单组元离心喷嘴制造技术

本发明专利技术提供了一种单组元离心喷嘴，涉及液体火箭发动机技术领域，包括：旋流器、中心柱塞、密封盖和弹性件；通过中心柱塞和弹性件的配合，喷嘴流道宽度可根据液体推进剂的流量动态调节，当旋流腔室内的液体推进剂流量增大时，中心柱塞向靠近密封盖的方向移动，弹性件压缩量增大，中心柱塞的平衡位置向上移动，喷嘴流道宽度更大，当旋流腔室内的液体推进剂流量减小时，中心柱塞对弹性件的压力更小，弹性件压缩量增小，中心柱塞的平衡位置向下移动，喷嘴流道宽度更小，自适应地调节喷嘴流道宽度，维持喷嘴压降，保证喷嘴的雾化性能，实现离心喷嘴性能在发动机变推力过程中动态可调。心喷嘴性能在发动机变推力过程中动态可调。心喷嘴性能在发动机变推力过程中动态可调。

【技术实现步骤摘要】
单组元离心喷嘴


[0001]本专利技术涉及液体火箭发动机
，尤其是涉及一种单组元离心喷嘴。

技术介绍

[0002]液体火箭发动机推进剂组元的雾化和混合是由组成喷注器的一个或多个喷嘴完成的，每个喷嘴将一定流量的推进剂供入燃烧室，并实现雾化、掺混。按照喷嘴的结构形式，一般可以将喷嘴分为直流式、离心式和直流
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离心式喷嘴。不同的喷嘴结构形式适用于不同的推进剂种类和动力循环方式，对于燃烧稳定性、燃烧效率和推力室冷却等发动机性能有很大的影响。相比于直流式喷嘴，离心式喷嘴在离心力作用下，通常能够产生较大的喷雾锥角，有利于加速雾化和蒸发过程，并且在喷嘴合理布置的情况下，相邻喷雾锥之间更易相互碰撞混合，能够有效地提升燃烧效率，缩短燃烧时滞。
[0003]对于有变推力需求的液体火箭发动机来说，常常需要通过改变推进剂的供给流量，使得发动机推力得到调节。而现有的单组元离心式喷嘴在设计完成之后，无法再通过改变喷嘴的内部结构尺寸的方式来调整喷嘴的流道面积和流量系数，这就意味着当喷嘴流量减小时，喷嘴出口的压降也会大大降低，导致喷嘴的雾化能力恶化，不利于推进剂的掺混，降低了燃烧室的燃烧效率，甚至引发熄火等恶劣情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种单组元离心喷嘴，以缓解了现有技术中存在的单组元离心式喷嘴会随着喷嘴流量的减少而导致雾化能力降低，进而降低了燃烧室的燃烧效率的技术问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供的单组元离心喷嘴，包括：旋流器、中心柱塞、密封盖和弹性件；
[0006]所述旋流器的底部具有中心喷口，所述旋流器的内壁形成有用于液体推进剂流动的旋流腔室，所述中心柱塞穿过所述中心喷口伸入到所述旋流腔室内，且所述中心柱塞与所述中心喷口之间形成喷嘴流道；
[0007]所述密封盖与所述旋流器的顶部连接，所述弹性件的一端与所述密封盖连接，所述弹性件的另一端与所述中心柱塞连接，所述弹性件配置为能够使所述中心柱塞具有朝向所述中心喷口移动的运动趋势；
[0008]所述旋流腔室内的液体推进剂能够带动所述中心柱塞在所述旋流腔室内朝向靠近所述密封盖的方向移动，以改变所述喷嘴流道的宽度。
[0009]在可选的实施方式中，
[0010]所述中心柱塞包括相互连接的喷油部和连接部；
[0011]所述旋流腔室内的液体推进剂沿着所述喷油部与所述旋流器的内壁之间的空隙流向所述喷嘴流道；
[0012]所述连接部的中部凸起形成用于限制所述弹性件移动的固定凸起。
[0013]在可选的实施方式中，
[0014]所述连接部与所述密封盖的内壁之间形成平衡腔；
[0015]所述中心柱塞的中部设置有通道，所述平衡腔通过所述通道与燃烧室连通。
[0016]在可选的实施方式中，
[0017]沿着所述喷油部的外壁间隔设置有两个环状凸起，两个环状凸起之间的间隔形成用于放置O型圈的第一环形槽。
[0018]在可选的实施方式中，
[0019]所述连接部的底部具有用于伸入到燃烧室内的伸入平面；
[0020]所述连接部靠近所述伸入平面的一端具有斜面，所述斜面与所述中心喷口的孔壁之间形成所述喷嘴流道。
[0021]在可选的实施方式中，
[0022]所述密封盖的外壁设置有外螺纹段，所述旋流器的顶部内壁具有内螺纹段，所述外螺纹段与所述内螺纹段螺纹配合连接；
[0023]沿着所述密封盖的外壁间隔设置有两个环状凸起，两个环状凸起之间的间隔形成用于放置O型圈的第二环形槽；
[0024]所述密封盖的底部具有限位平面，所述连接部能够与所述限位平面，以限制所述连接部的移动距离。
[0025]在可选的实施方式中，
[0026]所述单组元离心喷嘴还包括头盖；
[0027]所述头盖的内壁形成有集液腔，所述旋流器伸入到所述集液腔中，所述集液腔与所述旋流腔室连通；
[0028]所述头盖的顶部设置有进液口，液体推进剂通过所述进液口进入到所述集液腔中。
[0029]在可选的实施方式中，
[0030]沿着所述旋流器的切向方向设置有多个切向孔，所述集液腔内的液体推进剂通过多个所述切向孔进入到所述旋流腔室中。
[0031]在可选的实施方式中，
[0032]所述单组元离心喷嘴还包括沉头螺钉；
[0033]所述头盖的底部向外延伸有第一连接边，所述第一连接边设置有第一安装孔，所述旋流器的底部向外延伸有第二连接边，所述第二连接边设置有第二安装孔，所述沉头螺钉穿过所述第二安装孔伸入到所述第一安装孔中。
[0034]在可选的实施方式中，
[0035]所述第一连接边设置有用于与燃烧室连接的固定通孔。
[0036]本专利技术提供的单组元离心喷嘴，包括：旋流器、中心柱塞、密封盖和弹性件；通过中心柱塞和弹性件的配合，喷嘴流道宽度可根据液体推进剂的流量动态调节，当旋流腔室内的液体推进剂流量增大时，中心柱塞向靠近密封盖的方向移动，弹性件压缩量增大，中心柱塞的平衡位置向上移动，喷嘴流道宽度更大，当旋流腔室内的液体推进剂流量减小时，中心柱塞对弹性件的压力更小，弹性件压缩量增小，中心柱塞的平衡位置向下移动，喷嘴流道宽度更小，自适应地调节喷嘴流道宽度，维持喷嘴压降，保证喷嘴的雾化性能，实现离心喷嘴
性能在发动机变推力过程中动态可调，缓解了现有技术中存在的单组元离心式喷嘴会随着喷嘴流量的减少而导致雾化能力降低，进而降低了燃烧室的燃烧效率的技术问题。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为本专利技术实施例提供的单组元离心喷嘴的整体结构剖面图；
[0039]图2为本专利技术实施例提供的单组元离心喷嘴中旋流器的结构剖面图；
[0040]图3为本专利技术实施例提供的单组元离心喷嘴中旋流器的结构示意图；
[0041]图4为本专利技术实施例提供的单组元离心喷嘴中的中心柱塞的结构示意图；
[0042]图5为本专利技术实施例提供的单组元离心喷嘴中密封盖的结构示意图；
[0043]图6为本专利技术实施例提供的单组元离心喷嘴中头盖的结构示意图。
[0044]图标：100
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旋流器；110
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中心喷口；120
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旋流腔室；130
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切向孔；140
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第二安装孔；150
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内螺纹段；200
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中心柱塞；210
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喷油部；220
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连接部；230
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固定凸起；240
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平衡腔；250
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单组元离心喷嘴，其特征在于，包括：旋流器(100)、中心柱塞(200)、密封盖(300)和弹性件(400)；所述旋流器(100)的底部具有中心喷口(110)，所述旋流器(100)的内壁形成有用于液体推进剂流动的旋流腔室(120)，所述中心柱塞(200)穿过所述中心喷口(110)伸入到所述旋流腔室(120)内，且所述中心柱塞(200)与所述中心喷口(110)之间形成喷嘴流道；所述密封盖(300)与所述旋流器(100)的顶部连接，所述弹性件(400)的一端与所述密封盖(300)连接，所述弹性件(400)的另一端与所述中心柱塞(200)连接，所述弹性件(400)配置为能够使所述中心柱塞(200)具有朝向所述中心喷口(110)移动的运动趋势；所述旋流腔室(120)内的液体推进剂能够带动所述中心柱塞(200)在所述旋流腔室(120)内朝向靠近所述密封盖(300)的方向移动，以改变所述喷嘴流道的宽度。2.根据权利要求1所述的单组元离心喷嘴，其特征在于，所述中心柱塞(200)包括相互连接的喷油部(210)和连接部(220)；所述旋流腔室(120)内的液体推进剂沿着所述喷油部(210)与所述旋流器(100)的内壁之间的空隙流向所述喷嘴流道；所述连接部(220)的中部凸起形成用于限制所述弹性件(400)移动的固定凸起(230)。3.根据权利要求2所述的单组元离心喷嘴，其特征在于，所述连接部(220)与所述密封盖(300)的内壁之间形成平衡腔(240)；所述中心柱塞(200)的中部设置有通道(250)，所述平衡腔(240)通过所述通道(250)与燃烧室连通。4.根据权利要求3所述的单组元离心喷嘴，其特征在于，沿着所述喷油部(210)的外壁间隔设置有两个环状凸起，两个环状凸起之间的间隔形成用于放置O型圈的第一环形槽(260)。5.根据权利要求4所述的单组元离心喷嘴，其特征在于，所述连接部(220)的底部具有用于伸入到燃烧室内的伸入平面(270)；所述连...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞南嘉，郭雪松，蔡国飙，李天文，赵增，韩树焘，周闯，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：