火箭發(fā)動(dòng)機(jī)模擬試驗(yàn)裝置及一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)模擬試驗(yàn)裝置及一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭，改進(jìn)后的連接法蘭的冷卻結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在連接法蘭內(nèi)環(huán)壁的冷卻槽、設(shè)置在連接法蘭一側(cè)盤面上的與冷卻槽相通的冷卻入口、設(shè)置在連接法蘭外環(huán)壁的與冷卻槽相通的冷卻出口，連接法蘭的冷卻入口與擴(kuò)壓器的冷卻夾層相通。通過這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得擴(kuò)壓器冷卻通道里面的冷卻水可以直接通過法蘭的冷卻入口進(jìn)入法蘭的冷卻槽道，無需再重新設(shè)置一路冷卻水用來專門冷卻該法蘭，即冷卻水的管路布置簡(jiǎn)單許多。
【專利說明】火箭發(fā)動(dòng)機(jī)模擬試驗(yàn)裝置及一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭。

【背景技術(shù)】
[0002]某型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在地面進(jìn)行高空模擬試驗(yàn)時(shí)，需要配套建立高空模擬試驗(yàn)裝置，高空模擬試驗(yàn)裝置主要包括真空艙4和擴(kuò)壓器3，擴(kuò)壓器3是整套高空模擬試驗(yàn)裝置中重要設(shè)備之一。擴(kuò)壓器3有兩個(gè)主要作用，一是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)5產(chǎn)生的高溫高速燃?xì)膺M(jìn)行引射，進(jìn)而使得真空艙4內(nèi)壓力降為所需的真空壓力，真空艙內(nèi)放置有試車架6 ;二是使得高溫高速燃?xì)馔ㄟ^擴(kuò)壓器之后減速升壓，進(jìn)而將燃?xì)忭樌湃氪髿狻?br> [0003]發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后產(chǎn)生的高溫燃?xì)馔ㄟ^擴(kuò)壓器時(shí)，會(huì)以輻射換熱和對(duì)流換熱兩種方式與擴(kuò)壓器壁面進(jìn)行熱交換，為了保證擴(kuò)壓器的正常工作，將擴(kuò)壓器的壁面設(shè)計(jì)為夾層冷卻結(jié)構(gòu)，擴(kuò)壓器工作時(shí)，將擴(kuò)壓器壁面夾層內(nèi)通以冷卻水以降低與高溫燃?xì)饨佑|的擴(kuò)壓器壁面溫度。
[0004]在擴(kuò)壓器的出口處通常設(shè)置一個(gè)連接法蘭，I用于擴(kuò)壓器出口堵蓋2的連接。擴(kuò)壓器工作時(shí)，該連接法蘭也將與高溫燃?xì)膺M(jìn)行熱交換，因此，也需要將該連接法蘭設(shè)計(jì)為帶有冷卻結(jié)構(gòu)的形式。
[0005]以往連接法蘭與擴(kuò)壓器夾層冷卻結(jié)構(gòu)并不相連通，作為自成一體的冷卻結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，連接法蘭有一個(gè)冷卻入口，一個(gè)冷卻出口，冷卻入口與前面的擴(kuò)壓器冷卻通道沒有連接，即擴(kuò)壓器冷卻通道里面的冷卻水不能直接進(jìn)入法蘭的冷卻槽道，需再重新設(shè)置一路冷卻水用來專門冷卻該法蘭，即冷卻水的管路布置復(fù)雜許多；而且該種冷卻結(jié)構(gòu)，從冷卻入口進(jìn)入的冷卻水只能通過I個(gè)冷卻出口進(jìn)行流動(dòng)，從而進(jìn)行換熱冷卻，冷卻水在冷卻槽道內(nèi)冷卻不均勻，冷卻效果一般，容易導(dǎo)致局部溫度過高，易造成連接法蘭的損壞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中高空模擬試驗(yàn)裝置冷卻系統(tǒng)的復(fù)雜性，本實(shí)用新型提供了一種一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下:
[0008]一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)裝置，包括擴(kuò)壓器、連接法蘭及堵蓋，所述擴(kuò)壓器通過連接法蘭與堵蓋連接，所述擴(kuò)壓器為雙層管壁，雙層管壁之間設(shè)置冷卻夾層，所述連接法蘭為盤狀圓環(huán)結(jié)構(gòu)且設(shè)置有冷卻結(jié)構(gòu)，其特殊之處在于:
[0009]所述冷卻結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在連接法蘭內(nèi)環(huán)壁的冷卻槽、設(shè)置在連接法蘭一側(cè)盤面上的與冷卻槽相通的冷卻入口、設(shè)置在連接法蘭外環(huán)壁的與冷卻槽相通的冷卻出口，
[0010]所述連接法蘭的冷卻入口與擴(kuò)壓器的冷卻夾層相通。
[0011]上述冷卻槽為環(huán)形冷卻槽。
[0012]上述冷卻入口的數(shù)量為多個(gè)且沿環(huán)形冷卻槽槽壁圓周均布，所述冷卻出口的數(shù)量為多個(gè)且沿連接法蘭圓心圓周均布，所述冷卻入口和冷卻出口的通徑相同且按照均勻角度間隔布置。
[0013]上述環(huán)形冷卻槽的橫截面為矩形。
[0014]上述擴(kuò)壓器與連接法蘭連接的一端的一段外管壁的直徑與連接法蘭的外徑相同，且該段外管壁的直徑大于相鄰段外管壁的直徑，從而在擴(kuò)壓器與連接法蘭之間形成了一個(gè)集水環(huán)。
[0015]一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭，所述連接法蘭為盤狀圓環(huán)結(jié)構(gòu)且設(shè)置有冷卻結(jié)構(gòu)，其特殊之處在于:
[0016]所述冷卻結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在連接法蘭內(nèi)環(huán)壁的冷卻槽、設(shè)置在連接法蘭一側(cè)盤面上的與冷卻槽相通的冷卻入口、設(shè)置在連接法蘭外環(huán)壁的與冷卻槽相通的冷卻出口，
[0017]所述連接法蘭的冷卻入口與擴(kuò)壓器的冷卻夾層相通。
[0018]上述冷卻槽為環(huán)形冷卻槽。
[0019]上述冷卻入口的數(shù)量為多個(gè)且沿環(huán)形冷卻槽槽壁圓周均布，所述冷卻出口的數(shù)量為多個(gè)且沿連接法蘭圓心圓周均布，所述冷卻入口和冷卻出口的通徑相同且按照均勻角度間隔布置。
[0020]上環(huán)形冷卻槽的橫截面為矩形。
[0021]上述連接法蘭的外徑與所要連接的擴(kuò)壓器的一端的外管壁的直徑相同，且連接法蘭與外管壁之間焊接；所述連接法蘭的內(nèi)環(huán)的內(nèi)徑與擴(kuò)壓器的內(nèi)管壁的內(nèi)徑相同，且連接法蘭與內(nèi)管壁之間焊接。
[0022]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是:
[0023]本實(shí)用新型的一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭減少了冷卻水管路(冷卻出口和冷卻入口)的重復(fù)設(shè)置，冷卻通道均勻設(shè)置可以保證換熱均勻，使用方便，安全可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1A、圖1B、圖1C是以往連接法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是高空模擬試驗(yàn)裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是連接法蘭處局部結(jié)構(gòu)詳圖；
[0027]圖4A、圖4B、圖4C是本實(shí)用新型所提供的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為本實(shí)用新型連接法蘭的立體視圖。
[0029]其中附圖標(biāo)記為:
[0030]1-連接法蘭、2-堵蓋、3-擴(kuò)壓器、4-真空艙、5-發(fā)動(dòng)機(jī)、6_試車架、11_冷卻入口、12-冷卻出口、13-冷卻槽、31-冷卻夾層、32-集水環(huán)。

【具體實(shí)施方式】
[0031 ] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明。
[0032]如圖2所示，本發(fā)明的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)裝置，包括擴(kuò)壓器3、連接法蘭I及堵蓋2，擴(kuò)壓器通過連接法蘭與堵蓋連接，擴(kuò)壓器為雙層管壁，雙層管壁之間設(shè)置冷卻夾層31，連接法蘭為盤狀圓環(huán)結(jié)構(gòu)且設(shè)置有冷卻結(jié)構(gòu)，該冷卻結(jié)構(gòu)主要用于連接法蘭的冷卻。
[0033]為了克服現(xiàn)有模擬試驗(yàn)裝置中擴(kuò)壓器夾層和冷卻法蘭分別設(shè)置冷卻入口所導(dǎo)致的冷卻系統(tǒng)略顯復(fù)雜的技術(shù)問題，本發(fā)明對(duì)連接法蘭的冷卻結(jié)構(gòu)做出了改進(jìn)，改進(jìn)后的連接法蘭的結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。
[0034]改進(jìn)后的連接法蘭的冷卻結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在連接法蘭內(nèi)環(huán)壁的冷卻槽13、設(shè)置在連接法蘭一側(cè)盤面上的與冷卻槽相通的冷卻入口 11、設(shè)置在連接法蘭外環(huán)壁的與冷卻槽相通的冷卻出口 12，連接法蘭的冷卻入口與擴(kuò)壓器的冷卻夾層相通。通過這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得擴(kuò)壓器冷卻通道里面的冷卻水可以直接通過法蘭的冷卻入口進(jìn)入法蘭的冷卻槽道，無需再重新設(shè)置一路冷卻水用來專門冷卻該法蘭，即冷卻水的管路布置簡(jiǎn)單許多。
[0035]進(jìn)一步的，本發(fā)明的冷卻槽13為環(huán)形冷卻槽。
[0036]進(jìn)一步的，本發(fā)明的冷卻入口的數(shù)量為多個(gè)且沿環(huán)形冷卻槽槽壁圓周均布，冷卻出口的數(shù)量為多個(gè)且沿連接法蘭圓心圓周均布，且進(jìn)水通孔和出水通孔的通徑相同，并且冷卻入口和冷卻出口按照均勻角度間隔布置?？梢赃_(dá)到連接法蘭內(nèi)冷卻均勻有效。
[0037]更進(jìn)一步的，本發(fā)明的環(huán)形冷卻槽的橫截面為矩形。
[0038]再進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的擴(kuò)壓器與連接法蘭連接的一端的一段外管壁的直徑與連接法蘭的外徑相同，且該段外管壁的直徑大于相鄰段外管的直徑，從而在擴(kuò)壓器與連接法蘭之間形成了一個(gè)集水環(huán)32。通過擴(kuò)壓器冷卻夾層進(jìn)入集水環(huán)，集水環(huán)中的水通過冷卻入口均勻地進(jìn)入冷卻槽道，冷卻槽道中的水通過冷卻出口流出，冷卻槽道里的水用來冷卻該連接法蘭。
[0039]再進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭采用焊接方式與擴(kuò)壓器焊接成一個(gè)整體，采用螺栓連接方式與擴(kuò)壓器出口堵蓋進(jìn)行連接。
[0040]某型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在地面進(jìn)行高空模擬試驗(yàn)時(shí)，需要采用真空泵等將高空模擬試驗(yàn)裝置內(nèi)抽真空至要求值。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火試驗(yàn)前，將擴(kuò)壓器出口堵蓋用單頭螺栓固定在擴(kuò)壓器主體，然后啟動(dòng)真空泵進(jìn)行抽真空，抽真空至要求值后，將擴(kuò)壓器出口堵蓋的螺栓拆除，由于大氣壓和高空模擬試驗(yàn)裝置內(nèi)真空作用，擴(kuò)壓器出口堵蓋被“吸附”在擴(kuò)壓器上。點(diǎn)火試驗(yàn)前起動(dòng)冷卻水，冷卻水通過擴(kuò)壓器夾層后通入到連接法蘭，冷卻水在連接法蘭內(nèi)部冷卻通道流動(dòng)后通過冷卻法蘭流出口流出，進(jìn)而起到對(duì)冷卻法蘭的冷卻作用。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火后，由于燃?xì)獾淖饔脤U(kuò)壓器出口堵蓋推掉，燃?xì)忭樌湃氪髿狻?br> 【權(quán)利要求】
1.一種火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)裝置，包括擴(kuò)壓器、連接法蘭及堵蓋，所述擴(kuò)壓器通過連接法蘭與堵蓋連接，所述擴(kuò)壓器為雙層管壁，雙層管壁之間設(shè)置冷卻夾層，所述連接法蘭為盤狀圓環(huán)結(jié)構(gòu)且設(shè)置有冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述冷卻結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在連接法蘭內(nèi)環(huán)壁的冷卻槽、設(shè)置在連接法蘭一側(cè)盤面上的與冷卻槽相通的冷卻入口、設(shè)置在連接法蘭外環(huán)壁的與冷卻槽相通的冷卻出口， 所述連接法蘭的冷卻入口與擴(kuò)壓器的冷卻夾層相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述冷卻槽為環(huán)形冷卻槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述冷卻入口的數(shù)量為多個(gè)且沿環(huán)形冷卻槽槽壁圓周均布，所述冷卻出口的數(shù)量為多個(gè)且沿連接法蘭圓心圓周均布，所述冷卻入口和冷卻出口的通徑相同且按照均勻角度間隔布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述環(huán)形冷卻槽的橫截面為矩形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)高空模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于: 所述擴(kuò)壓器與連接法蘭連接的一端的一段外管壁的直徑與連接法蘭的外徑相同，且該段外管壁的直徑大于相鄰段外管壁的直徑，從而在擴(kuò)壓器與連接法蘭之間形成了一個(gè)集水環(huán)。
6.—體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭，所述連接法蘭為盤狀圓環(huán)結(jié)構(gòu)且設(shè)置有冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述冷卻結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在連接法蘭內(nèi)環(huán)壁的冷卻槽、設(shè)置在連接法蘭一側(cè)盤面上的與冷卻槽相通的冷卻入口、設(shè)置在連接法蘭外環(huán)壁的與冷卻槽相通的冷卻出口， 所述連接法蘭的冷卻入口與擴(kuò)壓器的冷卻夾層相通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭，其特征在于: 所述冷卻槽為環(huán)形冷卻槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭，其特征在于: 所述冷卻入口的數(shù)量為多個(gè)且沿環(huán)形冷卻槽槽壁圓周均布，所述冷卻出口的數(shù)量為多個(gè)且沿連接法蘭圓心圓周均布，所述冷卻入口和冷卻出口的通徑相同且按照均勻角度間隔布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭，其特征在于:所述環(huán)形冷卻槽的橫截面為矩形。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9之一所述的一體化冷卻結(jié)構(gòu)的連接法蘭，其特征在于: 所述連接法蘭的外徑與所要連接的擴(kuò)壓器的一端的外管壁的直徑相同，且連接法蘭與外管壁之間焊接；所述連接法蘭的內(nèi)環(huán)的內(nèi)徑與擴(kuò)壓器的內(nèi)管壁的內(nèi)徑相同，且連接法蘭與內(nèi)管壁之間焊接。
【文檔編號(hào)】G01M15/14GK204241231SQ201420664904
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】賀宏, 趙建軍, 程磊, 寇興華, 李陸昊, 劉宏衛(wèi), 李謙, 董冬 申請(qǐng)人:西安航天動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)研究所