压力自适应的喷射面积可调式喷嘴制造技术

压力自适应的喷射面积可调式喷嘴，包括第一本体、第二本体和弹片，第一本体上设置有至少一个矩形通孔，第二本体上设置有安装流体输送管接头的装配孔、流体通道和弹片安装槽；各矩形通孔配置一片弹片或两片弹片，若配置一片弹片，弹片的变形段位于相应矩形通孔内在预变形力的作用下形成向上凹的弧形状将矩形通孔遮盖，且弹片变形段的自由端与该矩形通孔的内壁相贴，在有压流体的作用下弹片变形段的自由端与矩形通孔内壁分离形成喷孔，若配置两片弹片，两弹片的变形段位于同一相应矩形通孔内在预变形力的作用下形成向上凹的弧形状将该矩形通孔遮盖，且两变形段的自由端端部相贴，在有压流体的作用下两变形段的自由端端部分离形成喷孔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于液体与气体喷射领域，涉及适用于液体和气体两种流体且压力自适应的喷射面积可调式喷嘴。
技术介绍
在某些系统，喷嘴喷射的流体包括液体和气体两种流体，且流体的压力不稳定，因此要求喷嘴适用于液体和气体两种流体，且喷射面积随着流体压力变化而变化，以满足系统的要求。如超燃冲压发动机系统，要求一定流量的碳氢燃料(液体)在小口径冷却通道中加热并发生相变气化和裂解反应，吸收发动机燃烧室的热量，从而实现发动机的冷却；碳氢燃料吸热后变成气体，最终裂解气喷入燃烧室内燃烧后产生推力。因此，当发动机启动时碳氢燃料以液态喷入到燃烧室内，碳氢燃料吸热后以气态喷入到燃烧室内，超燃冲压发动机的喷嘴需要适应液体和气体两种不同形态的燃料。再者，由于燃料在冷却通道内压力不稳定，处在动态变化中，因此要求喷嘴有一定的压力适应性。现有的超燃冲压发动机燃料喷嘴一般是喷射面积不可调的小直径圆孔，设置在凹槽和支板两种结构上面，因而对冷却通道中燃料压力的变化适应性差，且难以适应将液体燃料和气体燃料喷入发动机燃烧室内。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供压力自适应的喷射面积可调式喷嘴，以满足喷射的流体压力不稳定且流体为液体和气体的系统的需要，并简化喷嘴结构。本专利技术的原理是：当流体压力达到弹片的开口压力，从而引起弹片发生形变，使喷孔开启，当流体压力升高或降低时，弹片形变增大或减小，从而改变喷孔面积进行喷射，达到压力自适应调节的作用，使得喷注压力维持在一个较为恒定的范围。本专利技术所述压力自适应的喷射面积可调式喷嘴，有以下两种结构形式，但它们属于一个总的专利技术构思。第一种结构形式的压力自适应的喷射面积可调式喷嘴：此种压力自适应的喷射面积可调式喷嘴，包括本体、流体输送管接头和弹片；所述本体由第一本体和第二本体组成，第一本体上设置有至少一个矩形通孔，第二本体上设置有用于安装流体输送管接头的装配孔、流体通道和弹片安装槽，流体通道与装配孔相通并与第一本体上所设矩形通孔的位置相对应，弹片安装槽设置在流体通道一侧，数量与弹片数量相同；所述弹片的数量与矩形通孔的数量相同，形状为长方形片状体，弹片的宽度与第一本体上设置的矩形通孔宽度相同，弹片的长度＝固定段长度+变形段长度，固定段长度与弹片安装槽的长度相同，变形段长度根据第一本体上设置的矩形通孔长度和变形段自由端端部所要求的最大挠度ymax确定，弹片厚度应同时满足在流体压力作用下的强度要求和变形段自由端端部的最大挠度ymax要求；第一本体上设置的各矩形通孔均配置一片弹片，各矩形通孔配置的弹片的安装方式为：弹片的固定段位于第二本体设置的相应弹片安装槽中，通过将第一本体和第二本体连接成一体实现弹片固定段的固定，弹片的变形段位于第一本体设置的相应矩形通孔内在预变形力的作用下形成向上凹的弧形状将该矩形通孔遮盖，且弹片变形段的自由端与该矩形通孔朝向弹片安装槽的内壁相贴(喷孔处于关闭状态)，在有压流体的作用下弹片变形段的自由端与该矩形通孔朝向弹片安装槽的内壁分离形成喷孔(即喷孔打开)；燃料输送管接头插装在第二本体设置的装配孔中并与第二本体连接。第二种结构形式的压力自适应的喷射面积可调式喷嘴：此种压力自适应的喷射面积可调式喷嘴，包括本体、流体输送管接头和弹片；所述本体由第一本体和第二本体组成，第一本体上设置有至少一个矩形通孔，第二本体上设置有用于安装流体输送管接头的装配孔、流体通道和弹片安装槽，流体通道与装配孔相通并与第一本体上所设矩形通孔的位置相对应，弹片安装槽设置在流体通道的两侧，数量与弹片的数量相同；所述弹片的数量为矩形通孔数量的两倍，形状为长方形片状体，弹片的宽度与矩形通孔宽度相同，弹片的长度＝固定段长度+变形段长度，固定段长度与弹片安装槽的长度相同，变形段长度根据第一本体上设置的矩形通孔长度的0.5倍和变形段自由端端部所要求的最大挠度ymax确定，弹片厚度应同时满足在流体压力作用下的强度要求和变形段自由端端部的最大挠度ymax要求；第一本体上设置的各矩形通孔均配置两片弹片，各矩形通孔配置的两片弹片的安装方式为：两弹片的固定段分别位于第二本体设置的相应弹片安装槽中，通过将第一本体和第二本体连接成一体实现弹片固定段的固定，两弹片的变形段位于第一本体设置的同一相应矩形通孔内在预变形力的作用下形成向上凹的弧形状将该矩形通孔遮盖，且两变形段的自由端端部相贴(喷孔处于关闭状态)，在有压流体的作用下两变形段的自由端端部分离形成喷孔(即喷孔打开)；燃料输送管接头插装在第二本体设置的装配孔中并与第二本体连接。上述压力自适应的喷射面积可调式喷嘴，第一本体和第二本体连接成一体的方式可采用螺钉连接、卡套连接、焊接或粘接等方式。上述压力自适应的喷射面积可调式喷嘴，其弹片变形段自由端端部所要求的最大挠度ymax为0.2mm～3mm。可以采用理论计算、有限元分析和试验研究几种方法进行设计，下面以理论计算为例进行说明：梁在弯曲变形后，其横截面的位置将发生改变，横截面的形心在垂直于梁轴向的位移，称为扰度，弹片的变形段可简化为均布载荷的悬臂梁，挠性分布如下式所示： y = qx 2 24 E I ( x 2 - 4 l x + 6 l 2 ) - - - ( 1 ) ]]>(1)式中，E：弹性模量，Pa；I：截面惯性矩，m4；q：单位长度受力，N/m；l：悬臂梁长度，m；x：距固定端距离，m。因此，弹片变形段自由端端部最大挠度如下式： y m a x = ql 4 8 E I - - - ( 2 ) ]]>(2)式中，截面惯性矩I如下式所示：I＝bh3/12 (3)(3)式中，b：弹片宽度，m；h：弹片厚度，m。 y m a x = 12 × bpl 4 8 × E × b × h 3 = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力自适应的喷射面积可调式喷嘴，其特征在于通过弹片在流体压力作用下产生形变而改变喷孔面积，包括本体、流体输送管接头(4)和弹片(1)；所述本体由第一本体(2)和第二本体(3)组成，第一本体上设置有至少一个矩形通孔(6)，第二本体上设置有用于安装流体输送管接头的装配孔(7)、流体通道(8)和弹片安装槽(9)，流体通道(8)与装配孔(7)相通并与第一本体(2)上所设矩形通孔(6)的位置相对应，弹片安装槽(9)设置在流体通道一侧，数量与弹片数量相同；所述弹片(1)的数量与矩形通孔(6)的数量相同，形状为长方形片状体，弹片的宽度与第一本体上设置的矩形通孔(6)宽度相同，弹片的长度＝固定段长度+变形段长度，固定段长度与弹片安装槽(9)的长度相同，变形段长度根据第一本体上设置的矩形通孔长度和变形段自由端端部所要求的最大挠度ymax确定，弹片厚度应同时满足在流体压力作用下的强度要求和变形段自由端端部的最大挠度ymax要求；第一本体上设置的各矩形通孔均配置一片弹片，各矩形通孔配置的弹片的安装方式为：弹片的固定段位于第二本体(3)设置的相应弹片安装槽(9)中，通过将第一本体(2)和第二本体(3)连接成一体实现弹片固定段的固定，弹片(1)的变形段位于第一本体(2)设置的相应矩形通孔内在预变形力的作用下形成向上凹的弧形状将该矩形通孔遮盖，且弹片变形段的自由端与该矩形通孔朝向弹片安装槽的内壁相贴，在有压流体的作用下弹片变形段的自由端与该矩形通孔朝向弹片安装槽的内壁分离形成喷孔；流体输送管接头(4)插装在第二本体(3)设置的装配孔(7)中并与第二本体连接。...

【技术特征摘要】
1.一种压力自适应的喷射面积可调式喷嘴，其特征在于通过弹片在流体压力作用下产生形变而改变喷孔面积，包括本体、流体输送管接头(4)和弹片(1)；所述本体由第一本体(2)和第二本体(3)组成，第一本体上设置有至少一个矩形通孔(6)，第二本体上设置有用于安装流体输送管接头的装配孔(7)、流体通道(8)和弹片安装槽(9)，流体通道(8)与装配孔(7)相通并与第一本体(2)上所设矩形通孔(6)的位置相对应，弹片安装槽(9)设置在流体通道一侧，数量与弹片数量相同；所述弹片(1)的数量与矩形通孔(6)的数量相同，形状为长方形片状体，弹片的宽度与第一本体上设置的矩形通孔(6)宽度相同，弹片的长度＝固定段长度+变形段长度，固定段长度与弹片安装槽(9)的长度相同，变形段长度根据第一本体上设置的矩形通孔长度和变形段自由端端部所要求的最大挠度ymax确定，弹片厚度应同时满足在流体压力作用下的强度要求和变形段自由端端部的最大挠度ymax要求；第一本体上设置的各矩形通孔均配置一片弹片，各矩形通孔配置的弹片的安装方式为：弹片的固定段位于第二本体(3)设置的相应弹片安装槽(9)中，通过将第一本体(2)和第二本体(3)连接成一体实现弹片固定段的固定，弹片(1)的变形段位于第一本体(2)设置的相应矩形通孔内在预变形力的作用下形成向上凹的弧形状将该矩形通孔遮盖，且弹片变形段的自由端与该矩形通孔朝向弹片安装槽的内壁相贴，在有压流体的作用下弹片变形段的自由端与该矩形通孔朝向弹片安装槽的内壁分离形成喷孔；流体输送管接头(4)插装在第二本体(3)设置的装配孔(7)中并与第二本体连接。2.一种压力自适应的喷射面积可调式喷嘴，其特征在于通过弹片在流体压力作用下产生形变而改变喷孔面积，包括本体、流体输送管接头(4)和弹片(1)；所述本体由第一本体(2)和第二本体(3)组成，第一本体上设置有至少一个矩形通孔(6)，第二本体上设置有用于安装流体输送管接头的装配孔(7)、流体通道(8)和弹片安装槽(9)，流体通道(8)与装配孔(7)相通并与第一本体(2)上所设矩形通孔(6)的位置相对应，弹片安装槽(9)设置在流体通道的两侧，数量与弹片的数量相同；所述弹片(1)的数量为矩形通孔(6)数量的两倍，形状为长方形片状体，弹片的宽度与矩形通孔(6)宽度相同，弹片的长度＝固定段长度+变形段长度，固定段长度与弹片安装槽(9)的长度相同，变形段长度根据第一本体上设置的矩形通孔长度的0.5倍和变形段自由端端部所要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李象远，鲍泽威，张其翼，王健礼，朱权，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51