CN104948347B - 一种具有均流功能的推力室集合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液体火箭推进技术，具体公开了一种具有均流功能的推力室集合器，由内壁和外壁共同组成身部壳体，内壁封闭形成的圆筒为燃烧室，内壁和外壁之间的夹层构成冷却通道，冷却通道入口出口处开有环槽，集合器弯管在冷却通道入口环槽处与身部壳体焊接连接，共同构成集合器腔，集合器腔开口与进口法兰焊接连接，构成集合器进口。由于双集合腔结构，使得流体进入冷却通道前实现二次均流，采用带人形导流片的喇叭形扩张进口，使集合器进口流体拐弯更为平缓，减小入口及两侧区的压力波动，并能够减小局部压力损失，导流片还能起到加强结构支撑的作用。

Description

一种具有均流功能的推力室集合器

技术领域

本发明属于液体火箭发动机设计技术，具体涉及一种液体火箭发动机推力室的集合器。

背景技术

液体火箭发动机推力室内腔是高温、高压的燃气，为了避免室壁发生烧蚀破坏，在内壁和外壁之间设置有冷却夹套，引入低温流体对室壁进行冷却。入口集合器的作用就是将发动机总装管路输送过来的流体分配到冷却夹套整周分布的每条独立通道中。为了保证冷却通道的流量分布较为均匀，以避免燃气侧壁温周向不均匀，要求集合器出口处的压力分布越均匀越好。

如图1和图2所示，现有的集合器设计成具有圆形截面的圆环状单腔结构，集合器腔5直接与冷却通道6进口相连，圆管某处设置一进口法兰1与总装管路连接，进口处无导流装置。此种集合器结构存在以下不足：（1）流体沿集合器腔5环向流动形成的压差直接造成集合器出口压力不均匀；（2）入口处近乎90度的直角拐弯造成入口区压力分布波动较为剧烈。

发明内容

本发明的目的在于提供一种出口压力均匀、进口流体拐弯较为平缓、压力波动和局部压力损失较小的具有均流功能的推力室集合器。

本发明的技术方案如下：

一种具有均流功能的推力室集合器，它包括圆筒形的内壁、设在内壁外侧的圆筒形的外壁，内壁封闭形成燃烧室，内壁和外壁之间的空隙形成冷却通道，外壁的入口处的侧壁上沿周向加工有环槽，所述的外壁的入口处外侧固定设有环孔座，所述环孔座外固定设有集合器弯管；所述的环孔座为圆盘形，截面外侧为圆弧形，截面内侧为肩台结构，肩台与内部的内壁和外壁固定连接；所述的环孔座的径向沿整周加工有数个径向孔，每个径向孔贯穿环孔座截面的内外两侧；所述的集合器弯管内侧加工有弧形开口，管子的外侧设有法兰；所述的环孔座的截面外侧圆弧形与上述集合器弯管的弧形开口形成完整的圆形；

在上述的一种具有均流功能的推力室集合器中：所述的管子的外侧加工一个入口，入口处设有扩张型进口法兰，同时入口处固定设有“人”形导流片。

在上述的一种具有均流功能的推力室集合器中：所述的各个径向孔的孔径不同。

在上述的一种具有均流功能的推力室集合器中：所述的径向孔的孔径不同的形式为，离集合器入口最近和最远的两个径向孔分别为孔径最大和最小的孔，则向入口两侧分别沿周向布置的径向孔依次孔径变小。

本发明的显著效果在于：由于在集合器弯管设计安装环孔座，使得集合器弯管的内壁与环孔座之间形成外集合腔，环孔座与燃烧室壳体之间形成内集合腔，双集合腔结构，使得流体进入冷却通道前实现二次均流。

对外集合腔和内集合腔之间的径向孔孔径采用不等孔径设计，根据外集合腔的环向压力差设计了径向孔的孔径大小，使得外集合腔的环向压力差调整适应孔径大小，使得通道前的内集合腔压力趋于均匀。

集合器弯管入口采用带“人”形导流片的喇叭形扩张法兰结构，使集合器入口处流体拐弯更为平缓，减小入口及两侧区的压力波动，并能够减小局部压力损失；另外导流片还能起到加强入口结构内腔承压能力的作用。

附图说明

图1为现有技术中单腔集合器结构主视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为具有均流功能的推力室集合器结构示意图；

图4为图3的B-B剖视图；

图5为具有均流功能的推力室集合器的立体结构剖面图；

图中：1.进口法兰；2.集合器弯管；3.内壁；4.外壁；5.集合器腔；6.冷却通道；7.扩张型进口法兰；8.环孔座；9.外集合腔；10.径向孔；11.内集合腔；12.导流片；13.燃烧室。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图3和图4所示，所述的集合器弯管2为截面为圆形的管子围成的弯管，并且弯管的内侧加工有弧形开口，管子的外侧周向任意位置加工一个入口。在该入口处安装扩张型进口法兰7，同时在入口处焊接固定“人”形导流片12。

在管子的内侧的弧形开口上焊接环孔座8，所述焊接环孔座8为圆盘形，其截面的形状如图3所示，截面外侧为圆弧形，其与上述集合器弯管2的截面形成完整的圆形，截面内侧为带有肩台结构，肩台与内部的内壁3和外壁4固定焊接。环孔座8的径向沿整周加工有数个径向孔10，本实施例中径向孔10的数目为36个。每个径向孔10贯穿环孔座8截面的内外两侧。

为了使得内集合腔压力趋于均匀，外集合腔的环向压力差得到调整，各个径向孔10孔径采用不等孔径设计。如图4所示，本实施例中，将离集合器入口最近和最远的两个径向孔10分别设计成孔径最大和最小的孔，则向入口两侧分别沿周向布置的径向孔10依次孔径变小。

同现有的集合器一样，本发明的集合器也具有由内壁3封闭形成的燃烧室13，并且内壁3外部安装有外壁4，内壁3和外壁4之间的空隙形成冷却通道6。外壁4的入口处的侧壁上沿周向加工有环槽。

上述的环孔座8的内侧就焊接在外壁4入口处的环槽处，这样从图3和图4就可以看到，集合器弯管2的内壁与环孔座8之间构成的空腔为外集合腔9，而环孔座8与内壁3外壁4共同形成的燃烧室13的壳体之间，即在外壁4入口处的环槽处的空隙，形成了所谓的内集合腔11。从图4可以看出，上述的外集合腔9和内集合腔11均为环形腔，并且外集合腔9和内集合腔11通过环空座8上加工的径向孔10相通。

当流体进入扩张型进口法兰7后，在扩张型进口法兰7和导流片12的共同作用下，平滑的沿导流片12两侧进入外集合腔9，使得在集合器弯管2的入口处压力波动得到有效抑制。另外，当流体从外集合腔9通过径向孔10进入到内集合腔11，径向孔10使得内集合器腔11中的压力分布得到优化，在靠近入口、静压低的位置孔径较大，在远离入口、静压高的位置孔径较小，这样就使流体在外集合腔9中环向流动形成的压差经过径向孔10后可得到有效衰减，再经过内集合腔11进行二次分配后，能够使冷却通道6入口的压力趋于均匀。

Claims (4)

1.一种具有均流功能的推力室集合器，它包括圆筒形的内壁(3)、设在内壁(3)外侧的圆筒形的外壁(4)，内壁(3)封闭形成燃烧室(13)，内壁(3)和外壁(4)之间的空隙形成冷却通道(6)，外壁(4)的入口处的侧壁上沿周向加工有环槽，其特征在于：所述的外壁(4)的入口处外侧固定设有环孔座(8)，所述环孔座(8)外固定设有集合器弯管(2)；所述的环孔座(8)为圆环形，截面外侧为圆弧形，截面内侧为肩台结构，肩台与内部的内壁(3)和外壁(4)固定连接；所述的环孔座(8)的径向沿整周加工有数个径向孔(10)，每个径向孔(10)贯穿环孔座(8)截面的内外两侧；所述的集合器弯管(2)内侧加工有弧形开口，管子的外侧设有法兰；所述的环孔座(8)的截面外侧圆弧形与上述集合器弯管(2)的弧形开口形成完整的圆形。

2.如权利要求1所述的一种具有均流功能的推力室集合器，其特征在于：所述的管子的外侧加工一个入口，入口处设有扩张型进口法兰(7)，同时入口处固定设有“人”形导流片(12)。

3.如权利要求1所述的一种具有均流功能的推力室集合器，其特征在于：所述的数个径向孔(10)的各个孔径不同。

4.如权利要求3所述的一种具有均流功能的推力室集合器，其特征在于：所述的径向孔(10)的孔径不同的形式为，离集合器入口最近和最远的两个径向孔(10)分别为孔径最大和最小的孔，则向入口两侧分别沿周向布置的径向孔(10)依次孔径变小。