一種兩級摻混式噴嘴裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于氣液或液液燃燒【技術領域】，具體涉及一種兩級摻混式噴嘴裝置。該裝置中圓柱筒結構的氧化劑噴嘴、第一級燃料噴嘴和第二級燃料噴嘴依次套入固定，并在氧化劑噴嘴、第一級燃料噴嘴右側筒壁之間，以及第一級燃料噴嘴、第二級燃料噴嘴右側筒壁之間形成環形通道；在第一級燃料噴嘴上開有徑向孔，并與氧化劑噴嘴、第一級燃料噴嘴之間環形通道連通；在第二級燃料噴嘴開有徑向孔，并與第一級燃料噴嘴、第二級燃料噴嘴之間環形通道連通，且氧化劑噴嘴右側端面位于第一級燃料噴嘴右側端面內，第一級燃料噴嘴右側端面位于第二級燃料噴嘴右側端面內。該裝置可在較寬的混合比范圍能安全可靠工作，該噴嘴結構燃燒效率接近100％，燃氣溫度均勻性好。
【專利說明】 —種兩級摻混式噴嘴裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于氣液或液液燃燒【技術領域】，具體涉及一種兩級摻混式噴嘴裝置。【背景技術】
[0002]噴嘴裝置廣泛應用于航空航天、民用霧化技術及燃燒技術等領域。在航空航天領域，火箭發動機燃燒裝置的燃燒效率與噴注器的結構設計密切相關，而噴嘴是噴注器上保證推進劑按一定混合比率噴入燃燒室，完成噴注霧化混合的重要元件，其結構直接影響其流量特性和燃燒效率。
[0003]目前，無論是氣液或液液燃燒，傳統的噴嘴結構形式主要分為撞擊式、離心式和直流式三種。其中撞擊式噴嘴單元加工工藝嚴格，其霧化和混合質量難以控制，容易導致不穩定燃燒，不適于在大型發動機上使用；離心式噴嘴其噴注單元霧化和混合質量較好，但由于旋轉液體的內表面半徑有波動，容易誘發不穩定燃燒，其霧扇可能通過燃料推進劑發生刺壁現象，存在室壁被燒蝕的可能性；相較之下，同軸直流式噴嘴具有結構形式簡單，工藝性好、性能穩定等優點。此外，無論是撞擊式、離心式或同軸直流式噴嘴，在低混合比燃燒領域(如液體火箭發動機的預燃室或燃氣發生器)或可燃性差的介質中采用，都可能存在以下難以解決的問題:1)點火困難；2)局部燃燒不完全導致的燃氣溫度不均勻；3)出現補燃現象，并導致下游設備(如渦輪葉片或室壁)的氧化和燒蝕等問題。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種兩級摻混式噴嘴裝置，解決低混合比下推進劑點火困難及燃燒不均勻等問題，實現寬混合比范圍下的可靠點火，同時改善燃氣溫度均勻性。
[0005]本實用新型的技術方案如下:一種兩級摻混式噴嘴裝置，該裝置包括氧化劑噴嘴、第一級燃料噴嘴和第二級燃料噴嘴，其中，圓柱筒結構的氧化劑噴嘴、第一級燃料噴嘴和第二級燃料噴嘴依次套入固定，并在氧化劑噴嘴、第一級燃料噴嘴右側筒壁之間，以及第一級燃料噴嘴、第二級燃料噴嘴右側筒壁之間形成環形通道；在第一級燃料噴嘴上開有徑向孔，并與氧化劑噴嘴、第一級燃料噴嘴之間環形通道連通；在第二級燃料噴嘴開有徑向孔，并與第一級燃料噴嘴、第二級燃料噴嘴之間環形通道連通，且氧化劑噴嘴右側端面位于第一級燃料噴嘴右側端面內，第一級燃料噴嘴右側端面位于第二級燃料噴嘴右側端面內。
[0006]所述的第一級燃料噴嘴為階梯圓柱筒結構，其左側外徑較大，右側外徑較小，且第一級燃料噴嘴左側外徑較大部分左端內部開有內徑收縮的階梯楞，氧化劑噴嘴為階梯圓柱筒結構，氧化劑噴嘴從左側套入第一級燃料噴嘴內，且氧化劑噴嘴左側外徑與第一級燃料噴嘴左側內徑匹配，并壓緊貼合在第一燃料噴嘴左側內部的階梯楞上，并通過焊接連接焊接固定。
[0007]所述的氧化劑噴嘴右側圓柱筒外徑小于第一級燃料噴嘴右側圓柱筒內徑，形成環形通道；所述的第一級燃料噴嘴左側外徑較大部分中間沿周向開有偶數個徑向通孔形式的第一級燃料噴嘴入口，第一級燃料噴嘴入口與氧化劑噴嘴、第一級燃料噴嘴之間環形通道連通，并形成從左向右的第一級燃料流動方向。
[0008]所述的第二級燃料噴嘴為圓柱筒結構，其從第一級燃料噴嘴右側套入，并通過與第一級燃料噴嘴左側外徑較大部分右端外筒壁上的連接螺紋螺紋固定連接，并在第二級燃料噴嘴與第一級燃料噴嘴之間形成環形通道；在第二級燃料噴嘴筒壁上沿周向開有徑向通孔形式的第二級燃料噴嘴入口，且第二級燃料噴嘴入口與第二級燃料噴嘴、第一級燃料噴嘴之間環形通道連通，并形成從左向右的第二級燃料流動方向。
[0009]所述的氧化劑噴嘴內部通孔從左向右形成氧化劑流動方向。
[0010]本實用新型的顯著效果在于:本實用新型所述的一種兩級摻混式噴嘴裝置，可以在較寬的混合比范圍能安全可靠工作，與同軸離心式、同軸直流式噴嘴結構相比，在相同的試驗程序及試驗工況下，本實用新型的噴嘴結構燃燒效率最高，接近100%，燃氣溫度均勻性最好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型所述的一種兩級摻混式噴嘴裝置結構示意圖；
[0012]圖中:1、焊接連接；2、氧化劑噴嘴；3、第一級燃料噴嘴入口 ；4、第一級燃料噴嘴；
5、連接螺紋；6、第二級燃料噴嘴入口 ；7、第二級燃料噴嘴；8、氧化劑噴嘴入口 ；9、氧化劑流動方向；10、第一級燃料流動方向；11、第二級燃料流動方向。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。
[0014]如圖1所示，一種兩級摻混式噴嘴裝置，該裝置包括氧化劑噴嘴2、第一級燃料噴嘴4和第二級燃料噴嘴7，其中，第一級燃料噴嘴4為階梯圓柱筒結構，其左側外徑較大，右側外徑較小，且第一級燃料噴嘴4左側外徑較大部分左端內部開有內徑收縮的階梯楞，右端外筒壁開有連接螺紋5，并在第一級燃料噴嘴4左側外徑較大部分中間沿周向開有偶數個徑向通孔形式的第一級燃料噴嘴入口 3 ;氧化劑噴嘴2為階梯圓柱筒結構，其內部通孔從左向右形成氧化劑流動方向9，氧化劑噴嘴2從左側套入第一級燃料噴嘴4內，且氧化劑噴嘴2左側外徑與第一級燃料噴嘴4左側內徑匹配，并壓緊貼合在第一燃料噴嘴4左側內部的階梯楞上，并通過焊接連接I焊接固定；氧化劑噴嘴2右側圓柱筒外徑小于第一級燃料噴嘴4右側圓柱筒內徑，形成環形通道，且氧化劑噴嘴2右側端面位于第一級燃料噴嘴4右側端面內，第一級燃料噴嘴入口 3與氧化劑噴嘴2、第一級燃料噴嘴4之間環形通道連通，并形成從左向右的第一級燃料流動方向10 ;第二級燃料噴嘴7為圓柱筒結構，其從第一級燃料噴嘴4右側套入，并通過連接螺紋5與第一級燃料噴嘴4螺紋固定連接，并在第二級燃料噴嘴7與第一級燃料噴嘴4之間形成環形通道，且第一級燃料噴嘴4右側端面位于第二級燃料噴嘴7右側端面內，在第二級燃料噴嘴7筒壁上沿周向開有徑向通孔形式的第二級燃料噴嘴入口 6，且第二級燃料噴嘴入口 6與第二級燃料噴嘴7、第一級燃料噴嘴4之間環形通道連通，并形成從左向右的第二級燃料流動方向11。
[0015]本實用新型所述的一種兩級摻混式噴嘴裝置，從氧化劑噴嘴2噴射出的氧化劑首先與第一級燃料射流進行預混，形成的預混氣體再與第二級燃料射流摻混，這樣中心區混合比提高，允許推進劑在較寬地混合比范圍內工作，點火可靠性提高，且燃燒速度大大提高，改善了燃氣品質，使燃燒過程高速、理想地進行。
【權利要求】
1.一種兩級摻混式噴嘴裝置，其特征在于:該裝置包括氧化劑噴嘴(2)、第一級燃料噴嘴(4)和第二級燃料噴嘴(7)，其中，圓柱筒結構的氧化劑噴嘴(2)、第一級燃料噴嘴(4)和第二級燃料噴嘴(7)依次套入固定，并在氧化劑噴嘴(2)、第一級燃料噴嘴(4)右側筒壁之間，以及第一級燃料噴嘴(4)、第二級燃料噴嘴(7)右側筒壁之間形成環形通道；在第一級燃料噴嘴(4)上開有徑向孔，并與氧化劑噴嘴(2)、第一級燃料噴嘴(4)之間環形通道連通；在第二級燃料噴嘴(7)開有徑向孔，并與第一級燃料噴嘴(4)、第二級燃料噴嘴(7)之間環形通道連通，且氧化劑噴嘴(2 )右側端面位于第一級燃料噴嘴(4)右側端面內，第一級燃料噴嘴(4)右側端面位于第二級燃料噴嘴(7)右側端面內。
2.根據權利要求1所述的一種兩級摻混式噴嘴裝置，其特征在于:所述的第一級燃料噴嘴(4)為階梯圓柱筒結構，其左側外徑較大，右側外徑較小，且第一級燃料噴嘴(4)左側外徑較大部分左端內部開有內徑收縮的階梯楞，氧化劑噴嘴(2)為階梯圓柱筒結構，氧化劑噴嘴(2)從左側套入第一級燃料噴嘴(4)內，且氧化劑噴嘴(2)左側外徑與第一級燃料噴嘴(4)左側內徑匹配，并壓緊貼合在第一燃料噴嘴(4)左側內部的階梯楞上，并通過焊接連接(1)焊接固定。
3.根據權利要求1所述的一種兩級摻混式噴嘴裝置，其特征在于:所述的氧化劑噴嘴(2)右側圓柱筒外徑小于第一級燃料噴嘴(4)右側圓柱筒內徑，形成環形通道；所述的第一級燃料噴嘴(4)左側外徑較大部分中間沿周向開有偶數個徑向通孔形式的第一級燃料噴嘴入口(3)，第一級燃料噴嘴入口(3)與氧化劑噴嘴(2)、第一級燃料噴嘴(4)之間環形通道連通，并形成從左向右的第一級燃料流動方向(10)。
4.根據權利要求1所述的一種兩級摻混式噴嘴裝置，其特征在于:所述的第二級燃料噴嘴(7)為圓柱筒結構，其從第一級燃料噴嘴(4)右側套入，并通過與第一級燃料噴嘴(4)左側外徑較大部分右端外筒壁上的連接螺紋(5)螺紋固定連接，并在第二級燃料噴嘴(7)與第一級燃料噴嘴(4)之間形成環形通道；在第二級燃料噴嘴(7)筒壁上沿周向開有徑向通孔形式的第二級燃料噴嘴入口(6)，且第二級燃料噴嘴入口(6)與第二級燃料噴嘴(7)、第一級燃料噴嘴(4)之間環形通道連通，并形成從左向右的第二級燃料流動方向(11)。
5.根據權利要求1所述的一種兩級摻混式噴嘴裝置，其特征在于:所述的氧化劑噴嘴(2)內部通孔從左向右形成氧化劑流動方向(9)。
【文檔編號】F02K9/52GK203570457SQ201320667784
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】孫紀國, 李丹琳, 田原 申請人:北京航天動力研究所