【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及火箭发动机换热，具体涉及与预燃室集成一体化设计的换热器、火箭发动机和火箭。
技术介绍
1、液体火箭发动机换热器是火箭增压系统中的核心部件，其是在发动机工作时，向火箭贮箱的气垫持续供入增压气体，以确保发动机正常工作所需的推进剂供应压力，例如中国专利申请号为：201910881056.5，专利名称为：一种火箭发动机换热器及航天飞行器。
2、在实现上述专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：其虽然可以满足一般情况的使用需求，但是其多采用钎焊铣槽结构，并且还需要焊接集合器环带、进出口接嘴等零部件，其不但加工工序多，加工成本高，并且加工周期长，同时其与预燃室为分离单独设置，也会受到燃气导管布局限制，不具备大范围调整换热通道和换热面积的条件，从而会影响换热效率及换热稳定可靠性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供结构设置合理且有利于提高换热效率及稳定性的与预燃室集成一体化设计的换热器、火箭发动机和火箭。
2、为达上述目的，第一方面，本专利技术实施例提供了一种与预燃室集成一体化设计的换热器，包括预燃室壳体，所述预燃室壳体的内壁一体成型有若干个涡轮静子叶片，所述预燃室壳体的外壁上一体成型有集气结构；
3、所述预燃室壳体的内腔中一体成型有加强筋结构，且所述加强筋结构与所述涡轮静子叶片、所述集气结构相连接；
4、所述预燃室壳体的外壁上部设置有换热介质入口，所述集气结构的外壁上设置有换热介质出口；p>
5、所述预燃室壳体的侧壁、所述涡轮静子叶片和所述加强筋结构内设置有相连通的换热介质流通通道；
6、所述换热介质入口设置在所述换热介质流通通道的进入端，所述集气结构处于所述换热介质流通通道的出口端。
7、进一步优选为：所述换热介质流通通道包括第一换热介质流通通道、第二换热介质流通通道和加强筋段通道；
8、所述第一换热介质流通通道处于所述预燃室壳体的侧壁内；
9、所述第二换热介质流通通道处于所述涡轮静子叶片内，所述第二换热介质流通通道的一端与所述第一换热介质流通通道的底端相连通；
10、所述加强筋段通道设置在加强筋结构内并与第一换热介质流通通道、第二换热介质流通通道相连通；
11、所述换热介质入口与所述第一换热介质流通通道的顶端相连通。
12、进一步优选为：所述加强筋结构包括若干个倾斜筋条和若干个横向筋条；
13、所述横向筋条与所述倾斜筋条一一对应，且所述横向筋条的一端固定在所述倾斜筋条的上部，所述横向筋条的另一端固定在所述预燃室壳体的内壁上并处于所述集气结构的内侧；
14、所述倾斜筋条的底端通过竖向筋条固定在所述涡轮静子叶片的端部。
15、进一步优选为：所述加强筋段通道包括第三换热介质流通通道和第四换热介质流通通道；
16、所述第三换热介质流通通道处于所述倾斜筋条和所述竖向筋条内，所述第三换热介质流通通道的底端与所述第二换热介质流通通道的另一端相连通；
17、所述第四换热介质流通通道处于所述横向筋条内，所述第四换热介质流通通道的一端与所述第三换热介质流通通道的顶端相连通，且所述第四换热介质流通通道的另一端与所述集气结构相连通。
18、进一步优选为：所述第一换热介质流通通道为螺旋管式流道。
19、进一步优选为：全部的所述倾斜筋条的顶端一体成型为一个整体。
20、进一步优选为：若干个所述横向筋条的俯视结构呈y字形、十字形、大字形或米字形。
21、进一步优选为：所述集气结构为径向设置在所述预燃室壳体外壁上的环形凸起，所述环形凸起内设置有环形集气腔；
22、所述第四换热介质流通通道的端部与所述环形集气腔相连通；
23、所述换热介质出口与所述环形集气腔相连通，且所述换热介质出口用于换热介质升温后流出。
24、进一步优选为：所述换热介质入口的换热介质为液态氧、液态氮、甲烷或氦气。
25、进一步优选为：所述预燃室壳体的顶端设置有燃气入口，所述预燃室壳体的底端设置有燃气出口；
26、所述涡轮静子叶片处于所述燃气出口内。
27、进一步优选为：所述换热介质入口位置设置有用于调节进入流量的汽蚀管。
28、进一步优选为：所述换热介质出口位置设置有用于调节增压介质压力的节流圈。
29、第二方面，本专利技术提供一种火箭发动机，所述火箭发动机包括上述的与预燃室集成一体化设计的换热器。
30、第三方面，本专利技术还提供一种火箭，所述火箭包括上述的火箭发动机。
31、上述技术方案具有如下有益技术效果：
32、1.本专利技术的结构设置合理，其预燃室壳体、涡轮静子叶片、集气结构和加强筋结构为一体成型，可以降低加工难度及加工工序，从而降低了加工成本，缩短了加工周期，而且规避了传统加工中铣槽、钎焊、焊接集气腔环带等工序，而且一体化设计，提高结构利用率，有效降低发动机结构重量，可以满足火箭增压需求，提高了使用平稳性和可靠性；
33、2.在预燃室壳体的外壁上部设置有换热介质入口，集气结构的外壁上设置有换热介质出口；预燃室壳体的侧壁、涡轮静子叶片和加强筋结构内设置有相连通的换热介质流通通道，通过上述结构，有利于提高换热效率及稳定性，并且相对传统独立设置换热器组件的液体火箭发动机而言，也有利于减少零组件的数量，从而提高了发动机的固有可靠性；
34、3.加强筋结构包括若干个倾斜筋条和若干个横向筋条，不但可以实现加强连接的目的，从而提高整体结构的平稳性和可靠性，并且也方便设置相连通的换热介质流通通道，保证换热的有效性和持续稳定性；
35、4.换热介质流通通道包括第一换热介质流通通道、第二换热介质流通通道、第三换热介质流通通道和第四换热介质流通通道，并且第二换热介质流通通道处于涡轮静子叶片内，第三换热介质流通通道处于所述倾斜筋条和所述竖向筋条内，第四换热介质流通通道处于所述横向筋条内，上述结构是液体火箭发动机涡轮静子叶片中设置换热冷却通道的首次应用，可以有效降低发动机工作过程中的涡轮静子叶片的温度，降低涡轮静子叶片原材料的耐温需求，提高了涡轮静子叶片的工作可靠性和有效性；
36、5.第一换热介质流通通道为螺旋管式流道，可以提高换热的接触面积，提高换热的有效性和可靠性，提高换热的效率；
37、6.横向筋条的俯视结构呈y字形、十字形、大字形或米字形，通过上述结构，可以增加换热的接触面积，提高换热的有效性和平稳可靠性；
38、7.集气结构为环形凸起，环形凸起内设置有环形集气腔，有利于减少焊接集合器环带工序，提高了加工效率，同时也可以提高换热的有效性；
39、8.预燃室壳体的外壁底部一体成型有带孔安装支耳，方便整体结构安装固定使用，降低了装配的难度，提高了装配使用的平稳性和可靠性；
40、9.换热介质入口位本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种与预燃室集成一体化设计的换热器，包括预燃室壳体（1），所述预燃室壳体（1）的内壁一体成型有若干个涡轮静子叶片（2），其特征在于：所述预燃室壳体（1）的外壁上一体成型有集气结构（3）；
2.根据权利要求1所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：所述换热介质流通通道（7）包括第一换热介质流通通道（71）、第二换热介质流通通道（72）和加强筋段通道；
3.根据权利要求2所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：所述加强筋结构（4）包括若干个倾斜筋条（41）和若干个横向筋条（42）；
4.根据权利要求3所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：所述加强筋段通道包括第三换热介质流通通道（73）和第四换热介质流通通道（74）；
5.根据权利要求4所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：所述第一换热介质流通通道（71）为螺旋管式流道。
6.根据权利要求3所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：全部的所述倾斜筋条（41）的顶端一体成型为一个整体。
7.
8.根据权利要求4所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：所述集气结构（3）为径向设置在所述预燃室壳体（1）外壁上的环形凸起（31），所述环形凸起（31）内设置有环形集气腔（32）；
9.根据权利要求1所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：所述预燃室壳体（1）的顶端设置有燃气入口（9），所述预燃室壳体（1）的底端设置有燃气出口（10）；
10.根据权利要求1所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：所述换热介质入口（5）位置设置有用于调节进入流量的汽蚀管；和/或，所述换热介质出口（6）位置设置有用于调节增压介质压力的节流圈。
11.一种火箭发动机，其特征在于：所述火箭发动机包括权利要求1-10中任一项所述的与预燃室集成一体化设计的换热器。
12.一种火箭，其特征在于：所述火箭包括权利要求11所述的火箭发动机。
...【技术特征摘要】
1.一种与预燃室集成一体化设计的换热器，包括预燃室壳体（1），所述预燃室壳体（1）的内壁一体成型有若干个涡轮静子叶片（2），其特征在于：所述预燃室壳体（1）的外壁上一体成型有集气结构（3）；
2.根据权利要求1所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：所述换热介质流通通道（7）包括第一换热介质流通通道（71）、第二换热介质流通通道（72）和加强筋段通道；
3.根据权利要求2所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：所述加强筋结构（4）包括若干个倾斜筋条（41）和若干个横向筋条（42）；
4.根据权利要求3所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：所述加强筋段通道包括第三换热介质流通通道（73）和第四换热介质流通通道（74）；
5.根据权利要求4所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：所述第一换热介质流通通道（71）为螺旋管式流道。
6.根据权利要求3所述的一种与预燃室集成一体化设计的换热器，其特征在于：全部的所述倾斜筋条（41）的顶端一体成型为一个整体。
...【专利技术属性】
技术研发人员：龙春伟，张承志，魏阳国，张炳凤，李树琪，宋金帅，王萍，秦豫东，郭亮亮，秦源，种凯楠，张全全，闫静锴，宋会玲，
申请(专利权)人：北京天兵科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。