一种气液两相雾化喷嘴的制作方法

本发明属于喷嘴技术领域，特别涉及一种气液两相雾化喷嘴。

背景技术：

喷嘴是燃烧设备中最重要的组成部分之一，液体燃料的燃烧一般都使用喷嘴，喷嘴设计的好坏对液体燃料的燃烧影响非常大，喷嘴的作用是使液体燃料雾化，形成直径很小的液雾，以增加液体燃料与周围介质的接触面积，达到快速蒸发、掺混和燃烧的目的。传统的航空航天发动机多基于等压燃烧(如涡喷、冲压发动机)，经过多年不断研究及发展，目前要大幅度提高基于等压燃烧方式的发动机推进性能已经变得十分困难。连续爆轰发动机是基于爆轰燃烧的新型发动机，由于爆轰燃烧放热过程近乎于等容燃烧，其热循环效率比传统燃烧方式高20％左右。同时，连续爆轰发动机具有推力稳定、结构紧凑、推重比大等优点，将来可作为军用飞机、导弹、临近空间飞行器等领域的动力装置。目前，连续旋转爆轰发动机(CRDE)为国内外新型发动机研究领域内的热点。目前，CRDE的研究大多基于气态燃料，液态燃料CRDE研究较少，由于液态燃料具有高热值、高密度，便于存储等优点，CRDE的研究内容逐渐从纯气相爆轰发展到气液两相爆轰。工程上许多实际应用装置都会存在重量和空间限制，必须使用液态燃料，因此气液两相爆轰的研究意义与价值重大。在液态燃料CRDE燃烧室中，燃料雾化以及与来流氧化剂的掺混过程是爆轰波成功起爆和稳定工作的关键。

目前所使用的雾化喷嘴雾化效果不够好，在喷雾时喷出的小油珠平均体积较大，燃料与空气接触的表面积不够大，导致燃烧的性能不高，对燃烧稳定性造成影响，从而浪费燃油资源。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种雾化喷嘴雾化效果好的气液两相雾化喷嘴。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种气液两相雾化喷嘴，包括喷嘴帽、前身管、后身管、旋流块和后端盖，所述喷嘴帽套设于前身管前端，所述前身管后端与后身管前端相连，所述后身管后端与后端盖相连，所述喷嘴帽前端设有喷射雾化出口，所述前身管中心轴向设有中央流体通道，环绕所述中央流体通道周向且倾斜设置有多个窄气流通道，每个窄气流通道的前端均与所述中央流体通道相通且在交汇处形成气液两相冲击雾化区，所述前身管内位于中央流体通道的后端设有第一定位槽，所述后身管前端中心轴向设有第二定位槽，所述旋流块设置于前身管的第一定位槽和后身管的第二定位槽内，所述后身管内在第二定位槽周围设有轴向贯通的多个沿气流方向渐缩的管通道，每个管通道的前端与前身管内对应的窄气流通道后端相通，所述后端盖上设有气体入口，所述气体入口与后身管内的多个所述管通道的后端相通，所述后端盖中心轴向设有一液体入口，所述液体入口与后身管的第二定位槽后端相通。

进一步地，所述喷嘴帽与前身管前端连接处设有第一密封元件。

进一步地，喷嘴帽内侧设有第一密封圈阶梯环，所述第一密封元件设于第一密封圈阶梯环内。

进一步地，后身管与前身管连接处设有第二密封元件。

进一步地，后身管后端与后端盖连接处设有第三密封元件。

进一步地，前身管内的第一定位槽前端设有前身管梯形斜面，后身管内的第二定位槽后端设有后身管梯形斜面，所述旋流块前端和后端分别抵接在前身管梯形斜面和后身管梯形斜面上以实现轴向定位。

进一步地，所述旋流块中间均布有多个螺旋流通道。

进一步地，前身管的窄气流通道后端设置有定位凸台，后身管前端设有后身管定位凹坑，前身管的定位凸台与后身管定位凹坑相配合连接进行同心定位。

进一步地，后身管中心轴向的后部设有与第二定位槽相通的第三定位槽，后端盖中心轴向前端设有定位段，所述第三定位槽与后端盖定位段配合连接进行同心定位。

进一步地，所述后身管前端设置有内螺纹，前身管的后端设置有与所述内螺纹配合的外螺纹。

本发明与现有技术相比，本发明的显著优点在于：

(1)气相从气体入口进入后经过减缩管通道加速，增加了气相动能，充分增强了后续的冲击雾化效果；

(2)液相从液体入口进入后经过螺旋流通道进行旋转破碎，初步离散后，再经过半径缩小的前身管液相通道进行加速，将高浓度的燃料充分离散后加速，分散液滴流动方向，增加紊乱度，降低液体的浓度，为后续的冲击雾化提供良好的液体环境；

(3)高速气流与离散加速后的液流在气液两相冲击雾化区进行气液两相冲击雾化，利用高速气流的动能破碎液相，使两相充分混合，初步形成良好的雾化流；

(4)雾化之后的混合体通过喷射雾化出口碰撞冲击后喷出，喷出的小油珠平均体积较小，燃料与空气充分接触，有效提高燃油的利用率。

附图说明

图1是本发明喷嘴的剖面示意图。

图2是本发明喷嘴的正视图。

图3是本发明前身管的立体结构示意图。

图4是本发明旋流块的立体结构示意图。

图5是本发明后身管的立体结构示意图。

图6是本发明后端盖的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-6所示，一种气液两相雾化喷嘴，包括喷嘴帽1、前身管2、后身管3、旋流块4和后端盖5，喷嘴帽1套设于前身管2前端，前身管2后端与后身管3前端相连，后身管3后端与后端盖5相连，喷嘴帽1前端设有喷射雾化出口11；前身管2中心轴向设有中央流体通道，环绕中央流体通道周向且倾斜设置有六个窄气流通道21，每个窄气流通道21的前端均与所述中央流体通道相通且在交汇处形成气液两相冲击雾化区22，所述前身管2内位于中央流体通道的后端设有扩径的第一定位槽，所述后身管3前端中心轴向设有第二定位槽，所述旋流块4设置于前身管2的第一定位槽和后身管3的第二定位槽内，第二定位槽周围轴向设有贯通的六个渐缩管通道31，每个渐缩管通道31的前端与前身管2内对应的窄气流通道21后端相通；所述后端盖5中心轴向设有液体入口52，后端盖5上侧边设有气体入口51，气体入口51与后身管3内对应的多个渐缩管通道31后端相通，液体入口与后身管3的第二定位槽后端相通。

进一步地，所述喷嘴帽1后段内壁面设有内螺纹12，所述前身管2前段外侧设有外螺纹26，喷嘴帽1的内螺纹12与前身管2前段的外螺纹26配合联接。

进一步地，前身管2后端底部设有拉伸外螺纹25，后身管3前端设有内螺纹36，前身管后端拉伸外螺纹25与后身管前端内螺纹36配合联接。

进一步地，后端盖5前端设置有内螺纹55，后身管3后端外侧设有外螺纹35，后端盖内螺纹55与后身管外螺纹35配合联接。

进一步地，喷嘴帽1与前身管2前端连接处设有第一密封元件6，用于封闭喷嘴帽和前身管间的流体。

进一步地，喷嘴帽1内侧设有第一密封元件阶梯环13，第一密封元件6设于第一密封元件阶梯环13内，用于封闭喷嘴帽和前身管间的流体。第一密封元件优选为密封圈。

进一步地，后身管3前端与前身管2后端连接处设有第二密封元件7，用于封闭前身管和后身管间的流体。后身管3前端内螺纹36底部设置有第二密封元件阶梯环，第二密封元件7设于第二密封元件阶梯环内，用于封闭前身管和后身管间的流体。第二密封元件优选为密封圈。

进一步地，后身管3后端与后端盖5连接处设有第三密封元件8，用于封闭后身管和后端盖间的流体。后端盖5内螺纹55底部设有第三密封元件阶梯环，第三密封元件8设于第三密封元件阶梯环内，用于封闭后身管和后端盖间的流体。

进一步地，前身管2内的第一定位槽前端设有前身管梯形斜面24，后身管3内的第二定位槽后端设有后身管梯形斜面32，旋流块4前端和后端分别抵接在前身管梯形斜面24和后身管梯形斜面32上以对旋流块4进行轴向定位。

进一步地，所述旋流块4中间均布有多个螺旋流通道41，用于对液体进行旋转破碎。

进一步地，前身管2的窄气流通道21后端设置有定位凸台23，后身管3前端设有后身管定位凹坑33，前身管2的定位凸台23与后身管定位凹坑33相连接进行同心定位。

进一步地，所述前身管2前半部分为圆柱形，其后半部分为圆锥形，多个窄气流通道21设于后半部分内。

进一步地，渐缩管通道31的直径从后端至前端逐渐减小。

进一步地，后身管3中心轴向的后部设有与第二定位槽相通的第三定位槽34，后端盖5中心轴向前端设有定位段53，所述第三定位槽34与后端盖定位段53联接进行同心定位。所述第三定位槽34为圆柱槽。所述定位段53为圆环凸起。

本发明喷嘴的工作原理：气相从气体入口51进入，经过减缩管通道31进行加速，之后再经过窄气流通道21进入气液两相冲击雾化区22；液相从液体入口52进入，经过螺旋流通道41对液体进行旋转破碎，再经过半径缩小的前身管液相通道进行加速，在气液两相冲击雾化区22与高速气流汇合进行气液两相冲击雾化，最后，雾化之后的气体通过喷射雾化出口11再次雾化，最后喷出。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。