[發明專利]一種防渦旋流動的五通裝置

有效

• 申請號: 202010038740.X
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111102416B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 李林;周宏;周浩洋;賀啟林;霍毅;稅曉菊;張翼;石佳;張萌;吳立夫;衛強;陳牧野;王儒文;武園浩;周冠宇;馬方超;吳姮;尹文輝;牛沫雯
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F16L41/03
• 分類號: F16L41/03;F02K9/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張輝

一種防渦旋流動的五通裝置，包括六通和導流裝置。六通包括空心球體、第一法蘭和四個第二法蘭，空心球體上沖壓出第一過孔，以第一過孔為頂端，在空心球體側面對稱沖壓出四個第二過孔，在底端加工第三過孔。第一法蘭焊接在第一過孔處，形成進口；第二法蘭焊接在第二過孔處，形成出口。導流裝置包括流動面、十字隔板和底部柱狀結構，流動面為圓錐狀，錐頂上設計有十字隔板，十字隔板將流動面均分為四塊區域，導流裝置從第三過孔放入六通中并焊接，導流裝置將四個出口流動區域分隔開，形成防渦旋流動的五通裝置。本發明能夠有效避免球體內形成“紡錘形”縱向渦旋，防止壓力下降造成發動機端入口壓力不足，消除飛行安全隱患。

技術領域

本發明涉及一種防渦旋流動的五通裝置，屬于運載火箭增壓輸送系統設計領域。

背景技術

在新一代運載火箭液氧輸送系統中，氧輸送總管穿過燃箱，隨后經過五通結構，將氧化劑分為四路，分別供給各臺發動機。由于五通的對稱結構，在試驗中，出現了對稱輸送分支管壓力下降的問題，若壓力下降超出規定值，將影響發動機系統的正常工作，造成運載火箭的飛行故障。為此，針對該現象開展了相關的數值仿真和試驗分析，經分析確認，該現象的機理為：輸送總管內的主流沖擊五通球形底部，在貫穿五通中心的“支管對”入口中心線上形成強烈的“紡錘形”縱向渦旋，導致支管內的流阻增加，出口壓力下降，造成發動機端入口壓力不足；且“支管對”壓力下降具有隨機性。在飛和在研的運載火箭中，均存在著這種類似的五通結構，因五通球內的“紡錘形”縱向渦旋發生存在一定的隨機性，會對運載火箭的飛行造成一定的安全隱患。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種防渦旋流動的五通裝置，能夠有效避免在球體內形成“紡錘形”縱向渦旋，防止壓力下降造成發動機端入口壓力不足，消除飛行安全隱患。

本發明的技術解決方案是：

一種防渦旋流動的五通裝置，包括六通和導流裝置；

六通包括空心球體、第一法蘭和四個第二法蘭，在空心球體上加工第一過孔，第一過孔的內徑與液氧輸送管總管內徑相同；以第一過孔所在端為空心球體頂端，在空心球體側面以球心為中心，對稱加工四個第二過孔，第二過孔內徑同液氧輸送分支管內徑相同，在空心球體底端加工第三過孔；第一法蘭焊接在第一過孔處，形成進口；四個第二法蘭與四個第二過孔一一對應焊接，形成四個出口；

導流裝置包括流動面、十字隔板和底部柱狀結構，流動面位于底部柱狀結構上方，流動面為圓錐狀，錐頂上設計有十字隔板，十字隔板將流動面均分為四塊區域，底部柱狀結構外側加工有鎖底焊結構；

導流裝置從第三過孔放入六通中，將四個出口流動區域分隔開，導流裝置的鎖底焊結構與六通底部邊緣通過電子束焊接，形成防渦旋流動的五通裝置。

所述六通還包括活套環，活套環套在第一法蘭上，用于與液氧輸送總管連接。

空心球體、第一過孔和第二過孔均采用沖壓成型，成型后對球體凸孔處進行修型，保證凸孔處的圓度和厚度。

導流裝置采用一體機加成型。

流動面為空心結構。

第一法蘭的內徑等于第一過孔內徑，第二法蘭的內徑等于第二過孔內徑。

導流裝置從第三過孔放入六通時，要保證任意一個第二法蘭的軸線位于兩個相鄰隔板的中面上，所述中面與其中一個隔板成45度角。

底部柱狀結構位于第二過孔下邊緣以下，防止五通裝置出口流量不滿足要求。

第一過孔的流量等于四個第二過孔的流量和。

六通和導流裝置材料均為鋁合金。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：