等离子体增强的凝胶推进剂雾化喷嘴制造技术

等离子体增强的凝胶推进剂雾化喷嘴，涉及非牛顿流体喷射雾化技术领域,包括喷嘴本体、激励电源、高压电极和接地电极；喷嘴本体的内部设有内部腔体，内部腔体的外周环设有挡板，挡板和喷嘴本体之间形成有外侧腔体；内部腔体的顶部设有第一气体通道，第一气体通道用于连接外部的气泵，内部腔体的底部开设有第一出口；外侧腔体的顶部开设有用于连接外部气泵的第二气体通道，第二气体通道处设有补气单向阀；外侧腔体的底部设有第二出口，第二出口与第一出口上下对应连通；高压电极和接地电极相对地设于外侧腔体的下部，高压电极和接地电极分别与激励电源的的正负极连接，本实用新型专利技术可有效提高凝胶推进剂的雾化效果，从而提高燃料的掺混和燃烧效率。

Plasma enhanced atomizing nozzle for gel propellant

The plasma enhanced gel propellant atomization nozzle relates to the non Newtonian fluid spray atomization technology field, including the nozzle body, the excitation power supply, the high-voltage electrode and the grounding electrode; the inner part of the nozzle body is provided with an internal cavity; the outer circumference of the inner cavity is provided with a baffle plate; a lateral cavity is formed between the baffle plate and the nozzle body; the top of the inner cavity body is provided with a first gas passage, and the first is a first gas passage. The gas channel is used for connecting the external air pump, and the bottom of the internal cavity is provided with a first outlet; the top of the external cavity is provided with a second gas channel for connecting the external air pump, and the second gas channel is provided with a one-way valve for replenishing air; the bottom of the external cavity is provided with a second outlet, and the second outlet is connected with the first outlet up and down correspondingly; the high-pressure electrode and the grounding electrode are relatively arranged outside The high voltage electrode and the grounding electrode are respectively connected with the positive and negative poles of the excitation power supply. The utility model can effectively improve the atomization effect of the gel propellant, thereby improving the mixing and combustion efficiency of the fuel.

【技术实现步骤摘要】
等离子体增强的凝胶推进剂雾化喷嘴
本技术涉及非牛顿流体喷射雾化
，尤其涉及等离子体增强的凝胶推进剂雾化喷嘴。
技术介绍
凝胶推进剂是用少量胶凝剂将一定量的液体组分凝胶化，同时添加一定量固体燃料悬浮于体系中，形成具有一定结构和特定性能，并能长期保持稳定的凝胶体系，它同时兼有固体推进剂和液体推进剂的优点，是一种航空航天推进系统的新型推进剂，可用于反导弹武器和航天性行器，也可用于石油开采等。凝胶推进剂的雾化主要应用于液体火箭发动机中，其雾化效果直接影响燃料最终的掺混及燃烧效率。本技术中所提到的凝胶推进剂为非牛顿流体。非牛顿流体是指粘性切应力与剪切变形率不成线性正比关系的液体。牛顿流体则是指粘性切应力与剪切变形率成线性正比关系的液体。非牛顿流体分为剪切稀化型和剪切增稠型。剪切稀化是指非牛顿液体随着剪切率升高，其黏度减少。而剪切增稠型则是在非牛顿流体中表现为粘度随剪切速率的增大而增大的现象。在剪切增稠时有时还伴随有体积胀大。决定凝胶推进剂的雾化模式有很多，如采用何种凝胶推进剂、是否添加金属或非金属颗粒、射流速度和剪切方式等。传统凝胶推进剂的雾化方法包括双股撞击式、三股撞击气动式、同轴离心式、脉动式喷注器等，但上述方法并不能使凝胶体进行有效地雾化，而且在雾化后破碎成液滴也很难达到期望的尺寸大小。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供等离子体增强的凝胶推进剂雾化喷嘴，采用的凝胶推进剂为剪切稀化的非牛顿流体，利用凝胶推进剂受到剪切力时粘度下降的特性，采用等离子体促使凝胶推进剂喷射雾化。为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：等离子体增强的凝胶推进剂雾化喷嘴，包括喷嘴本体、激励电源、高压电极和接地电极；喷嘴本体的内部设有内部腔体，所述内部腔体为从上到下的渐缩式结构，内部腔体的外周环设有挡板，所述挡板和喷嘴本体之间形成有外侧腔体；内部腔体的顶部设有第一气体通道，第一气体通道用于连接外部的气泵，内部腔体的底部开设有第一出口；外侧腔体的顶部开设有用于连接外部气泵的第二气体通道，第二气体通道处设有补气单向阀；所述外侧腔体的底部设有第二出口，所述第二出口与第一出口上下对应连通；所述高压电极和接地电极相对地设于外侧腔体的下部，高压电极和激励电源的的正极连接，接地电极和激励电源的负极连接。所述补气单向阀设于外侧腔体内且与外侧腔体之间具有间隙，补气单向阀包括阀体和两组弹簧；所述阀体的两端设有导向柱，阀体的中部凸出设有封堵部，所述外侧腔体的顶部内壁设有两组固定杆，且固定杆相对导向柱设置；所述弹簧的两端分别套设于导向柱和固定杆上；其中，弹簧上下伸缩，以使阀体移动带动封堵部开启或关闭第二气体通道。所述接地电极为环状电极，接地电极环设于挡板下部的外侧；所述高压电极为针状电极，高压电极设有至少1个，高压电极相对应接地电极等距离均布于喷嘴本体上，高压电极与接地电极的距离为10～20mm。本技术中，所述高压电极设有6个。所述喷嘴本体为绝缘材料制成的喷嘴本体；喷嘴本体的下部为锥形结构。相对于现有技术，本技术技术方案取得的有益效果是：1、本技术包含两个腔体，内部腔体和外侧腔体，两个腔体之间采用挡板隔开；内部腔体用于存储凝胶推进剂，外部腔体为气体流动通道以及用于存储气泵流过的气体并为产生等离子体提供场所。2、本技术在外侧腔体的顶部设有补气单向阀，当高速等离子体瞬间喷出，会使外侧腔体的内部产生负压，从而造成外部气体乘虚流入，补气单向阀可以防止气流回流；当外侧腔体的压力过高时，补气单向阀自关闭，使得腔体内部能量只能由喷嘴射出，防止回流。3、本技术在气体流动的通道出口处设有连接激励电源的高压电极及接地电极，以产生激励电压产生高速射流的等离子体，产生的高速等离子体对凝胶推进剂进行剪切，在等离子体的剪切作用下，凝胶推进剂逐渐稀化并随射流喷出，拉长形成液膜，进而破碎成液丝，并产生所期望尺寸的液滴，最终实现等离子体增强凝胶推进剂的喷射雾化的目的。4、由于凝胶推进剂与普通推进剂相比，具有高粘度和流变特性，因此常规的雾化方法和喷嘴用于凝胶推进剂雾化的效果并不好。传统的采用撞击式喷嘴对凝胶推进剂进行剪切，其促进雾化作用并不理想；而本技术中利用等离子体来增强凝胶推进剂的雾化，凝胶推进剂受到等离子体的作用后粘性逐渐下降，在喷嘴出口处逐渐被拉长，并形成液膜、液丝和液滴，而大量的等离子体也随之射出。等离子体均匀地分布于液膜、液丝与液滴中，由于同种电荷间相互排斥的作用，液膜在电荷作用下逐渐破碎成液丝，进而扩散成液滴，促进凝胶推进剂雾化，对推进剂的燃烧效率产生促进作用，从而提高推进剂的能量性能。5、等离子体在放电时能够释放大量的热量，凝胶推进剂在温度较高的情况下粘度下降，能较快的稀化拉伸为液膜；而等离子体与凝胶粒子的碰撞频率也相对较高，因此在相同情况下，利用等离子体对凝胶推进剂的雾化作用要比空气好，可有效改善凝胶推进剂难以雾化的的缺点，提高燃料的掺混和燃烧效率。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为图1中的A部放大示意图；图3为本技术产生等离子体的示意图；图4为凝胶推进剂喷射雾化的示意图。附图标记：喷嘴本体1，内部腔体2，外侧腔体3，挡板4，激励电源5，接地电极6，高压电极7，补气单向阀8，凝胶推进剂9，等离子体10，液膜11，液丝12，液滴13，固定杆11，第一气体通道21，第一出口22，第二气体通道31，第二出口32，阀体81，弹簧82，导向柱811，封堵部812。具体实施方式为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本技术做进一步详细说明。如图1～3所示，本技术包括喷嘴本体1、激励电源5、高压电极7和接地电极6。所述喷嘴本体1为绝缘材料制成的喷嘴本体1；喷嘴本体1的下部为锥形结构。喷嘴本体1的内部设有内部腔体2，所述内部腔体2的外周环设有挡板4，所述挡板4和喷嘴本体1之间形成有外侧腔体3，挡板4用于隔绝内部腔体2和外侧腔体3；所述内部腔体2为从上到下的渐缩式结构，内部腔体2用于存储凝胶推进剂9；外侧腔体3用于存储气体并为产生等离子体10提供场所。内部腔体2的顶部设有第一气体通道21，第一气体通道21用于连接外部的气泵，内部腔体2的底部开设有第一出口22。外侧腔体3的顶部开设有用于连接外部气泵的第二气体通道31，第二气体通道31处设有补气单向阀8；所述外侧腔体3的底部设有第二出口32，所述第二出口32与第一出口22上下对应连通。所述高压电极7和接地电极6相对地设于外侧腔体3的下部，高压电极7和激励电源5的正极连接，接地电极6和激励电源5的负极连接。所述激励电源5为高压电极7和接地电极6提供激励电压；激励电源5、高压电极7和接地电极6共同构成等离子体10激励器。所述接地电极6为环状电极，接地电极6环设于挡板4下部的外侧；所述高压电极7为针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.等离子体增强的凝胶推进剂雾化喷嘴，其特征在于：包括喷嘴本体、激励电源、高压电极和接地电极；喷嘴本体的内部设有内部腔体，所述内部腔体的外周环设有挡板，所述挡板和喷嘴本体之间形成有外侧腔体；内部腔体的顶部设有第一气体通道，第一气体通道用于连接外部的气泵，内部腔体的底部开设有第一出口；外侧腔体的顶部开设有用于连接外部气泵的第二气体通道，第二气体通道处设有补气单向阀；所述外侧腔体的底部设有第二出口，所述第二出口与第一出口上下对应连通；所述高压电极和接地电极相对地设于外侧腔体的下部，高压电极和激励电源的正极连接，接地电极和激励电源的负极连接。/n

【技术特征摘要】
1.等离子体增强的凝胶推进剂雾化喷嘴，其特征在于：包括喷嘴本体、激励电源、高压电极和接地电极；喷嘴本体的内部设有内部腔体，所述内部腔体的外周环设有挡板，所述挡板和喷嘴本体之间形成有外侧腔体；内部腔体的顶部设有第一气体通道，第一气体通道用于连接外部的气泵，内部腔体的底部开设有第一出口；外侧腔体的顶部开设有用于连接外部气泵的第二气体通道，第二气体通道处设有补气单向阀；所述外侧腔体的底部设有第二出口，所述第二出口与第一出口上下对应连通；所述高压电极和接地电极相对地设于外侧腔体的下部，高压电极和激励电源的正极连接，接地电极和激励电源的负极连接。


2.如权利要求1所述的等离子体增强的凝胶推进剂雾化喷嘴，其特征在于：所述补气单向阀设于外侧腔体内且与外侧腔体之间具有间隙，补气单向阀包括阀体和两组弹簧；所述阀体的两端设有导向柱，阀体的中部凸出设有封堵部，所述外侧腔体的顶部内壁设有两组固定杆，且固定杆相对导向柱设置；所述弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱呈祥，郑浩铭，尤延铖，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：新型
国别省市：福建;35