氣-氣單噴嘴試驗裝置的製作方法

2023-08-08 09:58:41

專利名稱：氣-氣單噴嘴試驗裝置的製作方法
氣_氣單噴嘴試驗裝置
技術領域：
氣-氣單噴嘴試驗裝置，本發明是以氣體為推進劑的液體火箭發動機單噴嘴試驗
裝置。主要應用於液體火箭發動機的預燃室和主推力室單噴嘴試驗。背景技術：
噴嘴是液體火箭發動機中的重要部件，它的功能是將推進劑引入燃燒室，組織推進劑的燃燒，使混合物中燃料和氧化劑比例得當，組分沿燃燒室橫截面分布均勻。
液體火箭發動機是推進劑為液體的發動機，但是，在某些種類的液體火箭發動機中，燃料和氧化劑在噴入燃燒室摻混燃燒之前已經轉化為氣態，因此需要對氣_氣噴嘴技術進行研究。比如在全流量補燃循環液體火箭發動機中，全部流量的液態推進劑先進入富氧預燃室和富燃預燃室初步燃燒，形成高溫的富氧燃氣和富燃燃氣，然後兩種燃氣再進入主燃燒室繼續摻混補燃，因此在全流量補燃循環發動機的主燃燒室中需要使用氣_氣噴嘴，即噴射的燃料和氧化劑均為氣態的噴嘴。 通過試驗對氣_氣噴嘴進行研究，是氣_氣噴注器技術的主要手段，氣_氣單噴嘴頭部設計，對氣_氣噴嘴的研究有重要作用，合理的設計能方便試驗研究，節省試驗經費。本發明所提出的單噴嘴頭部設計，將噴嘴設計為可更換形式，使用同一件氧化劑腔和一件燃料腔，更換不同的噴嘴，能方便噴嘴的安裝和拆卸，結構簡單，可操作性強。

發明內容
本發明設計出可更換噴嘴的單噴嘴試驗裝置。該裝置包括氧化劑腔、燃料腔、燃料噴嘴、氧化劑噴嘴、密封件和拆卸裝置。 氧化劑腔和燃料腔用於存儲管道中的氧化劑和燃料，容腔設計面積大於噴嘴面積的3倍，以減少噴嘴的壓力損失。燃料噴嘴和燃料腔使用過盈配合，防止噴嘴安裝傾斜；氧化劑噴嘴與燃料噴嘴使用過盈配合，保證燃料噴嘴與氧化劑噴嘴的同軸度。本發明中的燃料噴嘴和氧化劑設計為可更換形式，而不用更換燃料腔和氧化劑腔。本發明中的試驗裝置結構簡單，加工工藝容易實現，能方面氣-氣噴嘴的試驗研究和節省實驗經費。


圖1是本發明帶氣_氣單噴嘴試驗裝置剖視圖
圖2是本發明帶氣_氣單噴嘴試驗裝置拆卸剖視圖
具體實施方式
本發明設計出可更換噴嘴的單噴嘴試驗裝置。該裝置包括氧化劑腔(4)、燃料腔(8)、燃料噴嘴(7)、氧化劑噴嘴(3)、密封件(5)和拆卸裝置。 氣-氣噴嘴試驗裝置使用不鏽鋼為材料，分別見圖1。將氧化劑腔中心加工成容腔，通過進口 (1)將氣體氧化劑引入容腔(2)。容腔(2)截面積應大於氧化劑噴嘴出口面積的2倍，以降低氧化劑流動帶來的壓力損失。氧化劑腔的下底面設計有密封件安裝環，密封圈可選用膨脹石墨或矽膠圈。根據所選用密封圈的要求設計密封槽深度，本發明中密封環深度為5mm。燃料由兩個燃料進口 (6)引入燃料容腔。燃料腔上設計有與燃料噴嘴配合的圓柱面(14)。該圓柱面(14)與燃料噴嘴的圓柱面(13)使用過盈配合，能保證燃料腔和燃料噴嘴的同軸度，要求配合緊度為O. 02至0. 05mm。燃料腔上端面和底部出口前設計有安放密封圈的密封槽和密封凸臺。 燃料噴嘴(7)採用杯狀結構，在燃料噴嘴上端設計有密封凸臺，與燃料腔配合的圓柱段(13)設計長度大於5mm，保證有足夠的緊配合長度。在燃料噴嘴中部，設計有燃料進氣小孔(13)，燃料通過小孔引入燃料噴嘴通道(10)。小孔總面積必須大於燃料噴嘴噴注面積的3倍，以降低燃料的壓力損失。燃料噴嘴(7)下部設計有密封凸臺，與燃料腔的密封槽(9)配合，防止燃燒室的燃氣回流到燃料腔。燃料噴嘴的下部的必須使用耐高溫材料密封圈。燃料噴嘴上部的內圓(12)與氧噴嘴的配合面(15)，配合方式為過盈配合，緊度為0至0. 03mm，保證燃料噴嘴和氧噴嘴的同軸度。內圓與上端面有垂直度要求。
氧化劑噴嘴(3)上端面設計有密封凸臺和密封槽，用於與氧化劑腔(4)和燃料噴嘴(7)配合，形成密封面。中間位置的外圓(15)與燃料噴嘴的內圓(12)形成過盈配合，保證氧噴嘴同軸度。氧噴嘴上部的外圓(17)直徑小於燃料噴嘴的外圓直徑(16)，本發明中氧噴嘴外圓直徑(17)小於燃料噴嘴外圓(16)直徑4至6mm;氧噴嘴入口的上部設計有螺紋(18)，且螺紋的名義直徑大於氧噴嘴直徑的1.4倍。使用細牙螺紋，螺紋孔深度為10mm左右。螺紋孔的作用是與拆卸裝置中的螺栓配合，方便將與燃料噴嘴配合的氧噴嘴拔出。氧噴嘴使用流量公式計算氧噴嘴流通直徑。 圖2是氣-氣噴嘴拆卸示意圖，拆卸裝置由螺栓(1)螺帽(2)、墊片和拆卸主件(4)組成。拆卸時，主件與燃料噴嘴通過接觸面(5)固定住燃料噴嘴，擰螺帽(2)使氧化劑噴嘴向上移動，將燃料噴嘴拆出氧化劑噴嘴。燃料噴嘴可通過從底部敲打出燃料腔。
權利要求
氣-氣單噴嘴試驗裝置，由氧化劑腔(4)、燃料腔(8)、氧化劑噴嘴(3)、燃料噴嘴(7)、密封件(5)和拆卸裝置組成，其特徵在於將氧化劑劑噴嘴(3)和燃料噴嘴(7)設計為可更換結構。
2. 根據權利要求1所述的氣_氣單噴嘴試驗裝置，其特徵在於燃料噴嘴與燃料腔採用分體加工。
3. 根據權利要求l-2所述的氣-氣單噴嘴試驗裝置，其特徵在於燃料噴嘴(7)與氧 化劑噴嘴(3)的配合為過盈配合，能保證噴嘴的同軸度。
4. 根據權利要求l-3所述的雙同軸氣-氣噴嘴設計方法，其特徵在於燃料噴嘴與燃料腔的配合為過盈配合，保證噴嘴與燃料腔的同軸度。
5. 根據權利要求l-4所述的雙同軸氣-氣噴嘴設計方法，其特徵在於氧化劑腔和燃料截面流通面積分別是氧化劑和燃料噴嘴面積的3倍以上。
6. 根據權利要求1-5所述的雙同軸氣_氣噴嘴設計方法，其特徵在於氧化劑噴嘴入口處設計有螺紋，方便螺栓的拆卸。
全文摘要
氣-氣單噴嘴試驗裝置。氣-氣噴注器試驗研究的裝置，包括氧化劑腔(4)、燃料腔(8)、氧化劑噴嘴(3)、燃料噴嘴(7)、密封件(5)和拆卸裝置。能使方便氣-氣噴嘴的試驗研究，節省實驗經費和試驗時間。氧化劑腔和燃料腔分別用於存儲氧化劑和燃料，燃料噴嘴和燃料腔使用過盈配合，氧化劑噴嘴與燃料噴嘴也使用過盈配合，能保證試驗時噴嘴的同軸度。氧化劑噴嘴和燃料噴嘴為可更換結構，能使用同一套氧化劑腔和燃料腔，而更換不同的噴嘴。
文檔編號G01M99/00GK101738326SQ20081022625
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月11日 優先權日2008年11月11日
發明者杜正剛, 蔡國飆, 高玉閃 申請人:北京航空航天大學