[发明专利]一种防涡旋流动的五通装置

说明书

一种防涡旋流动的五通装置，包括六通和导流装置。六通包括空心球体、第一法兰和四个第二法兰，空心球体上冲压出第一过孔，以第一过孔为顶端，在空心球体侧面对称冲压出四个第二过孔，在底端加工第三过孔。第一法兰焊接在第一过孔处，形成进口；第二法兰焊接在第二过孔处，形成出口。导流装置包括流动面、十字隔板和底部柱状结构，流动面为圆锥状，锥顶上设计有十字隔板，十字隔板将流动面均分为四块区域，导流装置从第三过孔放入六通中并焊接，导流装置将四个出口流动区域分隔开，形成防涡旋流动的五通装置。本发明能够有效避免球体内形成“纺锤形”纵向涡旋，防止压力下降造成发动机端入口压力不足，消除飞行安全隐患。

技术领域

本发明涉及一种防涡旋流动的五通装置，属于运载火箭增压输送系统设计领域。

背景技术

在新一代运载火箭液氧输送系统中，氧输送总管穿过燃箱，随后经过五通结构，将氧化剂分为四路，分别供给各台发动机。由于五通的对称结构，在试验中，出现了对称输送分支管压力下降的问题，若压力下降超出规定值，将影响发动机系统的正常工作，造成运载火箭的飞行故障。为此，针对该现象开展了相关的数值仿真和试验分析，经分析确认，该现象的机理为：输送总管内的主流冲击五通球形底部，在贯穿五通中心的“支管对”入口中心线上形成强烈的“纺锤形”纵向涡旋，导致支管内的流阻增加，出口压力下降，造成发动机端入口压力不足；且“支管对”压力下降具有随机性。在飞和在研的运载火箭中，均存在着这种类似的五通结构，因五通球内的“纺锤形”纵向涡旋发生存在一定的随机性，会对运载火箭的飞行造成一定的安全隐患。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种防涡旋流动的五通装置，能够有效避免在球体内形成“纺锤形”纵向涡旋，防止压力下降造成发动机端入口压力不足，消除飞行安全隐患。

本发明的技术解决方案是：

一种防涡旋流动的五通装置，包括六通和导流装置；

六通包括空心球体、第一法兰和四个第二法兰，在空心球体上加工第一过孔，第一过孔的内径与液氧输送管总管内径相同；以第一过孔所在端为空心球体顶端，在空心球体侧面以球心为中心，对称加工四个第二过孔，第二过孔内径同液氧输送分支管内径相同，在空心球体底端加工第三过孔；第一法兰焊接在第一过孔处，形成进口；四个第二法兰与四个第二过孔一一对应焊接，形成四个出口；

导流装置包括流动面、十字隔板和底部柱状结构，流动面位于底部柱状结构上方，流动面为圆锥状，锥顶上设计有十字隔板，十字隔板将流动面均分为四块区域，底部柱状结构外侧加工有锁底焊结构；

导流装置从第三过孔放入六通中，将四个出口流动区域分隔开，导流装置的锁底焊结构与六通底部边缘通过电子束焊接，形成防涡旋流动的五通装置。

所述六通还包括活套环，活套环套在第一法兰上，用于与液氧输送总管连接。

空心球体、第一过孔和第二过孔均采用冲压成型，成型后对球体凸孔处进行修型，保证凸孔处的圆度和厚度。

导流装置采用一体机加成型。

流动面为空心结构。

第一法兰的内径等于第一过孔内径，第二法兰的内径等于第二过孔内径。

导流装置从第三过孔放入六通时，要保证任意一个第二法兰的轴线位于两个相邻隔板的中面上，所述中面与其中一个隔板成45度角。

底部柱状结构位于第二过孔下边缘以下，防止五通装置出口流量不满足要求。

第一过孔的流量等于四个第二过孔的流量和。

六通和导流装置材料均为铝合金。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：