[发明专利]用于高粘度液体的离心式气泡雾化喷注器

说明书

本发明公开了一种用于高粘度液体的离心式气泡雾化喷注器，包括喷嘴盘、基座、涡流器、气液汇流管、液体推进剂接头、辅助雾化气接头和气体推进剂接头；喷嘴盘安装在基座下端面；涡流器同轴固定在基座的中心体下方整流腔内；气液汇流管同轴置于基座的中心体上方辅助雾化气通道内，且顶端通过法兰盖与喷注器基座相固连；液体推进剂接头同轴固定安装在位于气液汇流管上部的法兰盖中心孔内；辅助雾化气接头固定安装在基座的侧壁处；各气体推进剂接头沿周向均匀分布在基座侧壁处；本发明可实现高粘度液体推进剂的雾化燃烧。

技术领域

本发明属于高粘度液体推进剂雾化设计领域，特别是一种用于高粘度液体推进剂的压力旋流式气泡雾化喷注器。

背景技术

在液体火箭发动机燃烧室中，喷注器作为其核心部件，直接关系到推进剂的喷注、雾化及混合，从而影响发动机的燃烧效率及燃烧稳定性，影响发动机比冲性能。

现今，火星探测器发动机大多采用自燃推进剂组合，没有充分利用火星资源，且具有污染性。二氧化碳在火星大气中占比最高，由于大气稀薄，昼夜温差大，环境条件恶劣，对推进系统提出了严峻挑战；并且火星拥有较大的重力，常规液体火箭发动机需要携带大量的推进剂来为探测器减速，对花费了巨大成本发射的远距离星际航行飞船来说，降低了用于火星探测的有效载荷，迫切需要开发可以利用火星二氧化碳资源的发动机。

离心式喷注器作为传统的喷注方式，在航空、航天动力装置中均有广泛的应用；相比直流式喷嘴，离心式喷注器能在较大的流量调节范围内保证雾化效果，使燃料与氧化剂快速掺混燃烧，提高燃烧效率及火焰稳定性。但是对于高粘度的推进剂雾化效果会显著降低，使发动机燃烧效率过低，无法满足应用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高粘度液体推进剂的压力旋流式气泡雾化喷注器，以提高了对高粘度液体的雾化效果。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于高粘度液体的离心式气泡雾化喷注器，包括喷嘴盘、基座、涡流器、气液汇流管、液体推进剂接头、辅助雾化气接头和n个气体推进剂接头；

所述液体推进剂接头同轴的与气液汇流管固定，与气液汇流管相连通；所述基座从上向下依次设有辅助气路通道和整流腔；所述整流腔外部设有环形的外环通道；外环通道与整流腔同轴；整流腔顶端设有中心体，所述中心体沿轴向设有通孔；外壁设有环形槽；所述气液汇流管设置在中心体上方的辅助气路通道内，且顶端通过法兰盖与基座固连；所述气液汇流管从上向下依次设有中心管路和气泡预混室；气泡预混室顶部设有注气孔；涡流器置于中心体下方的整流腔内，与中心体固连；所述涡流器外壁设有螺旋通道；所述喷嘴盘与基座底端连接；述涡流器与喷嘴盘之间的空腔作为旋流室；所述喷嘴盘中心设有液体推进剂喷孔，液体推进剂喷孔与旋流室相连通；所述喷嘴盘上设有多个气体推进剂喷孔，多个气体推进剂喷孔沿液体推进剂喷孔周向均布，且喷口朝向液体推进剂喷孔；气体推进剂喷孔与外环通道相连通；所述辅助雾化气接头固定安装在基座的侧壁处，通过基座的径向通孔与辅助气路通道相连通；其中n为正数。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明设计的用于高粘度液体推进剂的离心式气泡雾化喷注器，与传统离心式喷注器相比，其雾化原理主要是通过克服液体的表面张力而非克服液体的粘性来达到雾化目的，雾化颗粒能够与助燃气体形成混合充分又均匀的液雾，雾化效果显著改善。

(2)本发明对同轴离心式喷注器和气泡雾化喷注器进行了组合，采用模块化设计思路，气液汇流管、旋流器、喷嘴盘均为整体可更换部件，减少了零部件数量，可以兼具改变喷注流量、雾化张角、内混程度等多种调节方案，为地面冷态实验提供便利。

(3)本发明设计的用于高粘度液体的离心式气泡雾化喷注器，由于应用了气泡雾化原理，与其它喷嘴相比气泡雾化喷嘴对粘度不敏感，不同的液体燃料粘度相差极大，但表面张力处于同一量级，因而也可适用于其他较低或更高粘度液体推进剂的雾化燃烧，适用范围广。

附图说明