[发明专利]一种基于3D打印成型的旋流火炬点火器

权利要求书

1.一种基于3D打印成型的旋流火炬点火器，其特征在于：包括电火花塞杆以及火炬点火管；

火炬点火管包括采用3D打印的方式一体成型的头部管段、身部管段、喉部喷管段以及尾部管段；

头部管段设有中心孔、氧化剂接口、氧化剂环形集气腔、氧化剂喷嘴、燃料接口、点火燃料环形集气腔、点火燃料喷嘴以及与身部管段前端连通的室压测量接口；头部管段顶端呈正方形结构；

中心孔沿着头部管段轴向开设，中心孔的前部与电火花塞杆的螺纹段螺纹连接，中心孔的中部与电火花塞杆的圆柱段形成氧化剂环缝流道，中心孔的后部作为点火室；

氧化剂接口沿着头部管段径向开设，氧化剂接口依次通过氧化剂环形集气腔以及多个氧化剂喷嘴与氧化剂环缝流道连通；多个氧化剂喷嘴沿周向均匀布置，且每个氧化剂喷嘴均与中心孔相切，使得氧化剂在氧化剂环缝流道中形成氧化剂旋流；

燃料接口沿着头部管段径向开设，燃料接口依次通过点火燃料环形集气腔以及多个点火燃料喷嘴与点火室连通；多个点火燃料喷嘴沿周向均匀布置，且每个点火燃料喷嘴均与点火室垂直贯通，氧化剂旋流与点火燃料掺混后，在点火室内进行一次燃烧，实现点火；

身部管段设有二次燃烧室、第一冷却燃料环形集气腔、第一冷却燃料喷嘴、第二冷却燃料环形集气腔、第二冷却燃料喷嘴以及多条再生冷却通道；

二次燃烧室沿着身部管段的轴向开设，并与点火室同轴连通；

第一冷却燃料环形集气腔和第二冷却燃料环形集气腔沿着轴向依次设置在身部管段的管壁内；

第一冷却燃料环形集气腔通过恒定节流孔与所述燃料接口连通，通过多个第一冷却燃料喷嘴与所述二次燃烧室连通，且每个第一冷却燃料喷嘴均与二次燃烧室相切，形成与氧化剂旋流旋向相同的燃料旋流，第一冷却燃料喷嘴喷出的燃料在二次燃烧室进行第二次掺混燃烧；

第二冷却燃料环形集气腔通过多条再生冷却通道与第一冷却燃料环形集气腔连通；多条再生冷却通道沿周向方向均匀布置在身部管段的管壁内，且每条再生冷却通道相互隔离；第二冷却燃料环形集气腔通过第二冷却燃料喷嘴与所述二次燃烧室连通，且每个第二冷却燃料喷嘴均与二次燃烧室相切，每个第二冷却燃料喷嘴的出口均朝向喉部喷管段的方向倾斜设置，第二冷却燃料喷嘴喷出的燃料在喉部喷管段形成与氧化剂旋流旋向相同的燃料旋流进行第三次掺混燃烧，产生高温燃气；

高温燃气通过尾部管段进入推力室完成点火工作。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印成型的旋流火炬点火器，其特征在于：所述尾部管段包括依次设置的螺纹部以及台阶部；

尾部管段的螺纹部与推力室的标准接头螺纹旋向相反，通过具有双旋向锁紧螺母连接，尾部管段的台阶部与推力室的标准接头配合形成凹凸台阶密封结构。

3.根据权利要求2所述的基于3D打印成型的旋流火炬点火器，其特征在于：所述喉部喷管段设有铅封孔，对应的双旋向锁紧螺母上也设有铅封孔。

4.根据权利要求3所述的基于3D打印成型的旋流火炬点火器，其特征在于：所述室压测量接口包括竖直段以及倾斜段；所述竖直段沿着头部管段径向开设，倾斜段一端与竖直段连通，另一端与身部管段前端连通。

5.根据权利要求4所述的基于3D打印成型的旋流火炬点火器，其特征在于：所述点火室轴向深度为电火花塞杆直径1/2～4/5，二次燃烧室的直径为点火室直径的2～2.5倍，二次燃烧室的轴向深度为二次燃烧室直径的0.8～1.2倍，喉部喷管段的收敛角和扩散角均为70～90°。

6.根据权利要求5所述的一种基于3D打印成型的旋流火炬点火器，其特征在于：所述氧化剂喷嘴为3～6个，点火燃料喷嘴为2～4个，第一冷却燃料喷嘴为4～6个，第二冷却燃料喷嘴为4～6个，且向喉部喷管段倾斜的角度为15～40°。

7.根据权利要求6所述的基于3D打印成型的旋流火炬点火器，其特征在于：所述氧化剂喷嘴、点火燃料喷嘴、第一冷却燃料喷嘴以及第二冷却燃料喷嘴的出口流速均为80～150m/s。