一種具有均流功能的推力室集合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于液體火箭發(fā)動機設(shè)計技術(shù)，具體涉及一種液體火箭發(fā)動機推力室的集合器。
【背景技術(shù)】
[0002]液體火箭發(fā)動機推力室內(nèi)腔是高溫、高壓的燃?xì)猓瑸榱吮苊馐冶诎l(fā)生燒蝕破壞，在內(nèi)壁和外壁之間設(shè)置有冷卻夾套，引入低溫流體對室壁進(jìn)行冷卻。入口集合器的作用就是將發(fā)動機總裝管路輸送過來的流體分配到冷卻夾套整周分布的每條獨立通道中。為了保證冷卻通道的流量分布較為均勻，以避免燃?xì)鈧?cè)壁溫周向不均勻，要求集合器出口處的壓力分布越均勻越好。
[0003]如圖1和圖2所示，現(xiàn)有的集合器設(shè)計成具有圓形截面的圓環(huán)狀單腔結(jié)構(gòu)，集合器腔5直接與冷卻通道6進(jìn)口相連，圓管某處設(shè)置一進(jìn)口法蘭I與總裝管路連接，進(jìn)口處無導(dǎo)流裝置。此種集合器結(jié)構(gòu)存在以下不足:(1)流體沿集合器腔5環(huán)向流動形成的壓差直接造成集合器出口壓力不均勻；(2)入口處近乎90度的直角拐彎造成入口區(qū)壓力分布波動較為劇烈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種出口壓力均勻、進(jìn)口流體拐彎較為平緩、壓力波動和局部壓力損失較小的具有均流功能的推力室集合器。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種具有均流功能的推力室集合器，它包括圓筒形的內(nèi)壁、設(shè)在內(nèi)壁外側(cè)的圓筒形的外壁，內(nèi)壁封閉形成燃燒室，內(nèi)壁和外壁之間的空隙形成冷卻通道，外壁的入口處的側(cè)壁上沿周向加工有環(huán)槽，所述的外壁的入口處外側(cè)固定設(shè)有環(huán)孔座，所述環(huán)孔座外固定設(shè)有集合器彎管；所述的環(huán)孔座為圓盤形，截面外側(cè)為圓弧形，截面內(nèi)側(cè)為肩臺結(jié)構(gòu)，肩臺與內(nèi)部的內(nèi)壁和外壁固定連接；所述的環(huán)孔座的徑向沿整周加工有數(shù)個徑向孔，每個徑向孔貫穿環(huán)孔座截面的內(nèi)外兩側(cè)；所述的集合器彎管內(nèi)側(cè)加工有弧形開口，管子的外側(cè)設(shè)有法蘭；所述的環(huán)孔座的截面外側(cè)圓弧形與上述集合器彎管的弧形開口形成完整的圓形；
[0007]在上述的一種具有均流功能的推力室集合器中:所述的管子的外側(cè)加工一個入口，入口處設(shè)有擴張型進(jìn)口法蘭，同時入口處固定設(shè)有“人”形導(dǎo)流片。
[0008]在上述的一種具有均流功能的推力室集合器中:所述的各個徑向孔的孔徑不同。
[0009]在上述的一種具有均流功能的推力室集合器中:所述的徑向孔的孔徑不同的形式為，離集合器入口最近和最遠(yuǎn)的兩個徑向孔分別為孔徑最大和最小的孔，則向入口兩側(cè)分別沿周向布置的徑向孔依次孔徑變小。
[0010]本發(fā)明的顯著效果在于:由于在集合器彎管設(shè)計安裝環(huán)孔座，使得集合器彎管的內(nèi)壁與環(huán)孔座之間形成外集合腔，環(huán)孔座與燃燒室殼體之間形成內(nèi)集合腔，雙集合腔結(jié)構(gòu)，使得流體進(jìn)入冷卻通道前實現(xiàn)二次均流。
[0011]對外集合腔和內(nèi)集合腔之間的徑向孔孔徑采用不等孔徑設(shè)計，根據(jù)外集合腔的環(huán)向壓力差設(shè)計了徑向孔的孔徑大小，使得外集合腔的環(huán)向壓力差調(diào)整適應(yīng)孔徑大小，使得通道前的內(nèi)集合腔壓力趨于均勻。
[0012]集合器彎管入口采用帶“人”形導(dǎo)流片的喇叭形擴張法蘭結(jié)構(gòu)，使集合器入口處流體拐彎更為平緩，減小入口及兩側(cè)區(qū)的壓力波動，并能夠減小局部壓力損失；另外導(dǎo)流片還能起到加強入口結(jié)構(gòu)內(nèi)腔承壓能力的作用。
【附圖說明】
[0013]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中單腔集合器結(jié)構(gòu)主視圖；
[0014]圖2為圖1的A-A剖視圖；
[0015]圖3為具有均流功能的推力室集合器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為圖3的B-B剖視圖；
[0017]圖5為具有均流功能的推力室集合器的立體結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0018]圖中:1.進(jìn)口法蘭；2.集合器彎管；3.內(nèi)壁；4.外壁；5.集合器腔；6.冷卻通道；7.擴張型進(jìn)口法蘭；8.環(huán)孔座；9.外集合腔；10.徑向孔；11.內(nèi)集合腔；12.導(dǎo)流片；13.燃燒室。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0020]如圖3和圖4所示，所述的集合器彎管2為截面為圓形的管子圍成的彎管，并且彎管的內(nèi)側(cè)加工有弧形開口，管子的外側(cè)周向任意位置加工一個入口。在該入口處安裝擴張型進(jìn)口法蘭7，同時在入口處焊接固定“人”形導(dǎo)流片12。
[0021]在管子的內(nèi)側(cè)的弧形開口上焊接環(huán)孔座8，所述焊接環(huán)孔座8為圓盤形，其截面的形狀如圖3所示，截面外側(cè)為圓弧形，其與上述集合器彎管2的截面形成完整的圓形，截面內(nèi)側(cè)為帶有肩臺結(jié)構(gòu)，肩臺與內(nèi)部的內(nèi)壁3和外壁4固定焊接。環(huán)孔座8的徑向沿整周加工有數(shù)個徑向孔10，本實施例中徑向孔10的數(shù)目為36個。每個徑向孔10貫穿環(huán)孔座8截面的內(nèi)外兩側(cè)。
[0022]為了使得內(nèi)集合腔壓力趨于均勻，外集合腔的環(huán)向壓力差得到調(diào)整，各個徑向孔10孔徑采用不等孔徑設(shè)計。如圖4所示，本實施例中，將離集合器入口最近和最遠(yuǎn)的兩個徑向孔10分別設(shè)計成孔徑最大和最小的孔，則向入口兩側(cè)分別沿周向布置的徑向孔10依次孔徑變小。
[0023]同現(xiàn)有的集合器一樣，本發(fā)明的集合器也具有由內(nèi)壁3封閉形成的燃燒室13，并且內(nèi)壁3外部安裝有外壁4，內(nèi)壁3和外壁4之間的空隙形成冷卻通道6。外壁4的入口處的側(cè)壁上沿周向加工有環(huán)槽。
[0024]上述的環(huán)孔座8的內(nèi)側(cè)就焊接在外壁4入口處的環(huán)槽處，這樣從圖3和圖4就可以看到，集合器彎管2的內(nèi)壁與環(huán)孔座8之間構(gòu)成的空腔為外集合腔9，而環(huán)孔座8與內(nèi)壁3外壁4共同形成的燃燒室13的殼體之間，即在外壁4入口處的環(huán)槽處的空隙，形成了所謂的內(nèi)集合腔11。從圖4可以看出，上述的外集合腔9和內(nèi)集合腔11均為環(huán)形腔，并且外集合腔9和內(nèi)集合腔11通過環(huán)空座8上加工的徑向孔10相通。
[0025]當(dāng)流體進(jìn)入擴張型進(jìn)口法蘭7后，在擴張型進(jìn)口法蘭7和導(dǎo)流片12的共同作用下，平滑的沿導(dǎo)流片12兩側(cè)進(jìn)入外集合腔9，使得在集合器彎管2的入口處壓力波動得到有效抑制。另外，當(dāng)流體從外集合腔9通過徑向孔10進(jìn)入到內(nèi)集合腔11，徑向孔10使得內(nèi)集合器腔11中的壓力分布得到優(yōu)化，在靠近入口、靜壓低的位置孔徑較大，在遠(yuǎn)離入口、靜壓高的位置孔徑較小，這樣就使流體在外集合腔9中環(huán)向流動形成的壓差經(jīng)過徑向孔10后可得到有效衰減，再經(jīng)過內(nèi)集合腔11進(jìn)行二次分配后，能夠使冷卻通道6入口的壓力趨于均勻。
【主權(quán)項】
1.一種具有均流功能的推力室集合器，它包括圓筒形的內(nèi)壁(3)、設(shè)在內(nèi)壁(3)外側(cè)的圓筒形的外壁(4 )，內(nèi)壁(3 )封閉形成燃燒室(13 )，內(nèi)壁(3 )和外壁(4 )之間的空隙形成冷卻通道(6)，外壁(4)的入口處的側(cè)壁上沿周向加工有環(huán)槽，其特征在于:所述的外壁(4)的入口處外側(cè)固定設(shè)有環(huán)孔座(8)，所述環(huán)孔座(8)外固定設(shè)有集合器彎管(2);所述的環(huán)孔座(8)為圓盤形,截面外側(cè)為圓弧形,截面內(nèi)側(cè)為肩臺結(jié)構(gòu),肩臺與內(nèi)部的內(nèi)壁(3)和外壁(4)固定連接；所述的環(huán)孔座(8)的徑向沿整周加工有數(shù)個徑向孔(10)，每個徑向孔(10)貫穿環(huán)孔座(8)截面的內(nèi)外兩側(cè)；所述的集合器彎管(2)內(nèi)側(cè)加工有弧形開口，管子的外側(cè)設(shè)有法蘭；所述的環(huán)孔座(8)的截面外側(cè)圓弧形與上述集合器彎管(2)的弧形開口形成完整的圓形。2.如權(quán)利要求1所述的一種具有均流功能的推力室集合器，其特征在于:所述的管子的外側(cè)加工一個入口，入口處設(shè)有擴張型進(jìn)口法蘭(7)，同時入口處固定設(shè)有“人”形導(dǎo)流片(12)。3.如權(quán)利要求1所述的一種具有均流功能的推力室集合器，其特征在于:所述的各個徑向孔(10)的孔徑不同。4.如權(quán)利要求3所述的一種具有均流功能的推力室集合器，其特征在于:所述的徑向孔(10)的孔徑不同的形式為，離集合器入口最近和最遠(yuǎn)的兩個徑向孔(10)分別為孔徑最大和最小的孔，則向入口兩側(cè)分別沿周向布置的徑向孔(10)依次孔徑變小。
【專利摘要】本發(fā)明涉及液體火箭推進(jìn)技術(shù)，具體公開了一種具有均流功能的推力室集合器，由內(nèi)壁和外壁共同組成身部殼體，內(nèi)壁封閉形成的圓筒為燃燒室，內(nèi)壁和外壁之間的夾層構(gòu)成冷卻通道，冷卻通道入口出口處開有環(huán)槽，集合器彎管在冷卻通道入口環(huán)槽處與身部殼體焊接連接，共同構(gòu)成集合器腔，集合器腔開口與進(jìn)口法蘭焊接連接，構(gòu)成集合器進(jìn)口。由于雙集合腔結(jié)構(gòu)，使得流體進(jìn)入冷卻通道前實現(xiàn)二次均流，采用帶人形導(dǎo)流片的喇叭形擴張進(jìn)口，使集合器進(jìn)口流體拐彎更為平緩，減小入口及兩側(cè)區(qū)的壓力波動，并能夠減小局部壓力損失，導(dǎo)流片還能起到加強結(jié)構(gòu)支撐的作用。
【IPC分類】F02K9/64
【公開號】CN104948347
【申請?zhí)枴緾N201410124535
【發(fā)明人】周偉, 楊繼東, 謝恒 , 王曉麗, 袁宇, 李曉旭, 宣智超, 盧明
【申請人】北京航天動力研究所
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2014年3月31日