一種高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空航天領(lǐng)域高溫高壓熱防護(hù)技術(shù)，具體涉及一種高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓力容器是一種比較常見的生產(chǎn)生活設(shè)備，被廣泛應(yīng)用在人們生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，如煤氣化工、航空航天、冶金以及各種試驗設(shè)備中都有所應(yīng)用。以航天產(chǎn)品為例，眾所周知火箭發(fā)動機(jī)是航天運載器的心臟，在整個火箭系統(tǒng)中起著極為重要的作用，所以對其可靠性要求很高?；鸺l(fā)動機(jī)的推力室就是一個高壓高溫容器。目前液體火箭發(fā)動機(jī)的推力室一般采用再生冷卻的方法對其身部進(jìn)行冷卻保護(hù)。再生冷卻推力室的身部一般為由內(nèi)、外兩層壁構(gòu)成的冷卻夾套。發(fā)動機(jī)工作時，推進(jìn)劑組元流經(jīng)冷卻套冷卻燃燒室內(nèi)壁面，其自身受熱升溫后流出冷卻套，再經(jīng)噴注器進(jìn)入燃燒室。
[0003]傳統(tǒng)的高壓夾層通道的進(jìn)出口結(jié)構(gòu)如圖1所示。其加工方法是先在容器內(nèi)壁3(材質(zhì)一般為導(dǎo)熱好的銅及銅合金)上加工出夾層通道4 ;再用低溶點物質(zhì)(如石蠟)將夾層通道4填平，在內(nèi)壁3上電鑄一層高強(qiáng)度金屬外壁2 (—般為鎳);然后把蓋在夾層通道4進(jìn)出口的高強(qiáng)度金屬外壁2全部車加工去除掉，形成夾層通道的入口 1、出口 6 ;最后對容器進(jìn)行加熱讓夾層通道4內(nèi)的溶點物質(zhì)熔化流出，便形成了帶有夾層結(jié)構(gòu)的壓力容器壁。
[0004]由于夾層通道進(jìn)出口處的外壁高強(qiáng)度金屬全部被去除，只剩下強(qiáng)度較低的內(nèi)壁，導(dǎo)致傳統(tǒng)加工工藝方法形成的冷卻夾套進(jìn)出口處的局部承壓能力下降，進(jìn)而影響整個冷卻夾套的承壓能力。并且此種成形方法的通道進(jìn)出口受結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制，進(jìn)出口開口尺寸不宜過大，導(dǎo)致局部流阻較大，甚至可占整個冷卻通道流阻的一半以上，嚴(yán)重影響了整個產(chǎn)品的設(shè)計性能。通道進(jìn)出口處采用傳統(tǒng)加工方法為斷續(xù)車加工，極易發(fā)生通道結(jié)構(gòu)變形，毛刺多余物難以清除等問題，進(jìn)而影響產(chǎn)品的使用性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)及其加工方法，冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的承壓能力大、局部流阻小，加工方法能夠滿足產(chǎn)品性能要求。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)，它包括圓筒狀的燃燒室內(nèi)壁和燃燒室外壁，燃燒室內(nèi)壁內(nèi)的空間形成燃燒室內(nèi)腔，內(nèi)外壁之間具有空隙，所述燃燒室內(nèi)壁上加工有連接肋，所述連接肋將上述燃燒室內(nèi)壁和燃燒室外壁之間的空隙隔成一個個夾層通道，所述的燃燒室外壁的兩端分別加工有環(huán)形凹槽，每個環(huán)形凹槽的底部間隔地加工有進(jìn)出孔；相鄰進(jìn)出孔之間的間隔部分形成加強(qiáng)筋，而燃燒室外壁兩端的進(jìn)出孔則形成夾層通道入口和夾層通道出口。
[0008]在上述的高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)中:所述環(huán)形凹槽的寬度為12?20mm，環(huán)形凹槽的深度為燃燒室外壁厚度的一半。
[0009]在上述的高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)中:所述的進(jìn)出孔的形狀是長方形或長圓形。
[0010]在上述的高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)中:所述的進(jìn)出口孔的長度為11?19mm，寬度小于夾層通道的寬度。
[0011]在上述的高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)中:所述的燃燒室內(nèi)壁由銅或銅合金材料加工而成。
[0012]一種高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)加工方法，該方法按照下述步驟進(jìn)行:
[0013]I)加工燃燒室內(nèi)壁，并在燃燒室內(nèi)壁上銑槽加工形成連接肋；
[0014]2)加工燃燒室外壁，同時將燃燒室外壁焊接在連接肋上；
[0015]3)在燃燒室外壁兩端車加工環(huán)形凹槽；
[0016]4)在環(huán)形凹槽底部間隔地加工進(jìn)出孔；
[0017]在上述的高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)加工方法中:所述步驟4)中首先對環(huán)形凹槽的周向位置進(jìn)行分度定位，使每個進(jìn)出孔的位置與燃燒室內(nèi)壁的夾層通道對應(yīng)相通；然后利用電加工模塊加工進(jìn)出孔，由選擇的電加工模塊的形狀決定進(jìn)出孔的形狀。
[0018]在上述的高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)加工方法中:所述步驟4)采用電火花、電解加工方法在環(huán)形凹槽底部加工進(jìn)出孔。
[0019]本發(fā)明的顯著效果在于:
[0020]由于沒有像現(xiàn)有技術(shù)一樣將高強(qiáng)度金屬層完全車削掉，而是在外壁上設(shè)計設(shè)計環(huán)形凹槽，并且在環(huán)形凹槽底部間隔地加工進(jìn)出孔，這樣就留下一部分或全部高強(qiáng)度金屬層與連接肋條相連接，從而加強(qiáng)了夾層通道進(jìn)出口處的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。通過改善壓力容器最薄弱環(huán)節(jié)的狀況，使燃燒裝置熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的總體承壓能力提高80%以上，提高了其整體結(jié)構(gòu)的可靠性。
[0021]現(xiàn)有技術(shù)中只在外壁處加工寬度較窄的冷卻劑進(jìn)出口，而本申請的結(jié)構(gòu)在外壁上加工環(huán)形凹槽，并在環(huán)槽底部加工進(jìn)出孔，環(huán)形凹槽的寬度比現(xiàn)有工藝進(jìn)出口寬度大2?3倍，可達(dá)約12?20mm，使冷卻劑進(jìn)出口的局部損失可降低約60%，從而提高了產(chǎn)品的工作性倉泛。
[0022]本發(fā)明的設(shè)計加工方法中采用電火花、電解加工方法在環(huán)形凹槽底部加工進(jìn)出孔，避免了斷續(xù)車加工產(chǎn)生的毛刺，并且不會損傷連接肋。
[0023]進(jìn)出孔的形狀尺寸的選擇保證電化學(xué)加工模塊不會損傷夾層連接肋，并且保證了流入每個夾層通道內(nèi)的流體流量的均勻性。
[0024]另外采用對環(huán)形凹槽的周向位置進(jìn)行分度定位的辦法定位進(jìn)出孔的位置，使每個進(jìn)出孔的位置與燃燒室內(nèi)壁的夾層通道對應(yīng)相通，進(jìn)一步保證了流入每個夾層通道內(nèi)的流體流量的均勻性。
【附圖說明】
[0025]圖1為傳統(tǒng)的高壓夾層通道的進(jìn)出口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1的A-A剖的局部放大圖；
[0027]圖3為加工過程中的高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為圖3的A-A剖的局部放大圖；
[0029]圖5為完成的高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6為圖5的A-A剖的局部放大圖；
[0031]圖中:1.夾層通道入口 ；2.燃燒室外壁；3.燃燒室內(nèi)壁；4.夾層通道；5.燃燒室內(nèi)腔；6.夾層通道出口 ；7.連接肋；8.進(jìn)出孔；9.加強(qiáng)筋；10.環(huán)形凹槽。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]如圖5和圖6所示，高壓燃燒室冷卻套進(jìn)出口結(jié)構(gòu)包括圓筒狀的燃燒室內(nèi)壁3和燃燒室外壁2。內(nèi)外壁之間形成夾層通道4，燃燒室內(nèi)壁3內(nèi)的空間形成燃燒室內(nèi)腔5。所述燃燒室內(nèi)壁3上銑槽加工形成連接肋7。燃燒室外壁2由電鑄或擴(kuò)散焊形成的高強(qiáng)度金屬連接在燃燒室內(nèi)壁3的連接肋7上，連接肋7