蓄压器以及火箭发动机输送系统

1.本技术涉及航空航天技术领域，尤其是涉及一种蓄压器以及火箭发动机输送系统。


背景技术：

2.在火箭发动机输送系统中，压力脉动及开关阀的水击冲击是很常见的，需要通过采用蓄压器消除或削弱压力冲击。蓄压器通过将液体输送系统中的脉动及冲击能量转换为其他能量，如弹性势能或者气体内能，可以实现存储并释放能量，在一定程度上削弱或消除压力冲击，保障系统可靠工作。
3.火箭发动机系统常见的蓄压器一般采用充气式蓄压器，按照结构形式可以分为气液直接接触式、活塞式和隔膜式等。气液直接接触式缓冲罐由于结构简单，可靠性高被广泛采用。但是气液直接接触式蓄压器由于流阻不可调节，因此其响应时间不可调节，如果减小响应时间，会引起较大的系统压力超调；如果增大响应时间，会带来系统恢复时间延长的弊端。
4.因此，亟需一种蓄压器以及火箭发动机输送系统，在一定程度上以解决现有技术中存在的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种蓄压器以及火箭发动机输送系统，以在一定程度上解决现有技术中的蓄压器的流入和流出的流阻不可调节的技术问题。
6.本技术提供一种蓄压器，应用于因液体压力冲击而产生液体压力峰面的火箭发动机输送系统；所述蓄压器包括蓄压器主体以及设置于所述蓄压器主体的导流体；
7.所述蓄压器主体的一端为开口端且另一端为密封端且靠近所述密封端形成有气垫腔；
8.所述导流体的一端设置于所述密封端且另一端朝向所述开口端延伸；
9.所述蓄压器主体的内侧壁沿其周向开设有第一槽，所述第一槽沿所述开口端到所述密封端的方向呈先渐扩再收拢的结构以使所述第一槽内形成有第一回流腔；所述第一槽与所述导流体之间形成有导流间隙；
10.当液体压力冲击时，一部分液体通过所述导流间隙从所述开口端向所述密封端导入；另一部分液体流经所述第一槽，经过所述第一回流腔后与流经所述导流间隙的液体汇合以增大液体的流入阻力；
11.当液体压力冲击时，液体流入至所述蓄压器主体并压缩所述蓄压器主体的空气于所述气垫腔，当压力冲击结束时，所述气垫腔内的气体膨胀并反压于液体，以使液体流出所述罐体。
12.在上述技术方案中，进一步地，所述第一槽沿所述开口端朝向所述密封端的方向包括顺次连接的呈渐扩的斜面段以及呈收拢的圆弧曲面段，且所述圆弧曲面段的开口朝向
所述开口端。
13.在上述技术方案中，进一步地，所述第一槽从所述开口端到所述密封端包括顺次连接的呈渐扩的曲面段以及呈收拢的圆弧曲面段，且所述圆弧曲面段的开口朝向所述开口端。
14.在上述技术方案中，进一步地，所述第一槽的数量至少为1个；
15.当所述第一槽的数量为多个时，多个所述第一槽沿所述开口端朝向所述密封端的方向首尾顺次连接。
16.在上述技术方案中，进一步地，所述导流体上沿其周向方向开设有第二槽；
17.所述第二槽沿所述开口端到所述密封端的方向呈先渐扩再收拢的结构。
18.在上述技术方案中，进一步地，所述第二槽沿所述开口端朝向所述密封端的方向包括顺次连接的呈渐扩的斜面段以及呈收拢的圆弧曲面段，且所述圆弧曲面段的开口朝向所述第一槽。
19.在上述技术方案中，进一步地，所述第一槽从所述开口端到所述密封端包括顺次连接的呈渐扩的曲面段以及呈收拢的圆弧曲面段，且所述圆弧曲面段的开口朝向所述第一槽。
20.在上述技术方案中，进一步地，所述第二槽的数量至少为1个；
21.当所述第二槽的数量为多个时，多个所述第二槽沿所述开口端朝向所述密封端的方向首尾顺次连接。
22.在上述技术方案中，进一步地，所述第一槽与所述第二槽错位排布。
23.本技术还提供了一种火箭发动机输送系统，包括上述所述的蓄压器。
24.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
25.本技术提供一种蓄压器，应用于因液体压力冲击而产生液体压力峰面的火箭发动机输送系统；所述蓄压器包括蓄压器主体以及设置于所述蓄压器主体的导流体；
26.所述蓄压器主体的一端为开口端且另一端为密封端且靠近所述密封端形成有气垫腔；
27.所述导流体的一端设置于所述密封端且另一端朝向所述开口端延伸；
28.所述蓄压器主体的内侧壁沿其周向开设有第一槽，所述第一槽沿所述开口端到所述密封端的方向呈先渐扩再收拢的结构以使所述第一槽内形成有第一回流腔；所述第一槽与所述导流体之间形成有导流间隙。
29.综上，当输送系统中存在压力脉动，或者开关阀产生的水击冲击时，会产生压力峰面在输送系统中传递，当压力峰面传递到蓄压器主体后，在压力作用下液体通过开口端进入蓄压器主体，液体流经导流锥，进行加速后进入第一回流腔。此时沿蓄压器主体内壁面流动的液体经过第一回流腔后转换方向(液体流动方向突变)，流动方向突变的液体与贴近导流体侧壁流动的主流(液体)撞击，从而使得液体流阻增大。
30.上述对于液体流阻的增大可以使得输送系统的超调量减少，甚至消除，可以保障输送系统的结构完整性以及工作可靠性。进一步地，液体在压力作用下会被压缩并存储于气垫腔内，即上述液体的压力冲击转换为了气体的内能，少部分可能会产生热量。
31.当液体冲击结束时，输送系统压力降低，当低于气垫腔压力时，气垫腔内气体会膨胀，在压力作用下，液体会被反向挤入输送系统，反向通过第一槽和导流间隙，此时回流很
小甚至几乎没有，因此液体流出阻力相对于液体流入阻力会显著降低，这将使得系统的响应时间减小，能够尽快恢复输送系统压力。
32.本技术还提供一种火箭发动机输送系统，包括上述的缓冲罐，因此具有蓄压器的所有有益效果，在此不做过多阐述。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本技术实施例一提供的蓄压器结构示意图；
35.图2为本技术实施例一提供的蓄压器剖视图；
36.图3为本技术实施例二提供的蓄压器剖视图。
37.附图标记：1-蓄压器主体；3-开口端；4-密封端；5-导流体；6-第一回流腔；7-夹具；8-第一槽；9-第二槽；10-气垫腔；11-第二回流腔；12-导流锥。
具体实施方式
38.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
39.通常在此处附图中描述和显示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。
40.基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
41.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.实施例一
44.在该实施例中结合图1和图2所示，提供了一种蓄压器，应用于因液体压力冲击而产生液体压力峰面的火箭发动机输送系统。
45.具体地，蓄压器包括蓄压器主体1以及设置于蓄压器主体1的导流体5；蓄压器为圆柱体结构，其一端为开口端3用于液体流入或流出蓄压器主体1，另一端为密封端4，且靠近
密封端4形成有气垫腔10，当有液体通过开口端3向蓄压器主体1流入时，流入蓄压器主体1的液体会压缩蓄压器主体1内的气体，使得蓄压器主体1内的气体最终被压缩至气垫腔10内。
46.进一步地，对应开口端3的蓄压器主体1主体的侧壁设置有夹具7，利用夹具7能够方便将蓄压器主体1安装于火箭发动机输送系统的管道上。
47.具体地，导流体5的一端设置于密封端4且另一端朝向开口端3延伸；在该实施例中，导流体5优选为实心圆柱体。
48.进一步地，导流体5与蓄压器主体1可以采用3d打印技术一体成型。
49.进一步地，蓄压器主体1包括互相连接的能够作为密封端4的顶盖以及具有开口端3的蓄压器本体，导流体5还可以采用焊接的方式先焊接在顶盖上，然后在将顶盖焊接在蓄压器本体上。
50.进一步地，导流体5靠近开口端3形成有锥形导流锥12，导流锥12起到对液体分流的作用。
51.具体地，蓄压器主体1的内侧壁沿其周向方向开设有第一槽8，第一槽8沿开口端3到密封端4的方向呈先渐扩再收拢的结构以使第一槽8内形成有第一回流腔6；更具体地，第一槽8与导流体5之间形成有导流间隙。
52.综上，当输送系统中存在压力脉动，或者开关阀产生的水击冲击时，会产生压力峰面在输送系统中传递，当压力峰面传递到蓄压器主体1后，在压力作用下液体通过开口端3进入蓄压器主体1，液体流经导流锥12，进行加速后进入第一回流腔6。此时沿蓄压器主体1内壁面流动的液体经过第一回流腔6后转换方向(液体流动方向突变)，流动方向突变的液体与贴近导流体5侧壁流动的主流(液体)撞击，从而使得液体流阻增大。
53.上述对于液体流阻的增大可以使得输送系统的超调量减少，甚至消除，可以保障输送系统的结构完整性以及工作可靠性。进一步地，液体在压力作用下会被压缩并存储于气垫腔10内，即上述液体的压力冲击转换为了气体的内能，少部分可能会产生热量。
54.当液体冲击结束时，输送系统压力降低，当低于气垫腔10压力时，气垫腔10内气体会膨胀，在压力作用下，液体会被反向挤入输送系统，反向通过第一槽8和导流间隙，此时回流很小甚至几乎没有，因此液体流出阻力相对于液体流入阻力会显著降低，这将使得系统的响应时间减小，能够尽快恢复输送系统压力。
55.在该实施例中，第一种优选地，第一槽8沿开口端3朝向密封端4的方向包括顺次连接的呈渐扩的斜面段以及呈收拢的圆弧曲面段，且圆弧曲面段的开口朝向开口端3。
56.具体地，斜面段用于实现对液体的引流，圆弧曲面段用于使液体的流向发生突变回流。
57.具体地，斜面段呈为具有单一斜率的斜面；斜面段还可以是具有不同斜率的连续斜面；
58.值得注意的是：这里面的圆弧曲面段的开口朝向开口端3并不局限于圆弧曲面段的开口以垂直于开口端3的方向朝向开口端3，还可以是斜着朝向开口端3。
59.在上述技术方案中，第二种优选地，第一槽8从所述开口端3到密封端4包括顺次连接的呈渐扩的曲面段以及呈收拢的圆弧曲面段，且圆弧曲面段的开口朝向所述开口端3。
60.具体地，曲面段用于实现对液体的引流，圆弧曲面段用于使液体的流向发生突变
回流。
61.值得注意的是：这里面的圆弧曲面段的开口朝向开口端3并不局限于圆弧曲面段的开口以垂直于开口端3的方向朝向开口端3，还可以是斜着朝向开口端3。
62.上述圆弧曲面段靠近导流体5的一端的切线与导流体5的轴线之间的夹角设置在30
°‑
60
°
。
63.在该实施例中，为了显著提高液体流入至蓄压器主体1内的液体流动阻力，第一槽8的数量优选为4个，且4个个第一槽8沿开口端3朝向密封端4的方向首尾顺次连接。
64.具体地，4个第一槽8沿开口端3朝向密封端4依次为一号第一槽、二号第一槽、三号第一槽以及四号第一槽，另外一号第一槽形成有一号第一回流腔、二号第一槽形成有二号第一回流腔、三号第一槽形成有三号第一回流腔以及四号第一槽形成有四号第一回流腔。
65.进一步地，当一号第一回流腔内的液体进入二号第一回流腔内时，同样会发生回流，即此部分液体的流向同样会突变，流向突变的液体在与贴近导流体5侧壁流动的主流(液体)撞击，使得液体流阻增大。
66.综上，依次经过一号第一回流腔、二号第一回流腔、三号第一回流腔以及四号第一回流腔，会依次增加液体的流动阻力，这将使得系统响应时间显著增加。
67.实施例二
68.在该实施例中，导流体5上沿其周向方向开设有第二槽9；第二槽9沿开口端3到所述密封端4的方向呈先渐扩再收拢的结构以使第二槽9形成有第二回流腔11。
69.综上，当输送系统中存在压力脉动，或者开关阀产生的水击冲击时，会产生压力峰面在输送系统中传递，当压力峰面传递到蓄压器主体1后，在压力作用下液体通过开口端3进入蓄压器主体1，液体流经导流锥12，进行加速后进入第一回流腔6和第二回流腔11。此时沿蓄压器主体1内沿壁面流动的液体经过第一回流腔6后转换方向(液体流动方向突变)，沿导流体5流动的液体经过第二回流腔11后转换方向(液体流动方向突变)，两股流动方向突变的液体发生撞击，从而使得液体流阻增大。
70.上述对于液体流阻的增大可以使得输送系统的超调量减少，甚至消除，可以保障输送系统的结构完整性以及工作可靠性。进一步地，液体在压力作用下会被压缩并存储于气垫腔10内，即上述液体的压力冲击转换为了气体的内能，少部分可能会产生热量。
71.当液体冲击结束时，输送系统压力降低，当低于气垫腔10压力时，气垫腔10内气体会膨胀，在压力作用下，液体会被反向挤入输送系统，反向通过第一槽8、第二槽9以及导流间隙，此时回流很小甚至几乎没有，因此液体流出阻力相对于液体流入阻力会显著降低，这将使得系统的响应时间减小，能够尽快恢复输送系统压力。
72.在该实施例中，第一种优选地，第二槽9沿开口端3朝向密封端4的方向包括顺次连接的呈渐扩的斜面段以及呈收拢的圆弧曲面段，且圆弧曲面段的开口朝向开口端3。
73.具体地，斜面段用于实现对液体的引流，圆弧曲面段用于使液体的流向发生突变回流。
74.具体地，斜面段呈为具有单一斜率的斜面；斜面段还可以是具有不同斜率的连续斜面；
75.值得注意的是：这里面的圆弧曲面段的开口朝向开口端3并不局限于圆弧曲面段的开口以垂直于开口端3的方向朝向开口端3，还可以是斜着朝向开口端3。
76.在上述技术方案中，第二种优选地，第二槽9从所述开口端3到密封端4包括顺次连接的呈渐扩的曲面段以及呈收拢的圆弧曲面段，且圆弧曲面段的开口朝向所述开口端3。
77.具体地，曲面段用于实现对液体的引流，圆弧曲面段用于使液体的流向发生突变回流。
78.值得注意的是：这里面的圆弧曲面段的开口朝向开口端3并不局限于圆弧曲面段的开口以垂直于开口端3的方向朝向开口端3，还可以是斜着朝向开口端3。
79.上述圆弧曲面段靠近导流体5的一端的切线与导流体5的轴线之间的夹角设置在30
°‑
60
°
。
80.在该实施例中，结合图3所示，第二槽9的数量至少为3个；3个第二槽9沿开口端3朝向密封端4的方向首尾顺次连接。
81.具体地，3个第二槽9沿开口端3朝向密封端4依次为一号第二槽、二号第二槽以及三号第二槽，另外一号第二槽形成有一号第二回流腔、二号第二槽形成有二号第二回流腔以及三号第二槽形成有三号第二回流腔。
82.进一步地，当一号第二回流腔内的液体进入二号第二回流腔内时，同样会发生回流，即此部分液体的流向同样会突变，流向突变的液体在与进过第一槽8而流动突变的液体撞击，从而显著增大液体流阻。
83.在该实施例中，第一槽8与第二槽9错位排布；具体地，结合图3所示，第二槽9的斜面段的起始端对应第一槽8的斜面段，第一槽8的圆弧曲面段的终止端对应第二槽9的斜面段；换句话说，第一槽8与第二槽9为相互扣合的排布方式，最终液体会以波浪的流动方式在蓄压器主体1内流动，从而显著增加液体流阻。
84.实施例三
85.本技术还提供一种火箭发动机输送系统，包括上述的蓄压器，因此具有缓冲罐的所有有益效果，在此不做过多阐述。
86.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。