[实用新型]一种高频率脉冲喷注装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及冲压式发动机技术领域。

背景技术

超燃冲压式发动机来流速度很快，燃料的驻留时间往往在毫秒级，对于液体碳氢燃料，还要考虑液滴破碎、雾化和蒸发过程，这些都增加了燃料实现完全化学反应所需要的时间和燃烧室长度。受发动机结构、质量等条件限制，燃烧室的长度不可能很长，因此，很难实现燃料与来流的完全掺混。超声速燃烧一般为扩散火焰，掺混效果直接决定了燃烧室的燃烧性能。因此，燃料的喷注与掺混技术一直是超燃冲压式发动机研究中的关键技术。

目前超燃冲压式发动机普遍采用的燃料喷注技术被分为被动式掺混增强和主动式掺混增强两种。其中，被动式掺混增强目前应用相对广泛，主要包括物理斜坡、凹腔、塔式结构等方式，主要存在以下几个问题：(1)能实现宏观大尺度的湍流，但在微观上的湍流不足以实现燃料与来流的高度掺混；(2)燃料与来流的混合有相对较长的过程，难以满足要求；(3) 难以控制由于热释放造成的压力增长的影响。因此，基于各种大尺度强迫激励的主动掺混增强技术也是掺混增强技术的热门研究方向。研究开发高频率脉冲喷注装置作为一种有效的燃料的喷注与掺混技术，能有效实现燃料与来流在分子水平的混合尤显必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高频率脉冲喷注装置，它能有效地解决发动机来流快速掺混的技术问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高频率脉冲喷注装置，包括主结构体和传动轴，传动轴通过联轴器与伺服电机连接,传动轴的上部设有正方形端头，该端头与旋转盘底部的正方形盲孔配合并通过螺钉固定；主结构体的顶端设有喷射盘通过均布在圆周上的四个螺栓固定，主结构体上部为空腔结构，空腔上部设有带轴向通孔的旋转盘，空腔中部与旋转盘底面构成环形通道，空腔下部中心设有贯通的轴孔，左侧设有与环形通道连接的轴向注油孔，旋转盘外径圆周下方设有O型密封圈一，下端面设有O型密封圈二，传动轴位于主结构体下方的轴孔中；沿喷射盘径线方向的两个圆周上均布喷注通孔一，沿旋转盘径线方向与喷射盘上的喷注通孔一相等的圆周上均布喷注通孔二。

所述的所有喷注通孔，分布在同一圆周上的通孔孔径相同；分布在不同圆周上的通孔，内圈通孔的孔径小于外圈通孔的孔径，且与通孔所分布的圆周的直径成正比关系。

均布在喷射盘上的两个圆周上的喷注通孔一交错分布。

所述旋转盘上均布在一个圆周上的喷注通孔二的孔数为2或4的整数倍。

所述旋转盘上均布的喷注通孔二的孔轴心线处于同心放射的半径线上。

所述旋转盘的上端面设有同心的凹槽。

所述传动轴中部设有两个O型密封圈三。

所述主结构体上设有注油孔，注油孔使供油管道与装置内部空腔联通。

本实用新型的工作过程和原理：供油管道连接注油孔，燃料通过注油孔高压注入装置内部的空腔中。外接伺服电机通过联轴器驱动传动轴以一定转速转动，传动轴再通过其端部的正方形端头与旋转盘底部中心的正方形盲孔的配合，将转矩传递至旋转盘上，实现旋转盘的一定速度的转动。旋转盘的转动使位于其上的喷注通孔与位于喷射盘上的喷注通孔以一定频率周期性贯通或封闭，实现燃料的脉冲喷注，且因喷射盘、旋转盘的孔数、孔径以及旋转盘转速差异，燃料喷注的脉冲频率和喷注量会有较大差异。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：改进现有的燃料喷注与掺混技术，

一、本实用新型体积小、结构简单，加工难度不大，结构稳定可靠，满足恶劣工况的使用要求，零部件具有较好的互换性，装置整体易于维护与保养。

二、本实用新型有效地实现了燃料的脉冲喷注，可以实现对旋转盘的转速的精确控制，从而实现对燃料喷注频率和喷注量的控制。

进一步，本实用新型对喷注通孔的分布形式进行了特别设计：采用了喷射盘及旋转盘上的喷注通孔双圆周分布的形式，且所有喷注通孔，分布在同一圆周上的通孔孔径相同，分布在不同圆周上的通孔，内圈通孔的孔径小于外圈通孔的孔径，且与通孔所分布的圆周的直径成正比关系。

这样，装置在喷注燃料时，脉冲频率能够达到10⁴Hz数量级，较好地满足了超燃冲压式发动机的燃料喷注要求，实现了燃料与来流的高度掺混，且不至于为达到所要求喷注频率使得同一圆周上喷注通孔分布过于密集，对喷射盘或旋转盘的强度产生影响。