[發明專利]一種集成冷卻通道的燃氣管路

有效

• 申請號: 202011049051.5
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112253334B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 趙劍;李娟;陳園飛;秦紅強;高新宇;楊永紅;馬鍵
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: F02K9/60
• 分類號: F02K9/60;F02K9/96
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王凱敏

為了解決現有帶冷卻結構燃氣管路加工周期長、工序復雜、成本高、質量一致性控制困難以及集成度不高的技術問題，本發明提出了一種集成冷卻通道的燃氣管路。本發明將冷卻通道集成在燃氣通道側壁中，簡化了工藝，并提高了產品的集成度；采用面向3D打印工藝的結構設計，實現了冷卻工質入口管接頭、冷卻工質入口集液腔、冷卻通道等與燃氣管路整體無支撐設計，該結構能夠滿足3D打印技術整體一次成型要求，無需傳統工藝環節中的多道機架、釬焊、對接焊等工序程序，產品加工和周轉周期大幅縮短，產品一致性和連接強度、剛度較好，質量控制更為有效，研制成本大幅降低。

技術領域

本發明涉及一種集成冷卻通道的燃氣管路，可作液體火箭發動機燃氣發生器與后端組件之間的連接結構。

背景技術

作為熱力機械動力裝置，液體火箭發動機及其配套的試驗系統中，分布著大量的承受高溫、高壓環境的燃氣管路，考慮到長時間工作在高溫、高壓的環境中，為提高工作可靠性和控制熱變形，燃氣管路一般設置帶冷卻結構的方案。傳統的冷卻結構加工時，往往將冷卻槽與外壁分開，并應用釬焊等工藝進行連接，然后通過焊接等形式將集液腔、出入口管、法蘭等部分連接起來，整體工藝過程復雜，流轉周期長，成本高，產品一致性差且集成度不高。同時，考慮到釬焊工藝特殊性，冷卻通道加工好后，不允許打孔設置測試接口，需要額外設置測試段等結構，整體集成度不高。

發明內容

為了解決現有帶冷卻結構燃氣管路加工周期長、工序復雜、成本高、質量一致性控制困難以及集成度不高的技術問題，本發明提出了一種集成冷卻通道的燃氣管路。

本發明的技術解決方案為：

一種集成冷卻通道的燃氣管路，其特殊之處在于：包括燃氣通道、分別設置在燃氣通道兩端的第一法蘭和第二法蘭，以及設置在燃氣通道側壁上的冷卻工質入口管接頭和冷卻工質出口管接頭，其中，冷卻工質入口管接頭靠近第二法蘭，冷卻工質出口管接頭靠近第一法蘭；

在冷卻工質入口管接頭與燃氣通道的連接處設置有冷卻工質入口集液腔，在冷卻工質出口管接頭與燃氣通道的連接處設置有冷卻工質出口集液腔；

燃氣通道側壁中設置有沿燃氣通道軸向延伸的多個冷卻通道，所述冷卻通道的一端通過所述冷卻工質入口集液腔與冷卻工質入口管接頭連通，另一端通過所述冷卻工質出口集液腔與冷卻工質出口管接頭連通；

燃氣通道的外壁上還設置有若干燃氣溫度與壓力測試接口；所述冷卻通道在所述燃氣溫度與壓力測試接口處，環向連通。

進一步地，所述冷卻工質入口管接頭與冷卻工質入口集液腔的連通部位、所述冷卻工質出口管接頭與冷卻工質出口集液腔的連通部位，均設置有用于過渡連接和均流的柵格結構；所述柵格結構的厚度大于等于5mm。

進一步地，所述冷卻工質入口集液腔一部分位于所述冷卻工質入口管接頭的冷卻水出口端，一部分位于所述第二法蘭內；所述冷卻工質出口集液腔一部分位于所述冷卻工質出口管接頭的冷卻水入口端，一部分位于所述第一法蘭內。

進一步地，所述冷卻工質入口管接頭的冷卻水入口端截面為圓形，冷卻水出口端截面為橢圓形，且橢圓形長軸沿燃氣通道外壁軸向設置，從冷卻水入口端到冷卻水出口端的形狀漸變且光滑過渡；所述冷卻工質出口管接頭的冷卻水入口端截面為橢圓形，且橢圓形長軸沿燃氣通道外壁軸向設置，冷卻水出口端截面為圓形，從冷卻水入口端到冷卻水出口端的形狀漸變且光滑過渡。

進一步地，所述冷卻工質入口管接頭上更靠近第二法蘭處的內壁與燃氣通道內壁沿兩者共同軸向截面之間的夾角α1、所述冷卻工質出口管接頭上更靠近第一法蘭處的內壁與燃氣通道內壁沿兩者共同軸向截面之間的夾角均小于等于40°；