[发明专利]一种集成冷却通道的燃气管路

说明书

为了解决现有带冷却结构燃气管路加工周期长、工序复杂、成本高、质量一致性控制困难以及集成度不高的技术问题，本发明提出了一种集成冷却通道的燃气管路。本发明将冷却通道集成在燃气通道侧壁中，简化了工艺，并提高了产品的集成度；采用面向3D打印工艺的结构设计，实现了冷却工质入口管接头、冷却工质入口集液腔、冷却通道等与燃气管路整体无支撑设计，该结构能够满足3D打印技术整体一次成型要求，无需传统工艺环节中的多道机架、钎焊、对接焊等工序程序，产品加工和周转周期大幅缩短，产品一致性和连接强度、刚度较好，质量控制更为有效，研制成本大幅降低。

技术领域

本发明涉及一种集成冷却通道的燃气管路，可作液体火箭发动机燃气发生器与后端组件之间的连接结构。

背景技术

作为热力机械动力装置，液体火箭发动机及其配套的试验系统中，分布着大量的承受高温、高压环境的燃气管路，考虑到长时间工作在高温、高压的环境中，为提高工作可靠性和控制热变形，燃气管路一般设置带冷却结构的方案。传统的冷却结构加工时，往往将冷却槽与外壁分开，并应用钎焊等工艺进行连接，然后通过焊接等形式将集液腔、出入口管、法兰等部分连接起来，整体工艺过程复杂，流转周期长，成本高，产品一致性差且集成度不高。同时，考虑到钎焊工艺特殊性，冷却通道加工好后，不允许打孔设置测试接口，需要额外设置测试段等结构，整体集成度不高。

发明内容

为了解决现有带冷却结构燃气管路加工周期长、工序复杂、成本高、质量一致性控制困难以及集成度不高的技术问题，本发明提出了一种集成冷却通道的燃气管路。

本发明的技术解决方案为：

一种集成冷却通道的燃气管路，其特殊之处在于：包括燃气通道、分别设置在燃气通道两端的第一法兰和第二法兰，以及设置在燃气通道侧壁上的冷却工质入口管接头和冷却工质出口管接头，其中，冷却工质入口管接头靠近第二法兰，冷却工质出口管接头靠近第一法兰；

在冷却工质入口管接头与燃气通道的连接处设置有冷却工质入口集液腔，在冷却工质出口管接头与燃气通道的连接处设置有冷却工质出口集液腔；

燃气通道侧壁中设置有沿燃气通道轴向延伸的多个冷却通道，所述冷却通道的一端通过所述冷却工质入口集液腔与冷却工质入口管接头连通，另一端通过所述冷却工质出口集液腔与冷却工质出口管接头连通；

燃气通道的外壁上还设置有若干燃气温度与压力测试接口；所述冷却通道在所述燃气温度与压力测试接口处，环向连通。

进一步地，所述冷却工质入口管接头与冷却工质入口集液腔的连通部位、所述冷却工质出口管接头与冷却工质出口集液腔的连通部位，均设置有用于过渡连接和均流的栅格结构；所述栅格结构的厚度大于等于5mm。

进一步地，所述冷却工质入口集液腔一部分位于所述冷却工质入口管接头的冷却水出口端，一部分位于所述第二法兰内；所述冷却工质出口集液腔一部分位于所述冷却工质出口管接头的冷却水入口端，一部分位于所述第一法兰内。

进一步地，所述冷却工质入口管接头的冷却水入口端截面为圆形，冷却水出口端截面为椭圆形，且椭圆形长轴沿燃气通道外壁轴向设置，从冷却水入口端到冷却水出口端的形状渐变且光滑过渡；所述冷却工质出口管接头的冷却水入口端截面为椭圆形，且椭圆形长轴沿燃气通道外壁轴向设置，冷却水出口端截面为圆形，从冷却水入口端到冷却水出口端的形状渐变且光滑过渡。

进一步地，所述冷却工质入口管接头上更靠近第二法兰处的内壁与燃气通道内壁沿两者共同轴向截面之间的夹角α1、所述冷却工质出口管接头上更靠近第一法兰处的内壁与燃气通道内壁沿两者共同轴向截面之间的夹角均小于等于40°；