CN117299382B - 一种应用于介质流量控制的喷嘴组件 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种应用于介质流量控制的喷嘴组件，包括入口接嘴、出口接嘴和外套螺母，入口接嘴与出口接嘴之间设置有喷嘴结构；喷嘴结构包括喷嘴件、第一密封垫片和第二密封垫片；入口接嘴与出口接嘴通过喷嘴件实现导通；第一密封垫片连接在入口接嘴与喷嘴件的连接处，第二密封垫片连接在出口接嘴与喷嘴件的连接处。本发明的结构设置合理，在连接时可以有效的形成相应的密闭空间，提高了整体的密封性，可以实现喷嘴结构的多次使用及快速更换，充分限制了密封材料蠕变引起的塑性变形，适用于高低温环境及长期贮存要求，解决了现有技术中无法同时兼顾长期贮存密封可靠性及反复拆装使用的技术不足。

Description

一种应用于介质流量控制的喷嘴组件

技术领域

本发明涉及航天发动机部件技术领域，具体涉及一种应用于介质流量控制的喷嘴组件。

背景技术

对于航天发动机，基于工况调节，参数稳定的需要，常采用喷嘴组件，对介质的流量大小和幅值进行调节。喷嘴均采用先收缩后扩张的结构。

对于气体介质，当喷嘴喉部孔径足够小时，喷嘴喉部的气体流速达到当地音速，通过喷嘴的流量值达到最大，且不受喷嘴下游压力波动的影响。

其中，q_max为流量，C_d为流量系数，k为比热比，R为气体常数，p^*为喷嘴前气体总压，T^*为气体总温，A_t为喷嘴喉部横截面积。一般情况下，气体总温、比热比不变，只需要调节并测量喷嘴前气体总压，即可得到对于总压下的气体流量。

对于液体介质，当液体经过喷嘴时，随着喷嘴截面积的减小，液体流速变大，压力降低；在喷嘴喉部时，当喷嘴喉部压力降低到当地饱和蒸气压时，在喉部出现汽蚀现象，喉部的压力保持不变，经过喉部的流量不再增加，此时，喷嘴出口的压力不受到入口压力波动的影响。

其中，q_mv为流量，c_d为流量系数，A为喷嘴喉部横截面积，ρ为液体介质密度，p_iv为介质入口压力，p_s为介质的当地饱和蒸气压。

应用于航天发动机的喷嘴组件，常应用于高低温、高压环境，且需要长期贮存、方便的更换和重复使用，目前已有的喷嘴组件尚无法同时兼顾上述工作环境。

常见的喷嘴组件采用以下两种方式，第一种方式为：其是通过两个退火铜垫圈安装在喷嘴两侧，通过外套螺母将喷嘴压紧；其结构虽然相对较为小巧，而且可以进行更换操作，但是由于退火铜垫圈没有完全限位，因而在一定时间后，会由于退火铜垫圈蠕变导致塑性变形，出现密封泄露的情况，甚至会影响接头松动的情况，影响使用平稳性和可靠性；

第二方式为：是采用焊接喷嘴的方式，将喷嘴作为管路接头的一部分，焊接到管路上；其虽然减少了密封面的数量，但是由于喷嘴直接焊接到管路上，不便于更换，而且在球面--锥面密封的拧紧过程中，会出现塑性变形的情况，对密封面产生不可逆的影响，直接影响了重复使用的次数，并且采用了金属线密封，在温差较大的场合，由于两端材料的热胀冷缩特性，也会出现密封失效的情况；

故而上述两种喷嘴组件均存在一定的技术不足，难以满足市场的需求，故而适用性和实用性受到限制。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种应用于介质流量控制的喷嘴组件，旨在解决现有技术中无法同时兼顾长期贮存密封可靠性及反复拆装使用的技术不足。

本发明实施例提供了一种应用于介质流量控制的喷嘴组件，包括入口接嘴、出口接嘴和外套螺母，所述入口接嘴与所述出口接嘴通过所述外套螺母固定连接，所述入口接嘴与所述出口接嘴之间设置有喷嘴结构；

所述喷嘴结构包括喷嘴件、第一密封垫片和第二密封垫片；

所述入口接嘴与所述出口接嘴对称连接在所述喷嘴件的两端，且所述入口接嘴与所述出口接嘴通过所述喷嘴件实现导通；

所述第一密封垫片连接在所述入口接嘴与所述喷嘴件的连接处，所述第二密封垫片连接在所述出口接嘴与所述喷嘴件的连接处。

进一步优选为：所述喷嘴件包括喷嘴主体、一体成型在所述喷嘴主体外环面上的环形凸台；

所述入口接嘴和所述出口接嘴的端面分别抵接在所述环形凸台的对称侧面上；

所述第一密封垫片处于所述入口接嘴与所述环形凸台的侧面之间；

所述第二密封垫片处于所述出口接嘴与所述环形凸台的侧面之间。

进一步优选为：所述环形凸台的靠近所述出口接嘴的侧面设置有环形凹槽；

所述出口接嘴的靠近所述出口接嘴的端面一体成型有插环；

进一步优选为：所述入口接嘴的内壁上一体成型有限位凸环；

所述第一密封垫片处于所述限位凸环的侧面与所述环形凸台的侧面之间。

进一步优选为：所述入口接嘴的外壁与外套螺母的内壁上设置有配对的螺纹副；

所述出口接嘴的外壁上设置有抵压凸环；

所述外套螺母的内壁一端固定有抵位凸起；

所述出口接嘴的所述抵压凸环抵接在所述抵位凸起上，且所述外套螺母与所述入口接嘴螺纹固定；

所述第一密封垫片和所述第二密封垫片在所述外套螺母的所述抵位凸起及所述螺纹副作用下压紧密封。

进一步优选为：所述喷嘴主体内设置有大喇叭形通道和小喇叭形通道；

所述大喇叭形通道的大开口端靠近所述入口接嘴设置；

所述小喇叭形通道的大开口端靠近所述出口接嘴设置，所述小喇叭形通道的大开口端直径小于所述大喇叭形通道的大开口端直径；

且所述大喇叭形通道和所述小喇叭形通道的小开口端相连通。

进一步优选为：所述大喇叭形通道的长度小于所述小喇叭形通道的长度。

进一步优选为：所述出口接嘴的外径与所述入口接嘴的内径相配合。

进一步优选为：所述环形凸台的外径与所述入口接嘴的内径相配合。

进一步优选为：所述外套螺母上设置有用于泄露检测的检漏孔位。

上述技术方案具有如下有益效果：

1.本发明实施例的结构设置合理，喷嘴结构包括喷嘴件、第一密封垫片和第二密封垫片，在连接时可以有效的形成相应的密闭空间，提高了整体的密封性，而且可以实现喷嘴结构的多次使用及快速更换，而且充分限制了密封材料蠕变引起的塑性变形，适用于高低温环境及长期贮存要求，解决了现有技术中无法同时兼顾长期贮存密封可靠性及反复拆装使用的技术不足，适用性强且实用性好；

2.本发明实施例在喷嘴主体上一体成型有环形凸台，第一密封垫片和第二密封垫片分别处于环形凸台的对称侧面上，在外套螺母旋紧时，会抵压第一密封垫片和第二密封垫片，保证整体的密封平稳性和可靠性；

3.在环形凸台的靠近出口接嘴的侧面有环形凹槽，而在出口接嘴的端面一体成型有插环，在安装时，插环插入环形凹槽内，可以保证连接的平稳性和可靠性，而且配合第二密封垫片可以保证密封有效性和可靠性；

4.入口接嘴的内壁上一体成型有限位凸环，配合出口接嘴的外壁上的抵压凸环及外套螺母上的抵位凸起，在外套螺母旋紧时，使入口接嘴和出口接嘴与环形凸台之间有一个挤压力，可以将第一密封垫片和第二密封垫片抵压压紧，提高密封的有效性和可靠性；

5.喷嘴主体内设置有大喇叭形通道和小喇叭形通道，可以提高喷嘴的喷出压力，从而提高使用可靠性；

6.出口接嘴的外径与入口接嘴的内径相配合，环形凸台的外径与入口接嘴的内径相配合，可以提高连接的平稳性和有效性；

7.外套螺母上设置有用于泄露检测的检漏孔位，可以进行检测是否泄露，提高使用安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的具体结构示意图；

图2为图1中A处放大结构示意图；

图3为图1中B处放大结构示意图；

图4为本发明实施例中喷嘴件的具体结构示意图。

附图标记：

1、入口接嘴；

2、出口接嘴；

3、外套螺母；

4、喷嘴结构；41、喷嘴件；411、喷嘴主体；412、环形凸台；42、第一密封垫片；43、第二密封垫片；

5、环形凹槽；

6、插环；

7、限位凸环；

8、螺纹副；

9、抵压凸环；

10、抵位凸起；

11、大喇叭形通道；

12、小喇叭形通道；

13、检漏孔位。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

如图1至图4所示，一种应用于介质流量控制的喷嘴组件，包括入口接嘴1、出口接嘴2和外套螺母3，入口接嘴1与出口接嘴2通过外套螺母3固定连接，入口接嘴1与出口接嘴2之间设置有喷嘴结构4。本实施例中，入口接嘴1、出口接嘴2和外套螺母3均为金属结构体，且为现有技术中常规结构，其中入口接嘴1的口径大于出口接嘴2的口径，同时在实际应用过程中，外套螺母3上可以进一步设置有用于泄露检测的检漏孔位13，其可以于检测是否有泄露，提高使用安全性和可靠性，同时其也可以与外部传感器等结构进行连接使用，提高检测的便捷性和有效性。

如图1、图2和图3所示，喷嘴结构4包括喷嘴件41、第一密封垫片42和第二密封垫片43；本实施例中，主要是通过压紧挤压使第一密封垫片42和第二密封垫片43达到连接处的密封效果，喷嘴件41是金属结构。

在实际应用过程中，第一密封垫片42和第二密封垫片43的材料可以根据需要进行选择使用，当介质为常温(-50℃至200℃)气体或液体时，第一密封垫片42和第二密封垫片43的材料选择采用纯铝L3或纯铝L4；

当介质为高温气体或液体时，第一密封垫片42和第二密封垫片43的材料选择用纯铜T2或柔性石墨，其中200℃至600℃时采用纯铜，大于200℃时采用柔性石墨；

当介质为低温(小于-50℃)气体或液体时，可以选择柔性石墨。

如图1所示，在安装使用时，入口接嘴1与出口接嘴2对称连接在喷嘴件41的两端，出口接嘴2的外径与入口接嘴1的内径相配合。且入口接嘴1与出口接嘴2通过喷嘴件41实现导通；在安装使用时，第一密封垫片42连接在入口接嘴1与喷嘴件41的连接处，第二密封垫片43连接在出口接嘴2与喷嘴件41的连接处。其中是通过入口接嘴1、出口接嘴2、喷嘴件41、第一密封垫片42和第二密封垫片43形成密封空间，保证整体的密封有效性和平稳性，而且由于是单独的结构，也可以拆装反复使用，同时拆装更换也较为便捷。

如图1和图4所示，喷嘴件41包括喷嘴主体411、一体成型在喷嘴主体411外环面上的环形凸台412；其中喷嘴主体411为金属结构体，其中环形凸台412的外径与入口接嘴1的内径相配合。即在安装时，环形凸台412是贴附在入口接嘴1的内壁上，可以有效的防止倾斜或移位，配合第一密封垫片42可以保证密封的平稳性和有效性。在安装时，入口接嘴1和出口接嘴2的端面分别抵接在环形凸台412的对称侧面上；第一密封垫片42处于入口接嘴1与环形凸台412的侧面之间；第二密封垫片43处于出口接嘴2与环形凸台412的侧面之间。具体在实际应用过程中，第一密封垫片42和第二密封垫片43的宽度与环形凸台412的宽度相配合即可，可以增加密封接触面积，保证密封的平稳性和可靠性。

如图1和图4所示，在实际应用过程中，环形凸台412的靠近出口接嘴2的侧面设置有环形凹槽5；出口接嘴2的靠近入口接嘴1的端面一体成型有插环6；出口接嘴2的插环6插卡在环形凹槽5内。设置环形凹槽5配合插环6，可以保证连接的平稳性和有效性。

如图1和图2所示，在实际应用过程中，入口接嘴1的内壁上一体成型有限位凸环7；并且在实际应用过程中，限位凸环7的内径与喷嘴主体411的外径相配合，在安装时，通过限位凸环7配合环形凸台412完成对第一密封垫片42的夹紧密封，保证密封的平稳性。在安装时，第一密封垫片42处于限位凸环7的侧面与环形凸台412的侧面之间。

如图1所示，在实际应用过程中，入口接嘴1的外壁与外套螺母3的内壁上设置有配对的螺纹副8；出口接嘴2的外壁上设置有抵压凸环9；外套螺母3的内壁一端固定有抵位凸起10；出口接嘴2的抵压凸环9抵接在抵位凸起10上，且外套螺母3与入口接嘴1螺纹固定；第一密封垫片42和第二密封垫片43在外套螺母3的抵位凸起10及螺纹副8作用下压紧密封。在安装时，螺纹副8主要是用于将外套螺母3及入口接嘴1进行螺纹连接，同时配合抵压凸环9及抵位凸起10带动出口接嘴2，将出口接嘴2与入口接嘴1逐渐压合，从而可以将第一密封垫片42和第二密封垫片43逐渐压紧定位，充分限制了密封材料蠕变引起的塑性变形，根据具体的使用环境，在高温和低温环境下实现可靠密封。

如图1和图4所示，在实际应用过程中，喷嘴主体411内设置有大喇叭形通道11和小喇叭形通道12；大喇叭形通道11的大开口端靠近入口接嘴1设置；小喇叭形通道12的大开口端靠近出口接嘴2设置，小喇叭形通道12的大开口端直径小于大喇叭形通道11的大开口端直径；且大喇叭形通道11和小喇叭形通道12的小开口端相连通。大喇叭形通道11的长度小于小喇叭形通道12的长度。采用上述结构，使进入端的开口大，且喷出端的开口小，从而会使喷出的压力较大，保证喷液的平稳性和有效性。

本发明实施例具有如下有益效果：

1.本发明实施例的结构设置合理，喷嘴结构4包括喷嘴件41、第一密封垫片42和第二密封垫片43，在连接时可以有效的形成相应的密闭空间，提高了整体的密封性，而且可以实现喷嘴结构4的多次使用及快速更换，而且充分限制了密封材料蠕变引起的塑性变形，适用于高低温环境及长期贮存要求，解决了现有技术中无法同时兼顾长期贮存密封可靠性及反复拆装使用的技术不足；

2.本发明实施例在喷嘴主体411上一体成型有环形凸台412，第一密封垫片42和第二密封垫片43分别处于环形凸台412的对称侧面上，在外套螺母3旋紧时，会抵压第一密封垫片42和第二密封垫片43，保证整体的密封平稳性和可靠性；

3.本发明实施例在环形凸台412的靠近出口接嘴2的侧面有环形凹槽5，而在出口接嘴2的端面一体成型有插环6，在安装时，插环6插入环形凹槽5内，可以保证连接的平稳性和可靠性，而且配合第二密封垫片43可以保证密封有效性和可靠性；

4.入口接嘴1的内壁上一体成型有限位凸环7，配合出口接嘴2的外壁上的抵压凸环9及外套螺母3上的抵位凸起10，在外套螺母3旋紧时，使入口接嘴1和出口接嘴2与环形凸台412之间有一个挤压力，可以将第一密封垫片42和第二密封垫片43抵压压紧，提高密封的有效性和可靠性；

5.喷嘴主体411内设置有大喇叭形通道11和小喇叭形通道12，可以提高喷嘴的喷出压力，从而提高使用可靠性；

6.出口接嘴2的外径与入口接嘴1的内径相配合。环形凸台412的外径与入口接嘴1的内径相配合，可以提高连接的平稳性和有效性；

7.外套螺母3上设置有用于泄露检测的检漏孔位13，可以进行检测是否泄露，提高使用安全性和可靠性。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种应用于介质流量控制的喷嘴组件，包括入口接嘴(1)、出口接嘴(2)和外套螺母(3)，所述入口接嘴(1)与所述出口接嘴(2)通过所述外套螺母(3)固定连接，其特征在于：所述入口接嘴(1)与所述出口接嘴(2)之间设置有喷嘴结构(4)；

所述喷嘴结构(4)包括喷嘴件(41)、第一密封垫片(42)和第二密封垫片(43)；

所述入口接嘴(1)与所述出口接嘴(2)对称连接在所述喷嘴件(41)的两端，且所述入口接嘴(1)与所述出口接嘴(2)通过所述喷嘴件(41)实现导通；

所述第一密封垫片(42)连接在所述入口接嘴(1)与所述喷嘴件(41)的连接处，所述第二密封垫片(43)连接在所述出口接嘴(2)与所述喷嘴件(41)的连接处；

所述喷嘴件(41)包括喷嘴主体(411)、一体成型在所述喷嘴主体(411)外环面上的环形凸台(412)；

所述入口接嘴(1)和所述出口接嘴(2)的端面分别抵接在所述环形凸台(412)的对称侧面上；

所述第一密封垫片(42)处于所述入口接嘴(1)与所述环形凸台(412)的侧面之间；

所述第二密封垫片(43)处于所述出口接嘴(2)与所述环形凸台(412)的侧面之间；

所述环形凸台(412)的靠近所述出口接嘴(2)的侧面设置有环形凹槽(5)；

所述出口接嘴(2)的靠近所述入口接嘴(1)的端面一体成型有插环(6)；

所述出口接嘴(2)的所述插环(6)插卡在所述环形凹槽(5)内；

所述入口接嘴(1)的内壁上一体成型有限位凸环(7)；

所述第一密封垫片(42)处于所述限位凸环(7)的侧面与所述环形凸台(412)的侧面之间。

2.根据权利要求1所述的一种应用于介质流量控制的喷嘴组件，其特征在于：所述入口接嘴(1)的外壁与外套螺母(3)的内壁上设置有配对的螺纹副(8)；

所述出口接嘴(2)的外壁上设置有抵压凸环(9)；

所述外套螺母(3)的内壁一端固定有抵位凸起(10)；

所述出口接嘴(2)的所述抵压凸环(9)抵接在所述抵位凸起(10)上，且所述外套螺母(3)与所述入口接嘴(1)螺纹固定；

所述第一密封垫片(42)和所述第二密封垫片(43)在所述外套螺母(3)的所述抵位凸起(10)及所述螺纹副(8)作用下压紧密封。

3.根据权利要求1所述的一种应用于介质流量控制的喷嘴组件，其特征在于：所述喷嘴主体(411)内设置有大喇叭形通道(11)和小喇叭形通道(12)；

所述大喇叭形通道(11)的大开口端靠近所述入口接嘴(1)设置；

所述小喇叭形通道(12)的大开口端靠近所述出口接嘴(2)设置，所述小喇叭形通道(12)的大开口端直径小于所述大喇叭形通道(11)的大开口端直径；

且所述大喇叭形通道(11)和所述小喇叭形通道(12)的小开口端相连通。

4.根据权利要求3所述的一种应用于介质流量控制的喷嘴组件，其特征在于：所述大喇叭形通道(11)的长度小于所述小喇叭形通道(12)的长度。

5.根据权利要求1所述的一种应用于介质流量控制的喷嘴组件，其特征在于：所述出口接嘴(2)的外径与所述入口接嘴(1)的内径相配合。

6.根据权利要求1所述的一种应用于介质流量控制的喷嘴组件，其特征在于：所述环形凸台(412)的外径与所述入口接嘴(1)的内径相配合。

7.根据权利要求1所述的一种应用于介质流量控制的喷嘴组件，其特征在于：所述外套螺母(3)上设置有用于泄露检测的检漏孔位(13)。