一种可便捷拆装的气液同轴喷嘴的制作方法

本发明属于气液喷嘴设计，具体涉及一种可便捷拆装的气液同轴喷嘴。

背景技术：

1、在风洞中开展高超声速飞行器以及超燃冲压发动机试验时，需要模拟马赫数、压力、温度、氧含量等参数，通常采用空气加热器对试验气体进行加热。燃烧加热器由于成本较低、启动迅速、运行时间长以及可提供高焓、高压的来流条件而得到广泛的应用。燃烧加热器与液体火箭发动机的工作原理基本一致，均是将燃烧剂和氧化剂经喷注器喷入燃烧室，完成掺混和燃烧等过程，产生高温高压的燃气。

2、喷注器的主要作用是对燃料和氧化剂进行合理分配，并实现燃料和氧化剂的雾化和掺混，喷注器是燃烧加热器的核心部件，喷嘴又是喷注器的核心。然而由于燃烧室内的燃料可能存在燃烧不充分的情况，从而导致喷嘴积碳，一旦积碳严重堵塞喷嘴将会影响整个燃烧加热器工作的安全性和可靠性，常规的离心式喷嘴往往不易拆装更换，整体拆装费时费力，而整体式的结构一旦喷嘴出现烧蚀或者损坏，则需要全部更换，成本较高。

3、为解决上述问题，亟需发展一种可便捷拆装的气液同轴喷嘴。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种可便捷拆装的气液同轴喷嘴。

2、本发明的可便捷拆装的气液同轴喷嘴为同轴嵌套结构，基底为筒体，基底的顶部设置有与外部连接件匹配的法兰盘，基底通过沿法兰盘周向均匀分布的螺杆和螺母固定；

3、在基底中心空腔内，从上至下沿中心轴线插入管状的燃料喷嘴；燃料喷嘴的上段通过螺纹连接固定在基底上，燃料喷嘴上段与基底之间通过串列的若干个o形密封圈ⅱ密封；燃料喷嘴顶端对应的基底开口通过顶端衔接孔固定球头，球头通过螺纹连接液体燃料管路；燃料喷嘴的上段还开有沿周向均匀分布的若干个切向孔，各切向孔与球头的集液腔连通；

4、在基底的中心空腔内，从下至上沿中心轴线插入外喷嘴，外喷嘴为内外双层套管，内管向上伸出外管，内管和外管之间的环形腔室与基底中心空腔相匹配，环形腔室与基底中心空腔共同构成集气腔；外喷嘴内管的上段套装在燃料喷嘴的下段；外喷嘴内管的中段与燃料喷嘴之间设置有环形空腔；外喷嘴内管的下段与燃料喷嘴之间设置有环形缝隙；环形空腔和环形缝隙连通，在环形空腔和环形缝隙对应的外喷嘴内管上开有沿周向均匀分布的离心孔或者直流孔；外喷嘴外管上段通过螺纹连接固定在基底上，外喷嘴外管与基底接触端面上通过若干个同中心轴的o形密封圈ⅰ密封；外喷嘴外管下段沿周向固定有若干个均匀分布的手柄，通过旋转手柄拆卸外喷嘴；

5、在基底的中段，固定有集气腔入口管接头，集气腔入口管接头外接高压氧化剂气源，集气腔入口管接头与集气腔连通；在基底的中段，还固定有测量集气腔压力的集气腔测压管接头；

6、在燃料喷嘴的出口在外喷嘴内管中，燃料喷嘴的出口与外喷嘴出口之间的空腔为混合腔，混合腔高度h与混合腔内径d之比为h:d=（1.2~1.5）：1，混合腔的出口为喇叭口；

7、液体燃料管路的燃料进入集液腔，经切向孔进入燃料喷嘴的中心空腔喷入混合腔，喷出的过程中进行雾化；高压氧化剂气源的氧化剂经集气腔入口管接头进入集气腔，再经离心孔或者直流孔进入环形空腔和环形缝隙，氧化剂和燃料在混合腔内掺混，从外喷嘴出口喷出。

8、进一步地，所述的高压氧化剂气源的压力范围为0.2mpa~10mpa。

9、进一步地，所述的氧化剂为常温空气和低温液氧混合后形成的低温富氧空气，氧化剂的温度范围为-100℃~-50℃。

10、进一步地，所述的燃料，包括异丁烷和酒精。

11、进一步地，所述的o形密封圈ⅰ和o形密封圈ⅱ的材质为氟橡胶。

12、进一步地，所述的集气腔入口管接头和集气腔测压管接头通过焊接固定。

13、进一步地，所述的基底、集气腔入口管接头、集气腔测压管接头与管路连接的部位均攻外螺纹，外螺纹缠绕生胶带辅助拧紧。

14、进一步地，所述的顶端衔接孔和集气腔入口管接头的入口处采用楔面结构。

15、进一步地，所述的球头为37°球头。

16、进一步地，所述的气液同轴喷嘴应用于气液同轴直流喷嘴或者气液针栓喷嘴。

17、本发明的可便捷拆装的气液同轴喷嘴将核心部件燃料喷嘴和外喷嘴分离，采用螺纹连接，并设计手柄方便拆装；同时在管路接口处设计楔面结构，保证燃料和氧化剂通入的均匀性。

18、本发明的可便捷拆装的气液同轴喷嘴采用37°球头连接液体燃料管，替换了常见的进液法兰，减小了集液腔容积，有利于缩短气液同轴喷嘴的起动时长。燃料喷嘴与基底通过“螺纹连接+o型圈密封”，拆装更方便；外喷嘴独立设计，避免了一体设计的加工难度，同时可单独控制内外喷嘴流道设计参数，便于开展性能对比测试。外喷嘴与基底采用“螺纹连接+轴向密封+外设旋柄”，与常规的“螺钉固定+径向密封”相比，具有拆装便捷性，还能保证更换过程中集气腔密封可靠。

19、本发明的可便捷拆装的气液同轴喷嘴能够实现气液同轴喷嘴各部件的便捷拆装以及更换，具有便捷性和可靠性，可进行工程推广。

技术特征：

1.一种可便捷拆装的气液同轴喷嘴，其特征在于，为同轴嵌套结构，基底（2）为筒体，基底（2）的顶部设置有与外部连接件（6）匹配的法兰盘，基底（2）通过沿法兰盘周向均匀分布的螺杆（10）和螺母（7）固定；

2.根据权利要求1所述的可便捷拆装的气液同轴喷嘴，其特征在于，所述的高压氧化剂气源的压力范围为0.2mpa~10mpa。

3.根据权利要求1所述的可便捷拆装的气液同轴喷嘴，其特征在于，所述的氧化剂为常温空气和低温液氧混合后形成的低温富氧空气，氧化剂的温度范围为-100℃~-50℃。

4.根据权利要求1所述的可便捷拆装的气液同轴喷嘴，其特征在于，所述的燃料，包括异丁烷和酒精。

5.根据权利要求1所述的可便捷拆装的气液同轴喷嘴，其特征在于，所述的o形密封圈ⅰ（4）和o形密封圈ⅱ（8）的材质为氟橡胶。

6.根据权利要求1所述的可便捷拆装的气液同轴喷嘴，其特征在于，所述的集气腔入口管接头（5）和集气腔测压管接头（11）通过焊接固定。

7.根据权利要求1所述的可便捷拆装的气液同轴喷嘴，其特征在于，所述的基底（2）、集气腔入口管接头（5）、集气腔测压管接头（11）与管路连接的部位均攻外螺纹，外螺纹缠绕生胶带辅助拧紧。

8.根据权利要求1所述的可便捷拆装的气液同轴喷嘴，其特征在于，所述的顶端衔接孔和集气腔入口管接头（5）的入口处采用楔面结构。

9.根据权利要求1所述的可便捷拆装的气液同轴喷嘴，其特征在于，所述的球头为37°球头。

10.根据权利要求1所述的可便捷拆装的气液同轴喷嘴，其特征在于，应用于气液同轴直流喷嘴或者气液针栓喷嘴。

技术总结本发明属于气液喷嘴设计技术领域，公开了一种可便捷拆装的气液同轴喷嘴。气液同轴喷嘴为同轴嵌套结构，基底为筒体，在基底中心空腔内，从上至下插入燃料喷嘴，从下至上插入外喷嘴。气液同轴喷嘴采用37°球头连接液体燃料管，替换了常见的进液法兰，减小了集液腔容积，缩短了气液同轴喷嘴的起动时长。燃料喷嘴与基底通过“螺纹连接+O型圈密封”，拆装更方便；外喷嘴独立设计，避免了一体设计的加工难度，同时可单独控制内外喷嘴流道设计参数，便于开展性能对比测试。外喷嘴与基底采用“螺纹连接+轴向密封+外设旋柄”，与常规的“螺钉固定+径向密封”相比，具有拆装便捷性，还能保证更换过程中集气腔密封可靠，可进行工程推广。技术研发人员：金烜,曾令国,吕德润,陈信安,杜佳宝,刘崇智,曹晓梅,朱超,陈德江受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/29