一种引射排放装置的制作方法

1.本技术属于发动机燃烧试验技术领域，具体涉及一种引射排放装置。


背景技术：

2.发动机燃烧室试验中，需要建立高空低压环境将其高温高速低压的尾气收集排出至大气，当前多是根据引射原理采用一级或两级喷管低压引射的方案，以高压气体作为主流驱动被流，该种技术方案中，引射装置结构固定，工作效率低，需要耗费大量的高压气体。
3.鉴于上述技术缺陷的存在提出本技术。
4.需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本技术的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种引射排放装置，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
6.本技术的技术方案是：
7.一种引射排放装置，包括：
8.收敛段，其内壁自其入口端向其出口端逐渐收缩，其上具有多个辅助引射孔；各个辅助引射孔沿收敛段的周向分布；
9.扩张段，其进口端与收敛段的出口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐扩张；
10.引射管，其出口端自收敛段的入口端伸入至收敛段内部，与对应的引射孔滑动连接，向扩张段方向延伸；
11.多个辅助引射管，每个辅助引射管的出口端对应自由一个引射孔伸入至收敛段内部，指向扩张段方向。
12.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，各个辅助引射管上设置有流量调节阀。
13.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，还包括：
14.环形支撑管，套设在收敛段上，能够沿收敛段轴向滑动；各个辅助引射管的入口端连接在环形支撑管上，与环形支撑管内部连通；
15.辅助供气管，其出口端连接在环形支撑管上，与环形支撑管内部连通。
16.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，还包括：
17.混合段，其入口端与收敛段的出口端对接，出口端与扩张段的入口端对接。
18.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，还包括：
19.喷水冷却段，其出口端与收敛段的入口端对接，其上具有多个喷水冷却孔；各个喷水冷却孔沿喷水冷却段周向分布；
20.降速段，其出口端与喷水冷却段的入口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐扩张；
21.收集段，其出口端与降速段的入口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐收缩。
22.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，沿喷水冷却段的轴向分布有多排喷水冷却孔。
23.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，喷水冷却段内部具有环形喷水冷却腔；
24.各个喷水冷却孔位于喷水冷却段的内壁，与环形喷水冷却腔连通；
25.喷水冷却段外壁具有喷水冷却进口；喷水冷却进口与环形喷水冷却腔连通。
26.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，喷水冷却段外壁具有喷水冷却出口；喷水冷却出口与环形喷水冷却腔连通。
27.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，喷水冷却段上具有过孔；
28.引射管的出口端穿过过孔，自收敛段的入口端伸入至收敛段内部。
29.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，还包括：
30.多个直射喷嘴，每个直射喷嘴对应设置在一个喷水冷却孔中。
31.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，各个直射喷嘴向喷水冷却段的出口端方向倾斜。
32.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，降速段内部具有环形水冷却腔；
33.降速段外壁具有水冷进口、水冷出口；水冷进口、水冷出口与环形水冷腔连通。
34.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，收集段的内壁符合维氏曲线。
35.根据本技术的至少一个实施例，上述的引射排放装置中，引射管、辅助引射管为拉阀尔喷管。
附图说明
36.图1是本技术实施例提供的引射排放装置的示意图；
37.图2是图1的俯视图；
38.图3是本技术实施例提供的辅助引射管向扩张段靠近的示意图；
39.图4是本技术实施例提供的辅助引射管远离扩张段示意图；
40.其中：
[0041]1‑
收敛段；2
‑
扩张段；3
‑
引射管；4
‑
辅助引射管；5
‑
环形支撑管；6
‑
辅助供气管；7
‑
混合段；8
‑
喷水冷却段；9
‑
降速段；10
‑
收集段；11
‑
直射喷嘴。
[0042]
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
[0043]
为使本技术的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本技术的部分实施例，其仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
[0044]
此外，除非另有定义，本技术描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本技术描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本技术的限制。本技术描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本技术描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本技术描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
[0045]
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本技术的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本技术中的具体含义。
[0046]
下面结合附图1至图4对本技术做进一步详细说明。
[0047]
一种引射排放装置，包括：
[0048]
收敛段1，其内壁自其入口端向其出口端逐渐收缩，其上具有多个辅助引射孔；各个辅助引射孔沿收敛段1的周向分布；
[0049]
扩张段2，其进口端与收敛段1的出口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐扩张；
[0050]
引射管3，其出口端自收敛段1的入口端伸入至收敛段1内部，向扩张段2方向延伸；
[0051]
多个辅助引射管4，每个辅助引射管4的出口端对应自由一个引射孔伸入至收敛段1内部，与对应的引射孔滑动连接，指向扩张段2方向。
[0052]
对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员可以理解的是，在发动机燃烧室试验中，可设置收敛段1的入口端朝向发动燃烧室出口，向各个辅助引射管4、引射管3中通入高压气，将发动机燃烧室排出的高温高速低压尾气引入收敛段1，尾气经扩张段2降压增速，进入至收敛段1增压减速，排出至大气。
[0053]
对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员还可以理解的是，其设置以位于收敛段1中心部位的引射管3，以及环绕收敛段1的多个辅助引射管4进行引气，对发动机燃烧室排出的尾气具有较高的引射效率。
[0054]
对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员还可以理解的是，在引射
管3及其引射量固定的情形下，可根据发动机燃烧室排出尾气的压力、流量，滑动各个辅助引射管4，调节各个辅助引射管4与扩张段2间的距离，以保证对发动机燃烧室排出的尾气具有较高的引射效率，具体可参见以下操作：
[0055]
在发动机燃烧室排出的尾气压力较低、流量较小时，可调节各个辅助引射管4向扩张段靠近，以及更换为具有较大出口速度系数的引射管，如图3所示；
[0056]
在发动机燃烧室排出的尾气压力较高、流量较大时，可调节各个辅助引射管4远离扩张段靠近，以及更换为具有较小出口速度系数的引射管，如图4所示。
[0057]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，各个辅助引射管4上设置有流量调节阀，以能够根据发动机燃烧室排出尾气的压力、流量，对各个辅助引射管4的引射量进行调节。
[0058]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，还包括：
[0059]
环形支撑管5，套设在收敛段1上，能够沿收敛段1轴向滑动；各个辅助引射管4的入口端连接在环形支撑管5上，与环形支撑管5内部连通；
[0060]
辅助供气管6，其出口端连接在环形支撑管5上，与环形支撑管5内部连通。
[0061]
对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员可以理解的是，其设计各个辅助引射管4的入口端连接在环形支撑管5上，与环形支撑管5内部连通，一方面，可通过辅助供气管6方便的实现对各个辅助引射管4同步进行供气，另一方面，可通过环形支撑管5沿收敛段1的轴向滑动，实现对各个辅助引射管4与扩张段2间的距离的同步调节，方便、快捷。
[0062]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，还包括：
[0063]
混合段7，其入口端与收敛段1的出口端对接，出口端与扩张段2的入口端对接。
[0064]
对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员可以理解的是，发动机燃烧室排出的尾气经收敛段1降压增速，可进入混合段7，在混合段7中与经各个辅助引射管4、引射管3引入的高压气进行充分的掺混，混合均匀后进入至扩张段2增压减速，排出至大气，可有效降低尾气流动过程中的流阻损失。
[0065]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，还包括：
[0066]
喷水冷却段8，其出口端与收敛段1的入口端对接，其上具有多个喷水冷却孔；各个喷水冷却孔沿喷水冷却段8周向分布；
[0067]
降速段9，其出口端与喷水冷却段8的入口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐扩张，扩压角可位于10
°
～20
°
范围内；
[0068]
收集段10，其出口端与降速段9的入口端对接，其内壁自其入口端向其出口端逐渐收缩。
[0069]
对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员可以理解的是，在发动机燃烧室试验中，可设置收集段10的入口端朝向发动燃烧室出口，收集发动机燃烧室排出的高温高速低压尾气，尾气依次流经收集段10、降速段9、喷水冷却段8、收敛段1、混合段7、扩张段2排出至大气。
[0070]
对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员还可以理解的是，发动机燃烧室排出的尾气可达到超音速，进入收集段10会使其流速降低，在进入降速段9后流速会进一步降低，降低流阻损失，进入喷水冷却段8后会与经各个喷水冷却孔喷入的冷却水发生
掺混，温度降低，体积缩小，体积流量降低，压力降低，建立低压环境，在各个辅助引射管4、引射管3通入高压气的引射下进入收敛段1，其后经混合段7、扩张段2排出至大气。
[0071]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，沿喷水冷却段8的轴向分布有多排喷水冷却孔。
[0072]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，喷水冷却段8内部具有环形喷水冷却腔；
[0073]
各个喷水冷却孔位于喷水冷却段8的内壁，与环形喷水冷却腔连通；
[0074]
喷水冷却段8外壁具有喷水冷却进口；喷水冷却进口与环形喷水冷却腔连通。
[0075]
对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员可以理解的是，可经喷水冷却进口向环形喷水冷却腔供应冷却水，冷却水由环形喷水冷却腔分配至各个喷水冷却孔，喷入到喷水冷却段8中。
[0076]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，喷水冷却段8外壁具有喷水冷却出口；喷水冷却出口与环形喷水冷却腔连通。
[0077]
对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员可以理解的是，喷水冷却段8中仅需少量的冷却水经喷水冷却孔喷入，在喷水冷却段8外壁上开设与环形喷水冷却腔连通的喷水冷却出口，可经喷水冷却段8外壁开设与环形喷水冷却腔连通的喷水冷却进口向环形喷水冷却腔通入较大量的冷却水，其中通入环形喷水冷却腔冷却水的大部分会经喷水冷却出口流出，一方面可便于对经喷水冷却孔喷入喷水冷却段8内冷却水量的调控，另一方面较大量的冷却水可携带流出较大的热量，对喷水冷却段8内的气体具有较好的冷却效果。
[0078]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，喷水冷却段8上具有过孔；
[0079]
引射管3的出口端穿过过孔，自收敛段1的入口端伸入至收敛段1内部。
[0080]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，还包括：
[0081]
多个直射喷嘴11，每个直射喷嘴11对应设置在一个喷水冷却孔中，雾化锥角可在15
°
～30
°
范围内。
[0082]
对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员可以理解的是，直射喷嘴11穿透性较好，可将喷水冷却孔进入的冷却水直接喷射至喷水冷却段8的中心部位，即喷射至喷水冷却段8内尾气的中心部位，与尾气快速、充分掺混，以此实现对喷水冷却段8内尾气的快速冷却，不需要将直射喷嘴11插入至喷水冷却段8的中心部位，不会对尾气的流动产生较大的阻力。
[0083]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，各个直射喷嘴11向喷水冷却段8的出口端方向倾斜，即使喷入至喷水冷却段8内的冷却水斜向喷水冷却段8的出口端方向，基于动量原理有利于在喷水冷却段8内建立低压环境。
[0084]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，降速段9内部具有环形水冷却腔；
[0085]
降速段9外壁具有水冷进口、水冷出口；水冷进口、水冷出口与环形水冷腔连通。
[0086]
对于上述实施例公开的引射排放装置，领域内技术人员可以理解的是，可经降速段9外壁上开设的水冷进口向环形水冷却腔中通入冷却水，对进入降速段9的发动机燃烧室排出的尾气进行初步冷却，且可保护降速段9不会受热发生变形损坏。
[0087]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，收集段10的内壁符合维氏曲线，使进入其内的发动机燃烧室排出尾气沿轴向的压力梯度以及沿径向的分速度逐渐减小，以降低流阻损失。
[0088]
在一些可选的实施例中，上述的引射排放装置中，引射管3、辅助引射管4为拉阀尔喷管。
[0089]
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0090]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本技术的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本技术的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本技术的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本技术的保护范围之内。