[实用新型]一种大范围可调节离心式喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大范围可调节离心式喷嘴，特别是针对流量需要大范围调节的发动机。

背景技术

发动机在执行飞行等任务时，其推进剂流量需要大范围调节，普通离心式喷嘴在调节流量时，喷注压降以二次方关系随流量变化，如需将普通离心式喷嘴流量增加10倍，则喷注压降要求增加100倍，这给发动机的推进剂供应系统带来极大的难度。喷注压降还对燃烧系统影响显著，喷注压降太低易引发低频不稳定燃烧，太高则易引发高频不稳定燃烧，因此喷注压降不适宜大范围调节。

为在有限的喷注压降范围内实现流量大范围调节，发动机采用变面积喷注器(美国专利号：3722219)，发动机仅使用一个由电动机驱动调节机构的双组元喷嘴，其推进剂雾化性能低，难以获得较高的燃烧效率。航空发动机多采用多路离心式喷嘴，将燃料分多路供应，其原理是将多个普通离心式喷嘴并联，这种喷嘴在由单路切换至多路时易引起喷嘴雾化质量下降，发动机性能波动，甚至熄火。

实用新型内容

为了解决现有喷嘴在流量大范围调节时喷注压降变化范围太大、调节结构复杂和调节过程喷嘴参数变化不平稳的技术问题，本实用新型提供一种结构简单，在较小的喷注压降变化范围内能够实现流量大范围平稳调节，并且在整个调节范围内喷嘴雾化性能优的离心式喷嘴。

本实用新型的技术解决方案是：

一种大范围可调节离心式喷嘴，其特殊之处在于：包括外壳体以及设置在外壳体内的内喷嘴，所述内喷嘴在外壳体内沿轴向移动，

所述内喷嘴和外壳体之间设置有空腔，所述空腔内放置有弹簧，

所述外壳体上设置有导流槽，所述内喷嘴上设置有与内喷嘴内壁相切的切向槽，所述导流槽与切向槽能够重叠。

上述内喷嘴的一端设置有导向杆以及固定在外壳体上的端盖，所述导向杆通过端盖设置在外壳体内，所述端盖上设置有供导向杆移动的腰形导向槽。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

1、本实用新型可以实现大范围调节喷嘴流量时，喷注压降的变化范围较小；

2、本实用新型调节机构结构简单，调节过程中喷嘴工作平稳，雾化性能优，特别适合于性能要求高，对流量需要大范围调节的液体火箭发动机和航空发动机。

附图说明

图1是本实用新型喷嘴调节特性与普通离心式喷嘴调节特性对比图；

图2是本实用新型结构主视图；

图3是本实用新型结构在小流量状态下的A-A视图；

图4是本实用新型结构在中间流量状态下的A-A视图；

图5是本实用新型结构在大流量状态下的A-A视图；

图6是本实用新型结构的B-B视图；

图7是本实用新型结构的C-C视图；

图8是本实用新型结构在中间流量状态下的D向视图。

其中附图标记为：1-外壳体，2-内喷嘴，3-端盖，4-弹簧，5-密封圈，6-导流槽，7-切向槽，8-导向槽，9-导向杆。

具体实施方式

如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，本实用新型由端盖3、弹簧4和O形密封圈5组成，包括外壳体1以及设置在外壳体内的内喷嘴2，内喷嘴在外壳体内沿轴向移动，内喷嘴和外壳体之间设置有空腔，空腔内放置有弹簧4，外壳体上设置有导流槽6，内喷嘴上设置有与内喷嘴内壁相切的切向槽7，导流槽6与切向槽7能够重叠。内喷嘴的一端设置有导向杆9以及固定在外壳体上的端盖3，导向杆9通过端盖3设置在外壳体1内，端盖3上设置有供导向杆移动的腰形导向槽8。端盖3可通过焊接方法或螺钉固定在外壳体1上，内喷嘴2的端面设有矩形截面导向杆9，端盖3设有腰形导向槽8，外壳体1和端盖3可限制内喷嘴2滑动的极限位置，并防止内喷嘴2转动。

本实用新型的原理：当喷注压降增加时，内喷嘴2两端的液体压差增加，内喷嘴受到向左的液压动力增大，在液压动力作用下，弹簧4被压缩，内喷嘴在外壳体1内向左滑动，尺寸L减小，外壳体1和内喷嘴2上腰形切向槽的重叠部分面积Ain增加，使喷嘴流量系数增大，在喷嘴流量系数和喷注压降共同增加的影响下，喷嘴流量大幅增加；反之，当喷注压降降低时，内喷嘴2上的液压动力减小，弹簧4驱动内喷嘴2反向滑动，尺寸L增加，外壳体1和内喷嘴2上腰形切向槽的重叠部分面积Ain减小，使喷嘴流量系数减小，在喷嘴流量系数和喷注压降共同减小的影响下，使喷嘴流量大幅减小。

设计大范围可调节离心式喷嘴时，首先根据最低和最高喷注压降和流量，按照常规离心式喷嘴设计方法确定喷嘴出口半径Rout、切向腰形孔长度w和宽度h及旋流半径Rsw；然后，根据喷注压降和腰形孔长度w确定弹簧4的刚度系数并设计弹簧。其中内喷嘴2所受的液压动力为喷注压降与内喷嘴2横截面积的乘积；根据最小喷注压降下内喷嘴2所受的液压动力确定弹簧4的初始压缩量；最后，根据设计规范设计密封结构，根据液流试验确定大范围可调节离心式喷嘴的流量调节特性。