[实用新型]一种用于双组元喷注器的锥度式旋涡器结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于双组元喷注器的锥度式旋涡器结构，可以用于航空航天领域双组元液体火箭发动机的离心式喷注器设计。

背景技术

喷注器是双组元推力器的核心部件，喷注器的流量特性和雾化特性决定了推力器的性能。喷注器的流量理论上是由旋涡器的旋流槽面积决定的，带有一定压力的推进剂通过旋流槽产生离心作用之后，通过离心式使推进剂从喷口雾化喷出，注入燃烧室并高效混合，产生高效和稳定的燃烧，最终形成推力。

喷注器的零件在生产过程中，需要通过水试来进行选配，以达到流量和雾化的指标。为了便于选配，在旋涡器与外壁之间难以避免的存在间隙，如果没有间隙，则旋涡器难以安装和拆除，因此一般喷注器旋涡器的配合间隙都需要保持在0.02mm左右。

对于10N推力量级的双组元姿控推力器而言，0.02mm配合间隙形成的非设计流道面积已经与旋流槽流道面积相当，导致部分流体从间隙留出而不是从旋流槽流出，一方面不利于流量的控制，另一方面由于流体失去了旋流槽离心辅助，导致雾化效果也受到影响。同时，间隙过大、间隙不对称和间隙的变化都会导致流量和雾化的变化和不稳定，甚至超差，甚至影响到产品的性能甚至带来不稳定燃烧、不均匀燃烧的问题，导致推力器点火异常甚至失效。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提出了一种用于双组元喷注器的锥度式旋涡器结构，以消除了配合间隙带来的影响，充分发挥了旋涡器旋流槽的离心导流作用，进而提高产品的雾化性能和产品一致性、稳定性。

本实用新型的技术解决方案是：

一种用于双组元喷注器的锥度式旋涡器结构，包括内喷嘴、内旋涡器、外旋涡器和外喷嘴；

其中内喷嘴为外壁带有台阶的中空圆柱体，下端带有内锥形的可喷出内路介质的内喷口，置于内喷嘴的中空圆柱体中的内旋涡器为圆柱体，其轴向开有中心孔，中部径向开有内横向孔，中心孔与内横向孔垂直相交构成内路介质的流道入口，内旋涡器外壁上开有均布的弧形内旋流槽；

外喷嘴为中空圆柱体，下端带有内锥形的可喷出外路介质的外喷口，上端设有一外横向孔作为外路介质的流道入口，外喷嘴与内喷嘴定位台阶贴合，外旋涡器安装在内喷嘴的台阶下圆柱段外壁外侧及外喷嘴中空圆柱体内，在外旋涡器外壁上均布有弧形外旋流槽；

内喷嘴与内旋涡器、外喷嘴与外旋涡器配合的内孔段为上端粗、下端细的锥度形式，内旋涡器和外旋涡器的外圆为上端粗、下端细的锥度形式。

所述内喷嘴与内旋涡器、外喷嘴与外旋涡器配合的内孔段锥度的斜率及内旋涡器和外旋涡器的外圆的锥度的斜率均为1：50。

内喷嘴与内旋涡器、外喷嘴与外旋涡器之间的外锥面与内锥面配合密封。

内喷嘴、内旋涡器、内旋流槽、外旋涡器、外旋流槽、外喷嘴采用钛合金材料。

内喷口和外喷口壁厚不小于0.5mm。

内喷嘴、内旋涡器、外喷嘴为密封连接。

内旋流槽及外旋流槽数量均为2～3个。

外喷嘴与内喷嘴组成同心圆环状的组合式双喷口。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

(1)本实用新型利用内喷嘴与内旋涡器、外喷嘴与外旋涡器孔轴之间自对中、自密封的作用，将配合间隙完全封死，由于间隙流道消失了，强迫介质进入旋流槽流道，一方面介质的流量完全通过旋流槽控制，流量稳定可控，另一方面通过旋流槽的充分离心作用，从喷嘴中喷出的介质雾化效果更佳。

(2)本实用新型内喷嘴与内旋涡器、外喷嘴与外旋涡器采用底部小、口部大的结构，可以保证旋涡器在选配过程中能够顺利装拆，同时锥度配合的旋涡器具备自锁能力，可以防止焊接所产生的变形对内部流道造成影响。

(3)本实用新型旋涡器结构简单，工艺性好，实现便捷，只需要在内、外旋涡器和内、外喷嘴加工后，对内孔和外壁进行锥度加工即可实现。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型内路流道示意图；

图3为本实用新型外路流道示意图；

图4为本实用新型内旋流槽结构轴侧示意图；

图5为本实用新型内旋流槽截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步的详细描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种用于双组元喷注器的锥度式旋涡器结构，包括内喷嘴1、内旋涡器2、内旋流槽3、外旋涡器4、外旋流槽5、外喷嘴6。