CN112576411B - 一种液体火箭发动机排放吹除处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液体火箭发动机排放吹除处理装置及方法，本发明提供的装置包括接管嘴、排放吹除连接工装、回收吹除系统；推进剂排放吹除前接管嘴通过密封塞、堵头密封，第一外套螺母紧固；推进剂排放吹除中，先将堵头卸出，再连接排放吹除连接工装、回收吹除系统，使用中心杆将密封塞旋出，通过两位三通阀将接管嘴分别与回收储罐、吹除气瓶相连。推进剂排放吹除后，使用中心杆将密封塞旋入接管嘴，拆卸第一外套螺母、吹除排放工装及回收吹除系统，安装堵头与第一外套螺母。使用本发明提供的装置及方法可将推进剂完全密封在封闭管路中，解决了液体火箭发动机在试车后对内腔剩余有毒推进剂排放吹除过程中难以安全处理的问题。

Description

一种液体火箭发动机排放吹除处理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种火箭发动机的排放吹除装置及其使用方法，具体涉及一种液体火箭发动机排放吹除处理装置及其排放吹除处理方法。

背景技术

液体火箭使用四氧化二氮/偏二甲肼作为推进剂，有毒且具有腐蚀性，常温液体火箭在试车完成后，发动机内腔中有残余的推进剂，需要将残余的推进剂泄出，对发动机进行吹除。一般通过拆除安装在发动机上的传感器进行残余推进剂泄出，拆除过程中推进剂就开始泄漏，泄出过程有毒推进剂会在在操作人员周围喷洒、挥发，即使操作人员进行严格防护，也很容易发生危险。

因此，在液体火箭发动机试车后排放吹除推进剂的过程中，如何确保推进剂在排放吹除过程中不发生外泄，保证操作人员人身安全，是液体火箭发动机试车后排放吹除推进剂的一项技术难题。

发明的内容

本发明的目的是解决液体火箭发动机在试车后对内腔剩余有毒推进剂排放吹除过程中，存在难以安全处理，容易对操作人员的健康安全产生危害的问题，而提供一种液体火箭发动机排放吹除处理装置及方法。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案如下：

一种液体火箭发动机排放吹除处理装置，其特征之处在于：包括接管嘴、排放吹除连接工装、回收吹除系统；

所述接管嘴固定在发动机壳体上需要排放吹除的位置；接管嘴内安装有密封塞与堵头；密封塞的前端部与接管嘴内壁通过螺纹连接，其后端部设有接口；接管嘴的外端口安装有堵头，堵头位于密封塞的外部；接管嘴的外端部通过螺纹连接第一外套螺母；第一外套螺母与堵头之间设有挡圈；

所述排放吹除连接工装包括手柄、中心杆、螺盖和三通；中心杆固定在手柄的中心位置，中心杆通过螺盖上的通孔穿过三通，其端部设有可与密封塞后端部所述接口配合的接头，该接头可插入所述接口中；所述三通的第一三通接口可通过所述第一外套螺母及挡圈与接管嘴相连；第二三通接口与螺盖通过螺纹相连；第三三通接口上设置有地面接管嘴；

所述回收吹除系统包括地面管路、吹除气瓶、回收储罐；地面接管嘴用于与地面管路通过第二外套螺母连接；地面管路分为两路，分别与回收储罐和吹除气瓶相连，回收储罐和吹除气瓶通过两位三通阀隔离。

进一步地，所述密封塞由两个半径不同的圆柱构成，所述后端部的半径大于所述前端部，后端部套设胶圈、F4挡圈；密封塞上设有安装胶圈、F4挡圈的凹槽；堵头与接管嘴通过胶圈密封。提高接管嘴的密封效果，确保在试验过程中推进剂不外泄。

进一步地，密封塞上的胶圈、F4挡圈共有两组。接管嘴内安装有三个胶圈，实现3道密封，且3道密封互为冗余，安全系数高。

进一步地，所述密封塞端头设有十字槽，所述接口设置在十字槽底部的中间位置。所述中心杆前端的接头与密封塞后端部接口通过螺纹连接，所述接口的螺纹方向与密封塞前端部的螺纹方向相反。排放吹除后，拆卸回收吹除系统、第一外套螺母以及排放吹除连接工装，设置十字槽可使用螺丝刀拧紧密封塞，密封塞与接管嘴密封效果更好，可承受的压力高；密封塞后端部接口与密封塞前端部设有螺纹，且螺纹方向相反，有利于固定密封塞，以及转动手柄旋入、旋出密封塞。

进一步地，所述第一三通接口与接管嘴连接时，通过胶圈密封，第二三通接口与螺盖之间设有F4垫；中心杆与螺盖通过胶圈密封。

进一步地，接管嘴按照推进剂流向依次设置接口管段、平直管段、扩张管段，接口管段设置有内螺纹，接口管段、平直管段、扩张管段内径依次增大；接口管段、平直管段内径不变，扩张管段的上部与下部由内径不变的管段组成，且上部管径大于下部管径，中部管径由下部管径逐渐增大至上部管径。

进一步地，密封塞占据接管嘴的接口管段与平直管段；所述堵头放置在接管嘴的扩张管段，且堵头延伸至接管嘴外，堵头的下端与扩张管段相匹配，堵头的下端与上端上下对称；所述第一三通接口的外壁与扩张管段相匹配。接管嘴分为三段且内径不一，有利于固定密封塞、堵头、第一三通接口的位置。

一种液体火箭发动机排放吹除处理方法，其特殊之处在于，具体步骤如下：

步骤1：密封接管嘴

1.1)试车前，将密封塞安装进接管嘴中；

1.2)安装堵头，并在堵头上套设挡圈，使用第一外套螺母压紧固定堵头

步骤2：试车过程中，通过密封塞、堵头密封，第一外套螺母、挡圈紧固，确保发动机内腔推进剂不会泄漏；

步骤3：排放吹除

3.1)拆除第一外套螺母、堵头、挡圈，安装排放吹除连接工装；

3.2)在第一三通接口上套设挡圈，第一三通接口与接管嘴连接；再使用第一外套螺母紧固第一三通接口与接管嘴；

3.3)将第二三通接口与螺盖通过螺纹连接；中心杆伸入螺盖顶部通孔；

3.4)将第三三通接口上的地面接管嘴与地面管路通过第二外套螺母连接；

3.5)控制两位三通阀将吹除气瓶隔离，排放吹除连接工装与回收储罐连通；

3.6)操作手柄将密封塞旋出，密封塞上端紧贴螺盖，发动机内腔剩余推进剂流入接管嘴，依次通过第一三通接口、第三三通接口、地面接管嘴、地面管路，最终流入回收储罐；

3.7)排放完成后，控制两位三通阀将回收储罐隔离，排放吹除连接工装与吹除气瓶相通，对发动机内腔进行吹除；吹除气瓶中气体依次通过地面管路、地面接管嘴、第三三通接口、第一三通接口、接管嘴，最终对发动机进行吹除；

步骤4：再次密封接管嘴

推进剂排放、吹除后，操作手柄将密封塞旋入接管嘴中，拆卸回收吹除系统、第一外套螺母以及排放吹除连接工装，在密封塞上安装堵头，堵头上套设挡圈，第一外套螺母紧固堵头。

本发明的有益效果是：

1.操作过程中会始终将有毒推进剂封闭在管路内，避免外泄，不会与人员直接接触，安全可靠。本发明提供的接管嘴焊接在液体火箭发动机上，在排放吹除前后通过密封塞、堵头确保推进剂不会发生泄漏；在排放吹除中，安装排放吹除连接工装与回收吹除系统，操作手柄将密封塞旋出，对发动机内腔的推进剂进行排放吹除。操作过程中推进剂始终在封闭的系统内，无法发生泄漏，保障操作人员的安全。

2.液体火箭发动机排放吹除处理装置结构小巧紧凑，操作简单，能够多次重复使用，非金属密封件容易更换，维护方便。使用本发明进行排放吹除时，拆除堵头，连接排放吹除连接工装与回收吹除系统，控制两位三通阀将吹除气瓶隔离，操作手柄将密封塞旋出，发动机内的推进剂依靠重力流入回收储罐；排放完成后，控制两位三通阀将回收储罐隔离，排放吹除连接工装与吹除气瓶相通，对发动机内腔进行吹除；最后操作手柄将密封塞旋入接管嘴中，拆卸排放吹除连接工装与回收吹除系统，安装堵头、第一外套螺母等。在此操作过程中仅仅通过连接、旋入、旋出、控制阀门，就可将发动机内推进剂排放、吹除，并且排放吹除连接工装、回收吹除系统可重复使用；另外，F4挡圈、F4垫、胶圈使用非金属材料制成，容易更换。

3.本发明处理装置试车过程中承压能力高。且本发明提供的液体火箭排放吹除处理装置在接管嘴中安装有3个胶圈，实现3道密封，密封效果好；另外，此装置中还安装F4垫、F4挡圈、挡圈，起到轴向固定作用，提高了液体火箭排放吹除处理装置的安全系数、与承受压力；再者，在密封塞的上方安装堵头、第一外套螺母，提高了其承压能力与安全系数。

附图说明

图1是本发明实施例在试车前及试车过程中接管嘴、密封塞及堵头的安装结构示意图；

图2是本发明实施例在试车后，拆除堵头后的接管嘴与密封塞的安装结构示意图；

图3是本发明实施例在试车后，接管嘴、安装吹除排放连接工装及回收吹除系统的安装结构示意图；

图4是本发明实施例在试车后的排放过程结构示意图；

图5是本发明实施例在试车后的吹除过程结构示意图；

附图标记如下：

1-发动机壳体，2-接管嘴，21-接口管段，22-平直管段，23-扩张管段，3-胶圈，4-第一外套螺母，5-挡圈，6-堵头，7-密封塞，8-F4挡圈，9-排放吹除连接工装，91-三通，911-第一三通接口，912-第二三通接口，913-第三三通接口，92-螺盖，93-手柄，94-中心杆，10-地面接管嘴，11-地面管路，12-吹除气瓶，13-两位三通阀，14-回收储罐，15-第二外套螺母，16-F4垫。

具体实施方式

下面将结合附图对发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供一种液体火箭发动机排放吹除装置，包括接管嘴2、排放吹除工装9、回收吹除系统。

如图1所述，接管嘴2固定在发动机壳体1上需要排放吹除的位置，接管嘴2内安装有密封塞7，密封塞7的前端部与接管嘴2内壁通过螺纹连接，其后端部设有接口；由于接管嘴2的管径大小不一，密封塞7由两个半径不同的圆柱构成，所述后端部半径大于所述前端部，密封塞7占据接管嘴2的接口管段21与平直管段22，密封塞7的前端部与接口管段21通过螺纹连接。两段管径大小不一，有利于固定接管嘴的位置。另外，为了提高接管嘴2的密封效果，确保在试验过程中推进剂不外泄。接管嘴2的扩张管段23安装有堵头6，且堵头6延伸至接管嘴2外，堵头6位于密封塞7的外部；接管嘴2的外端部通过螺纹连接第一外套螺母4；第一外套螺母4与堵头6之间设有挡圈5；此外，密封塞7上设有安装胶圈3、F4挡圈8的凹槽，堵头6与接管嘴2通过胶圈3密封。接管嘴2内安装有三个胶圈3，实现3道密封，且3道密封互为冗余，安全系数高，F4挡圈8、挡圈5起到轴向固定作用。

如图2所述，试车后准备将推进剂排放吹除，拆卸第一外套螺母4，取出堵头6及堵头6上的胶圈3、挡圈5，此时发动机内腔已经没有压力，密封塞7确保发动机内腔推进剂不会流出。

如图3所述，试车后，安装排放吹除连接工装9与回收吹除系统。排放吹除连接工装9包括手柄93、中心杆94、螺盖92和三通91。

中心杆94固定在手柄93的中心位置，中心杆94通过螺盖92上的通孔穿过三通91。中心杆94前端的接头与密封塞7后端部接口通过螺纹连接，所述接口的螺纹方向与密封塞7前端部的螺纹方向相反。中心杆94与螺盖92通过胶圈3密封。在排放吹除后，用中心杆94去拧密封塞的过程中，密封塞7拧紧的过程就是中心杆94松动的过程，会出现密封塞7未完全拧紧，中心杆94就从密封塞7后端部的接口旋出，由于密封塞密封塞7占据接管嘴2的接口管段21与平直管段22，但并未完全占据平直管段22，因此，不影响堵头6的安装。也可通过密封7上的十字槽将密封塞7拧紧，再安装堵头。

第一三通接口911可通过所述第一外套螺母4及挡圈5与接管嘴2相连，第一三通接口911与接管嘴2通过胶圈3密封。第二三通接口912与螺盖92之间设有F4垫16，第二三通接口912与螺盖92通过螺纹相连。第三三通接口913与地面接管嘴10一体化；回收吹除系统包括地面管路11、吹除气瓶12、回收储罐14；地面接管嘴10与地面管路11通过第二外套螺母15连接；地面管路11分为两路，分别与回收储罐14和吹除气瓶12相连，回收储罐14和吹除气瓶12通过两位三通阀13隔离。通过安装排放吹除工装9与回收吹除系统使有毒推进剂封闭在管路中，避免外泄，不会与人员直接接触，安全可靠。

如图4、图5所示，手柄93将密封塞7从接管嘴2旋出至与螺盖92紧贴，排放吹除连接工装9中设置手柄93与中心杆94，使密封塞7在封闭的管路中旋入、旋出，操作简单，且操作人员不会直接接触推进剂，保障操作人员的安全。

本发明提供液体火箭发动机排放吹除处理方法，包括如下步骤：

步骤1：密封接管嘴(2)

1.1)试车前，将胶圈3、F4挡圈8套在密封塞7的凹槽上，密封塞7通过导向工装安装进接管嘴2中，使用螺丝刀通过密封塞7端头的十字槽将密封塞7拧紧。

1.2)在堵头6上套设胶圈3，将堵头6安装进接管嘴2中，并在堵头6上挡圈5，使用第一外套螺母4压紧固定堵头6。

步骤2：试车过程中，如图1所示，通过密封塞7、堵头6及胶圈3密封，F4挡圈8、第一外套螺母4及挡圈5紧固，确保发动机内腔推进剂不会泄漏。

步骤3：排放吹除

3.1)拆除第一外套螺母4、堵头6及堵头6上的胶圈3挡圈5，如图2所示，再安装排放吹除连接工装9。

3.2)如图3所示，第一三通接口911上套设胶圈3与挡圈5，第一三通接口911与接管嘴2连接，第一三通接口911与接管嘴2通过胶圈3密封；再使用第一外套螺母4紧固第一三通接口911与接管嘴2，第一外套螺母4与第一三通接口911通过挡圈5固定。

3.3)在第二三通接口912上套设F4垫16，在螺盖92内放置胶圈3，第二三通接口912与螺盖92通过螺纹连接；中心杆94伸入螺盖92顶部通孔，与螺盖92通过胶圈3密封。

3.4)将第三三通接口913上的地面接管嘴10与地面管路11通过第二外套螺母15连接。

3.5)如图4所示，控制两位三通阀13将吹除气瓶12隔离，排放吹除连接工装9与回收储罐14连通。

3.6)操作手柄93将密封塞7旋出，密封塞7上端紧贴螺盖92，发动机内腔剩余推进剂流入接管嘴2，依次通过第一三通接口911、第三三通接口913、地面接管嘴10、地面管路11，最终流入回收储罐14；

3.7)排放完成后，如图5所示，控制两位三通阀13将回收储罐14隔离，排放吹除连接工装9与吹除气瓶12相通，对发动机内腔进行吹除；吹除气瓶12中气体依次通过地面管路11、地面接管嘴10、第三三通接口913、第一三通接口911、接管嘴2，最终对发动机进行吹除；

步骤4：再次密封接管嘴

推进剂排放、吹除后，操作手柄93将密封塞7旋入接管嘴2中，拆卸、第一外套螺母4、排放吹除连接工装9以及回收吹除系统；使用螺丝刀拧紧密封塞7，再安装胶圈3、堵头6、挡圈5，并使用第一外套螺母4紧固堵头6。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、同等替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种液体火箭发动机排放吹除处理装置，其特征在于：包括接管嘴(2)、排放吹除连接工装(9)、回收吹除系统；

所述接管嘴(2)固定在发动机壳体(1)上需要排放吹除的位置；接管嘴(2)内安装有密封塞(7)与堵头(6)；密封塞(7)的前端部与接管嘴(2)内壁通过螺纹连接，其后端部设有接口；接管嘴(2)的外端口安装有堵头(6)，堵头(6)位于密封塞(7)的外部；接管嘴(2)的外端部通过螺纹连接第一外套螺母(4)；第一外套螺母(4)与堵头(6)之间设有挡圈(5)；

所述排放吹除连接工装(9)包括手柄(93)、中心杆(94)、螺盖(92)和三通(91)；中心杆(94)固定在手柄(93)的中心位置，中心杆(94)通过螺盖(92)上的通孔穿过三通(91)，其端部设有可与密封塞(7)后端部所述接口配合的接头，该接头可插入所述接口中；所述三通(91)的第一三通接口(911)可通过所述第一外套螺母(4)及挡圈(5)与接管嘴(2)相连；第二三通接口(912)与螺盖(92)通过螺纹相连；第三三通接口(913)上设置有地面接管嘴(10)；

所述回收吹除系统包括地面管路(11)、吹除气瓶(12)、回收储罐(14)；地面接管嘴(10)用于与地面管路(11)通过第二外套螺母(15)连接；地面管路(11)分为两路，分别与回收储罐(14)和吹除气瓶(12)相连，回收储罐(14)和吹除气瓶(12)通过两位三通阀(13)隔离。

2.根据权利要求1所述的液体火箭发动机排放吹除处理装置，其特征在于：所述密封塞(7)由两个半径不同的圆柱构成，所述后端部的半径大于所述前端部，后端部套设胶圈(3)、F4挡圈(8)；密封塞(7)上设有安装胶圈(3)、F4挡圈(8)的凹槽；堵头(6)与接管嘴(2)通过胶圈(3)密封。

3.根据权利要求2所述的液体火箭发动机排放吹除处理装置，其特征在于：所述密封塞(7)上的胶圈(3)、F4挡圈(8)共有两组。

4.根据权利要求3所述的液体火箭发动机排放吹除处理装置，其特征在于：所述密封塞(7)端头设有十字槽，所述接口设置在十字槽底部的中间位置；所述中心杆(94)前端的接头与密封塞(7)后端部接口通过螺纹连接，所述接口的螺纹方向与密封塞(7)前端部的螺纹方向相反。

5.根据权利要求4所述的液体火箭发动机排放吹除处理装置，其特征在于：所述第一三通接口(911)与接管嘴(2)连接时，通过胶圈(3)密封，第二三通接口(912)与螺盖(92)之间设有F4垫(16)；中心杆(94)与螺盖(92)通过胶圈(3)密封。

6.根据权利要求1至5任一所述的液体火箭发动机排放吹除处理装置，其特征在于：所述接管嘴(2)按照推进剂流向依次设置接口管段(21)、平直管段(22)、扩张管段(23)；接口管段(21)设置有内螺纹；接口管段(21)、平直管段(22)、扩张管段(23)内径依次增大；接口管段(21)内径不变，平直管段(22)内径不变，扩张管段(23)的上部与下部由内径不变的管段组成，且上部管径大于下部管径，中部管径由下部管径逐渐增大至上部管径。

7.根据权利要求6所述的液体火箭发动机排放吹除处理装置，其特征在于：密封塞(7)占据接管嘴(2)的接口管段(21)与平直管段(22)；所述堵头(6)放置在接管嘴(2)的扩张管段(23)，且堵头(6)延伸至接管嘴(2)外，堵头(6)的下端与扩张管段(23)相匹配，堵头(6)的下端与上端上下对称；所述第一三通接口(911)的外壁与扩张管段(23)相匹配。

8.一种液体火箭发动机排放吹除处理方法，其特征在于：采用如权利要求1-7任一所述的液体火箭发动机排放吹除处理装置，其具体步骤如下：

步骤1：密封接管嘴(2)

1.1)试车前，将密封塞(7)安装进接管嘴(2)中；

1.2)安装堵头(6)，并在堵头(6)上套设挡圈(5)，使用第一外套螺母(4)压紧固定堵头(6)；

步骤2：试车过程中，通过密封塞(7)、堵头(6)密封，第一外套螺母(4)、挡圈(5)紧固，确保发动机内腔推进剂不会泄漏；

步骤3：排放吹除

3.1)拆除第一外套螺母(4)、堵头(6)、挡圈(5)，安装排放吹除连接工装(9)；

3.2)在第一三通接口(911)上套设挡圈(5)，第一三通接口(911)与接管嘴(2)连接；再使用第一外套螺母(4)紧固第一三通接口(911)与接管嘴(2)；

3.3)将第二三通接口(912)与螺盖(92)通过螺纹连接；中心杆(94)伸入螺盖(92)顶部通孔；

3.4)将第三三通接口(913)上的地面接管嘴(10)与地面管路(11)通过第二外套螺母(15)连接；

3.5)控制两位三通阀(13)将吹除气瓶(12)隔离，排放吹除连接工装(9)与回收储罐(14)连通；

3.6)操作手柄(93)将密封塞(7)旋出，密封塞(7)上端紧贴螺盖(92)，发动机内腔剩余推进剂流入接管嘴(2)，依次通过第一三通接口(911)、第三三通接口(913)、地面接管嘴(10)、地面管路(11)，最终流入回收储罐(14)；

3.7)排放完成后，控制两位三通阀(13)将回收储罐(14)隔离，排放吹除连接工装(9)与吹除气瓶(12)相通，对发动机内腔进行吹除；吹除气瓶(12)中气体依次通过地面管路(11)、地面接管嘴(10)、第三三通接口(913)、第一三通接口(911)、接管嘴(2)，最终对发动机进行吹除；

步骤4：再次密封接管嘴

推进剂排放、吹除后，操作手柄(93)将密封塞(7)旋入接管嘴(2)中，拆卸回收吹除系统、第一外套螺母(4)以及排放吹除连接工装(9)，在密封塞(7)上安装堵头(6)，堵头(6)上套设挡圈(5)，第一外套螺母(4)紧固堵头(6)，液体火箭发动机排放吹除处理完成。

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