CN106425339B - 一种大口径低温过滤器及制作方法 - Google Patents

一种大口径低温过滤器及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大口径低温过滤器及制作方法，过滤器芯通过紧固连接件夹持在前直管段与后直管段之间；骨架的前部为去顶空心锥形结构，大端靠近前直管；骨架的后部为空心球缺状，球缺的底部与骨架的前部的小端连接；骨架的前部由多根具有间隙的经向肋条和多根具有间隙的纬向肋条形成，多根经向肋条和多根纬向肋条所形成的过滤孔的面积均相同，且经向肋条关于骨架前部的纵截面对称设置，流阻小，密封性好，能够满足低温、低流阻、大口径的试车台氧化剂供应系统的需求。本发明大口径低温过滤器的制作方法，采用板材卷焊方式加工成锥形，最后依据锥形壳体上的划线采用线切割加工开孔，具有经济、快速、可靠的优点。

Description

一种大口径低温过滤器及制作方法
技术领域
本发明涉及一种过滤器及制作方法。
背景技术
XX发动机燃气发生器-涡轮泵联试试验液氧供应流量大，液体火箭发动机试车台采用DN600管道进行液氧供应。为防止液氧中夹杂的多余物进入发动机，影响发动机正常工作，要求试车台氧化剂供应系统中设置过滤器，且过滤器应流阻较小。为此，需设计一种应用于低温系统的大口径过滤器。
现有的过滤器一般为Y型过滤器、T型过滤器和篮式过滤器。这两类过滤器介质流过时均会发生介质流向变化，导致流阻较大；另外，上述两种过滤器需要专门制作过滤器壳体，应用于系统中需要一定的安装空间(过滤器壳体长度)。
发明内容
为满足低温、低流阻、大口径试车台氧化剂供应系统的需求，本发明提供一种大口径低温过滤器及制作方法。
本发明的技术解决方案如下：
本发明提供一种大口径低温过滤器，包括前直管段1、后直管段2、过滤器芯3及紧固连接件4，其特殊之处在于：
所述过滤器芯3通过所述紧固连接件4夹持在前直管段1与后直管段2之间；
所述过滤器芯3包括支座31、骨架32、滤网和压紧头，所述骨架32分为前后两部分，骨架的前部321为去顶空心锥形结构，大端靠近前直管段；所述骨架的后部322为空心球缺状，球缺的底部与骨架的前部的小端连接；
所述骨架的前部321由多根具有间隙的经向肋条323和多根具有间隙的纬向肋条324形成，多根经向肋条和多根纬向肋条所形成的过滤孔的面积均相同，且经向肋条关于骨架前部的纵截面对称设置；
所述骨架的后部322也由多根具有间隙的经向肋条323和多根具有间隙的纬向肋条324形成，且经向肋条关于骨架前部的纵截面对称设置；
所述滤网紧贴骨架的内壁焊接；
所述压紧头设置在骨架球缺的顶部用于压紧滤网并对滤网封口；
所述支座31设置在骨架前部的前端的外侧；
所述支座31包括环形主体311及设置在环形主体311相对两侧的环形凸台312，所述骨架的前部端面与环形主体焊接；
所述前直管段1、后直管段2与支座31靠近的一端均设置有法兰11，所述法兰11与支座靠近的一侧设置有与支座上的环形凸台配合的环形凹槽12；
所述法兰的另一侧设置有定位面13；
所述紧固连接件4包括等长双头螺柱、六角头螺母及平垫片；所述紧固连接件通过加紧前直管段的法兰、后直管段的法兰另一侧的定位面从而将过滤器芯紧固。
上述滤网与骨架内壁之间以多点密集点焊方式连接，点焊点均布在骨架经向和纬向肋条上。
为增加过滤器骨架刚度，上述多根经向肋条中有四根经向肋条的宽度比其余经向肋条宽，较宽的四根经向肋条沿骨架周向均布；
所述多根纬向肋条中靠近骨架中部的一根纬向肋条的宽度比其余纬向肋条宽。
再进一步的，本发明的支座与后直管段前端面配合直面具有缝隙，为避免该间隙夹气，所述支座的环形主体上设置有连通骨架内液体流路与间隙之间的多个小孔，多个小孔沿圆周均布。
再进一步的，为提高过滤器的密封性，本发明的环形主体311一侧的环形凸台与前直管段设置的法兰之间设置有密封垫，环形主体311另一侧的环形凸台与后直管段设置的法兰之间也设置有密封垫，过滤器支座环形凸台两侧有60°的密封水线。
上述的内置式大口径低温过滤器的制作方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)过滤器骨架的制作
1.1)先将板材按照设计图纸裁剪成扇形，再按照设计图纸在扇形板材上划出经线和纬线，经线关于扇形板材中心轴完全对称，经线和纬线所形成的多个小块面积相同，然后卷焊成锥形，最后依据锥形壳体上的划线采用线切割加工开孔；
1.2)按照图纸裁剪球形封头并加工出空心球缺，再按照图纸在球缺上划线，最后球缺上的划线采用线切割开孔；
1.3)焊接骨架的前部与后部；
2)将过滤器骨架与支座焊接；
3)依据过滤器骨架内壁面形式裁剪出滤网；
4)将滤网固定在过滤器内壁面上；
5)滤网与过滤器骨架之间，沿过滤器骨架经向肋条和纬向肋条堆积若干焊点，将滤网与过滤器骨架采用多点密集点焊方式连接起来。
6)压紧头由骨架球缺内部小孔插入，将上述滤网圆形空缺的边缘压住，之后从骨架球缺的外部将压紧头和骨架球缺焊接连接。
本发明与现有技术相比，优点是：
本发明的大口径低温过滤器可以以泵前管道为前直管段和后直管段，夹持在泵前管道的两片法兰之间，节省空间，且安装与系统中，流阻小，密封性好，能够满足低温、低流阻、大口径的试车台氧化剂供应系统的需求。此外，本发明的过滤器骨架采用对称结构可以使骨架在低温环境下变形时均匀对称。本发明的过滤器支座环形主体上设置有多个小孔，可有效避免支座与后直管段前端面配合直面缝隙夹气问题，保障发动机可靠工作。
本发明大口径低温过滤器的制作方法，采用板材卷焊方式加工成锥形，最后依据锥形壳体上的划线采用线切割加工开孔，具有经济、快速、可靠的优点。
附图说明
图1为过滤器结构图；
图2为滤芯结构图；
图3为图2A处的放大图；
图4为图2B处的放大图。
其中附图标记为：1-前直管段、11-法兰、12-环形凹槽、13-定位面、2-后直管段、3-过滤器芯、31-支座、311-环形主体、312-环形凸台、313-小孔、314-密封水线、32-骨架、321-骨架的前部、322-骨架的后部、323-经向肋条、324-纬向肋条、4-紧固连接件、5-压紧头、6-滤网。
具体实施方式
本发明过滤器采用内置式结构，主要由前直管段1、后直管段2、过滤器芯3和紧固连接件4组成，其中，过滤器芯3为该过滤器的核心部件，主要由支座31、骨架32、滤网和压紧头组成。过滤器结构形式见图1-4所示。
前直管段1、后直管段2由标准法兰与不锈钢管道焊接而成。安装时过滤器芯3夹持在前后直管段之间，过滤器芯与前直管段、后直管段之间采用平面密封。
(1)过滤器芯
过滤器芯由支座31、骨架32、压紧头5和滤网组成。骨架分为前后两部分，骨架的前部321为去顶空心锥形结构，大端靠近前直管段；骨架的后部322为空心球缺状，球缺的底部与骨架的前部的小端连接；滤网紧贴骨架的内壁焊接；压紧头设置在骨架球缺的顶部用于压紧滤网并对滤网封口；支座31设置在骨架前部的前端的外侧；支座包括环形主体311及设置在环形主体相对两侧的环形凸台312，骨架的前部端面与环形主体焊接；前直管段、后直管段与支座靠近的一端均设置有法兰11，法兰11与支座靠近的一侧设置有与支座上的环形凸台配合的环形凹槽12；法兰11的另一侧设置有定位面13；紧固连接件包括等长双头螺柱、六角头螺母及平垫片；紧固连接件通过加紧前直管段的法兰、后直管段的法兰另一侧的定位面从而将过滤器芯密封，支座、锥型骨架和球型骨架之间采用焊接方式连接，压紧头用于压紧滤网，防止滤网脱落，安装后压紧头与球形骨架焊接。
(2)完全对称式过滤器骨架结构及加工
骨架的前部由多根具有间隙的经向肋条323和多根具有间隙的纬向肋条324形成，多根经向肋条和多根纬向肋条所形成的过滤孔的面积均相同，且经向肋条关于骨架前部的纵截面对称设置。
由于过滤器口径大，所需过滤器骨架较大，采用板材卷焊方式加工最为经济。设计的过滤器锥形骨架采用完全对称式结构，先将板材按照设计图纸裁剪成扇形，再按照设计图纸再扇形板材上划线，然后卷焊成锥形，最后依据锥形壳体上的划线采用线切割加工开孔。锥形骨架经向和纬向布置均遵循对称原则，经向对称位置设置4根较宽的肋条(其中一根为焊接位置)，纬向设置一根较宽的肋条用于加强过滤器骨架刚度。
(3)内圈冷却通道
过滤器支座与前直管段、后直管段连接部位会产生宽度约为3mm的缝隙，充满液氧时该部位易发生夹气现象，为解决夹气现象，本发明在过滤器支座内部设计了12个沿圆周分布的小孔，预冷过程中液氧可通过冷却小孔进入3mm缝隙，形成液氧冷却通道，同时提升过滤器的冷却效果。
(4)过滤器与滤网之间采用多点密集点焊方式连接
过滤器骨架加工完成之后，需要依据过滤器骨架内壁面形式裁剪出滤网，然后将滤网固定在过滤器内壁面上。本发明当中滤网与过滤器骨架之间采用多点密集点焊方式连接，沿过滤器骨架经向肋条和纬向肋条堆积若干焊点，将滤网与过滤器骨架连接起来。
滤网铺在骨架内壁上时，在骨架球缺的顶端便形成一个圆形空缺。压紧头由骨架球缺内部小孔插入，将上述滤网圆形空缺的边缘压住，之后从骨架球缺的外部将压紧头和骨架球缺焊接连接，这样便将滤网与骨架完整连接在一起，避免了在流体作用下滤网脱落的现象。

Claims (5)

1.一种大口径低温过滤器，包括前直管段(1)、后直管段(2)、过滤器芯(3)及紧固连接件(4)，其特征在于：
所述过滤器芯(3)通过所述紧固连接件(4)夹持在前直管段(1)与后直管段(2)之间；
所述过滤器芯(3)包括支座(31)、骨架(32)、滤网(6)和压紧头(5)，所述骨架(32)分为前后两部分，骨架的前部(321)为去顶空心锥形结构，大端靠近前直管段；所述骨架的后部(322)为空心球缺状，球缺的底部与骨架的前部的小端连接；
所述骨架的前部(321)由多根具有间隙的经向肋条(323)和多根具有间隙的纬向肋条(324)形成，多根经向肋条和多根纬向肋条所形成的过滤孔的面积均相同，且经向肋条关于骨架前部的纵截面对称设置；
所述骨架的后部(322)也由多根具有间隙的经向肋条(323)和多根具有间隙的纬向肋条(324)形成，且经向肋条关于骨架前部的纵截面对称设置；
所述滤网紧贴骨架的内壁焊接；
所述压紧头设置在骨架球缺的顶部用于压紧滤网并对滤网封口；
所述支座(31)设置在骨架的前部的前端的外侧；
所述支座(31)包括环形主体(311)及设置在环形主体(311)相对两侧的环形凸台(312)，所述骨架的前部端面与环形主体焊接；
所述前直管段(1)、后直管段(2)与支座(31)靠近的一端均设置有法兰(11)，所述法兰(11)与支座靠近的一侧设置有与支座上的环形凸台配合的环形凹槽(12)；
所述法兰的另一侧设置有定位面(13)；
所述紧固连接件(4)包括等长双头螺柱、六角头螺母及平垫片；所述紧固连接件通过加紧前直管段的法兰、后直管段的法兰另一侧定位面从而将过滤器芯紧固；
所述支座与后直管段前端面配合直面具有缝隙，为避免该间隙夹气，所述支座的环形主体上设置有连通骨架内液体流路与间隙之间的多个小孔，多个小孔沿圆周均布。
2.根据权利要求1所述的大口径低温过滤器，其特征在于：
所述滤网与骨架内壁之间以多点密集点焊方式连接，点焊点均布在骨架经向和纬向肋条上。
3.根据权利要求1所述的大口径低温过滤器，其特征在于：
所述多根经向肋条中有四根经向肋条的宽度比其余经向肋条宽，较宽的四根经向肋条沿骨架周向均布；
所述多根纬向肋条中靠近骨架中部的一根纬向肋条的宽度比其余纬向肋条宽。
4.根据权利要求1所述的大口径低温过滤器，其特征在于：
所述环形主体(311)一侧的环形凸台与前直管段设置的法兰之间设置有密封垫，环形主体(311)另一侧的环形凸台与后直管段设置的法兰之间也设置有密封垫，所述过滤器支座环形凸台两侧有60°的密封水线(314)。
5.权利要求1或2或3或4所述的大口径低温过滤器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)过滤器骨架的制作
1.1)先将板材按照设计图纸裁剪成扇形，再按照设计图纸在扇形板材上划出经线和纬线，经线关于扇形板材中心轴完全对称，经线和纬线所形成的多个小块面积相同，然后卷焊成锥形，最后依据锥形壳体上的划线采用线切割加工开孔；
1.2)按照图纸裁剪球形封头并加工出空心球缺，再按照图纸在球缺上划线，最后球缺上的划线采用线切割开孔；
1.3)焊接骨架的前部与后部；
2)将过滤器骨架与支座焊接；
3)依据过滤器骨架内壁面形式裁剪出滤网；
4)将滤网固定在过滤器内壁面上；
5)滤网与过滤器骨架之间，沿过滤器骨架经向肋条和纬向肋条堆积若干焊点，将滤网与过滤器骨架采用多点密集点焊方式连接起来；
6)压紧头由骨架球缺内部小孔插入，将上述滤网圆形空缺的边缘压住，之后从骨架球缺的外部将压紧头和骨架球缺焊接连接。
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