧，靠近喷嘴结构的进口端的圆弧半径，与，靠近喷嘴结构的出口端的圆弧半径的比值为2～10。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述2个圆弧，靠近喷嘴结构的进口端的圆弧半径，与，靠近喷嘴结构的出口端的圆弧半径的比值为2～10。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述4个相切的圆弧，沿喷嘴结构轴向方向的圆弧半径，与，靠近喷嘴结构的进口端的圆弧半径的比值为4～10。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述支撑肋的高度与外部燃料喷嘴结构的内径相匹配。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，喷嘴结构采用1Cr18Ni9Ti材料，一体成型。

上述具有支撑和导流作用的喷嘴结构，所述进口端的半径小于喷嘴结构的出口端的半径。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明的支撑肋结构，用于喷嘴结构与外部燃料喷嘴结构的间隙配合，解决了喷注器钎焊后喷嘴环形间隙减小及不均匀问题；

(2)本发明的支撑肋采用流线形设计，保持喷嘴出口流量均匀性不变；

(3)本发明的喷嘴结构可以适应高温、高压及振动环境恶劣的极端环境，工作可靠，达到多次重复使用的目的；

(4)本发明的喷嘴结构为一体成型，采用成熟材料，成本低；

(5)本发明的支撑肋结构能解决燃烧装置的身部烧蚀或热线问题，提高燃烧装置的可靠性和耐用性。

附图说明

图1为本发明喷嘴结构A-A向的剖视图；

图2为本发明喷嘴结构的示意图；

图3为本发明喷嘴结构P向支撑肋的第一实施例的剖面示意图；