СМЕСИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА Российский патент 1998 года по МПК F02M43/04 F23D11/04 

Изобретение относится к устройствам для распыливания и перемешивания жидких, газообразных компонентов, где требуются тщательное перемешивание и заданное распределение компонентов по поперечному сечению или в заданных зонах в определенных количествах и соотношениях.

Смесительная головка является важным, основным узлом в различных устройствах, например в жидкостных ракетных двигателях, в которых она распределяет компоненты по сечению камеры сгорания, организует внутреннее ядро с соотношением компонентов топлива, близким к оптимальному или заданному, и защиту стенки к.с., при необходимости, от перегрева.

Известна смесительная головка (патент ФРГ, кл. 46 G 1/05, F 02 K, N 1159664), состоящая из 4-х плоских днищ, соединенных между собой втулками, служащими для подачи компонентов топлива, крайнее, 4 днище, располагается в полости к.с. и имеет каналы разного диаметра, сообщающие коллекторы с полостью к.с. Данная головка не обеспечивает качественное распыливание и равномерное смешение (распределение) компонентов топлива по сечению к.с. - устройство не обеспечивает достаточную плотность смеси компонентов.

Известна конструкция смесительной головки (патент США N 3508712, НКИ 239-600, МКИ F 02 K 9/02 публ. 28.04.70 г.), головка имеет корпус, коллекторы, один из которых образован корпусом и втулкой, которые подводят компоненты топлива к струйным элементам, обеспечивающим столкновение разноименных компонентов топлива и образование завесы охлаждения конструкции камеры сгорания.

Недостатком известной конструкции является сложность в выполнении калиброванных отверстий, большие заклапанные объемы, вызванные сложностью изготовления этих отверстий, строго ориентированных под требуемым углом.

Основной задачей предлагаемого технического решения является упрощение конструкции смесительной головки, обеспечение качественного жидко-фазного смешения компонентов топлива за счет гарантированного сталкивания струй и получения при этом различных, определенных (заданных) количеств движения от сталкивания и взаимодействия парных струй.

Поставленная задача решается с помощью смесительной головки, состоящей из корпуса с каналами подвода компонентов топлива и коллекторами, образованными деталями конструкции, со струйными форсунками, исходящими из коллекторов со взаимно пересекающимися осями форсунок компонентов, в которой форсунки выполнены в виде пазов на поверхностях кольцевой втулки, причем размеры поперечных сечений форсунок одноименного компонента чередуются по окружности.

Кроме того, дополнительно, для образования завесы, из коллекторов могут быть выполнены пазы, оси которых не пересекаются между собой.

На приведенных чертежах изображена смесительная головка. На фиг. 1 показан разрез головки, на фиг. 2 - вид со стороны выходов форсунок. Смесительная головка состоит из корпуса 1, кольцевой втулки 2, с каналами подвода компонентов топлива (КТ) 3, 4 проточками для коллекторов 5, 6 и форсунками в виде дозирующих пазов (каналов) 7, 8, 9 для отвода КТ от коллекторов 5, 6 и подачи их в камеру сгорания 10 и центральной втулки 11.

Смесительная головка работает следующим образом. КТ под давлением поступают через каналы подвода компонентов 3, 4 к коллекторам 5, 6 и соответственно форсункам 7, 8 и 9 в камеру сгорания 10, где компоненты, истекающие из форсунок 7, 8, сталкиваются, дробятся и, перемешиваясь, двигаются в объеме камеры сгорания, причем относительное расположение результирующих струй задано и зависит от соотношения площадей сечений парных форсунок 7, 8. Надежное взаимодействие парных струй, истекающих из форсунок 7, 8, обусловлено их расположением в кольцевой втулке 2, что обеспечено их одновременным выполнением при изготовлении. КТ, поступающие через форсунки 9, обеспечивают прежде всего охлаждение стенки к.с. 10 и дополнительное перемешивание парогазовой фазы продуктов в камере сгорания.

Данная смесительная головка может собираться с помощью пайки, сварки или иным способом. Возможность расположения всех каналов в одной детали - кольцевой втулке, обеспечивает заданную их координацию относительно друг друга и, при необходимости, выполнение отдельных форсунок завесы. Все это повышает эффективность смесительной головки, ее экономичность и надежность в составе двигателя. За счет возможности плотного расположения дозирующих каналов-форсунок по сечению зоны смешения и организации подвода компонентов к ним в минимальном объеме достигается эффективность смесительной головки. Конструкция головки позволяет равномерно или по плану распределить по сечению зоны смешения компонентов, как жидких, так и газообразных. Изготовление каналов-форсунок в одной детали, кольцевой втулке, обеспечивает контроль изготовления будущего узла в начальной стадии.

Изобретение относится к химическим аппаратам, к тепловым двигателям, в том числе к ЖРД, и другим аппаратам для смесеобразования. Техническим результатом изобретения является улучшение качества смешения компонентов топлива жидких, газообразных при заданном их распределении по сечению камеры сгорания. Смесительная головка имеет каналы подвода компонентов, коллекторы, образованные корпусом и втулками, струйные форсунки, исходящие из коллекторов, причем оси форсунок компонентов пересекаются. Форсунки выполнены в виде пазов на поверхности втулки, причем размеры поперечных сечений форсунок компонента чередуются по окружности. Для охлаждения из коллекторов могут быть выполнены дополнительные форсунки, оси которых не пересекаются с осями других форсунок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Смесительная головка, состоящая из корпуса, втулок с каналами подвода компонентов топлива, коллекторами, образованными корпусом и втулками со струйными форсунками с пересекающимися осями, исходящими из коллекторов, отличающаяся тем, что форсунки выполнены в виде пазов на поверхности кольцевой втулки, причем размеры поперечных сечений форсунок компонента чередуются по окружности. 2. Головка по п.1, отличающаяся тем, что из коллекторов выполнены дополнительные форсунки, оси которых не пересекаются с осями других форсунок.