CN113996125B - 一种用于高能燃发器的截面式过滤装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高能燃发器的截面式过滤装置，安装于高能燃发器内部，包括骨架、烧蚀层、滤芯和压环，所述骨架表层敷设所述烧蚀层构成骨架部件，骨架部件在与高能燃发器的产气工质直接接触端设置进气侧，远离工质端设置出气侧，所述滤芯置于进气侧的空腔内，由所述压环压紧固定。本发明能够解决多层、分级过滤存在结构复杂、流阻大和易烧穿等技术难题。适用于前端点火、尾端排气，对燃气洁净度有较高要求的高能产气装置，具有结构简单、易安装、热强性高和成本低等优点。

Description

一种用于高能燃发器的截面式过滤装置
技术领域
本发明涉及能源动力技术领域，具体涉及一种用于高能燃发器的截面式过滤装置。
背景技术
在发动机推力矢量控制、末修级姿态控制领域，为提高冲质比与有效载重量，优先选用高能燃发器为燃气舵、伺服驱动机构、液体姿控储箱增压、液体发动机涡轮启动和固体姿轨控系统等执行机构提供动力介质，因此通常选用高能双基推进剂(残渣量为5%~10%)、高能复合推进剂(残渣量15%以上)、高能烟火剂(残渣率高达35%~50%)作为其装药，加之燃烧产物的粒度分布不均，大小各不相同，动力介质伴随的技术特点是瞬时流量大、固体颗粒多、温度梯度大、工作压力高。为保证执行机构工作的可靠性、延长其使用寿命，需要最大幅度提高燃气的洁净度。
通常在燃气通道与执行机构前端加设多孔陶瓷过滤器、旋风式过滤器和多层分级滤网对燃气进行过滤，受制于装药类型、质量流量等参数不同，在使用时存在如下问题：
(1)过滤器精度与燃气所含固体杂质的粒度匹配难度大、适应性差，难以通用化；
(2)固体颗粒在过滤器表面沉积显著，小粒度杂质与过滤器附粘性较强，表现出逃逸性差，过滤器表层易堆积、流通面积减小、流阻增大，造成燃发器超压分解；
(3)长时程易烧穿、可靠性较低；
(4)结构相对复杂、体积大、成本高。
发明内容
针对上述不足，本发明提供一种用于高能燃发器的截面式过滤装置，利用滤芯初始流通面积大、自适应调整孔隙、骨架热强性高等优势捕获、拦截高温高压燃气中的固体杂质，解决长时程下流阻大、易烧穿、适应性差和可靠性低等过滤难题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种用于高能燃发器的截面式过滤装置，安装于高能燃发器内部，包括骨架、烧蚀层、滤芯和压环，所述骨架表层敷设所述烧蚀层构成骨架部件，骨架部件在与高能燃发器的产气工质直接接触端设置进气侧，远离工质端设置出气侧，所述滤芯置于进气侧的空腔内，由所述压环压紧固定。
作为上述方案的优选，所述骨架呈轮辐状，辐条按120°分布，辐宽为10mm，置于出气侧一端。
作为上述方案的优选，所述骨架材质选用普通碳钢。
作为上述方案的优选，所述烧蚀层材质为AR01抗冲刷绝热材料。
作为上述方案的优选，所述烧蚀层材质为AR01抗冲刷绝热材料；AR01抗冲刷绝热材料是以丁腈橡胶或石棉为基体，质量占比93%及以上，加入适量SiO2，质量占比6%及以上，和微量Si或C，质量占比不足1%。
作为上述方案的优选，骨架部件为AR01抗冲刷绝热材料生片敷设在骨架外层，通过置于凸凹模内，并加压20MPa~25MPa，在150℃±5℃下保持120min±5min成型构成。
作为上述方案的优选，所述滤芯选用丝径不小于0.25mm的Mo01纯钼丝编织成型，由单根丝按经纬45°夹角顺气流方向铺设编织而成，受力点单丝拉伸，孔隙变大，与之关联处孔隙减小，实现孔隙率在25%~42%范围内可调，过滤精度在13μm~100μm范围可调，即过滤精度与孔隙率相互适应自动匹配。
作为上述方案的优选，所述压环与所述骨架过盈配合，单侧过盈量为0.02~0.04mm。
由于具有上述结构，本发明的有益效果在于：
1、采用常规材料外敷耐冲刷、抗烧蚀的隔热材料，能够保证长时程使用不烧穿、不消融，有效规避了难溶合金成型难、成本高的问题。
2、采用单根钼丝编织成型，在固体杂质拦截沉积时受力变化的牵引下，实现过滤精度与孔隙率自动适应匹配，微小颗粒(低于13μm)杂质逃逸性强，降低流阻损失，能够通用于不同装药、不同流量燃发器。
3、结构简单，安装位置不受限制，允许水平、垂直或倾斜安装，特别适用于燃气温度2000℃以下、工作压力0~10MPa、工作时间长度10min的高能燃发器或储气装置气路截面过滤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明的纵向截面示意图；
图2为本发明的平面结构示意图；
图3为图2中B-B方向的定向截面示意图；
图4为本发明骨架的立体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1~图4所示，本实施例提供一种用于高能燃发器的截面式过滤装置，包括骨架1、烧蚀层2、滤芯3和压环4。所述骨架1表层敷设所述烧蚀层2构成骨架部件0，在所述骨架部件0与工质直接接触端设置进气侧5，远端设置出气侧6，所述滤芯3置于进气侧5的空腔内，由所述压环4压紧固定。
在本实施例中，所述骨架1按轮辐状加工成型，辐条1a)成120°分布，辐宽设为10mm，置于所述出气侧5一端。所述骨架1材质选用普通碳钢。
在本实施例中，所述烧蚀层2材质选用AR01抗冲刷绝热材料。
在本实施例中，所述烧蚀层材质为AR01抗冲刷绝热材料；AR01抗冲刷绝热材料是以丁腈橡胶或石棉为基体，质量占比93%及以上，加入适量SiO2，质量占比6%及以上，和微量Si或C，质量占比不足1%；优选配方能够大幅度增强绝热材料的耐烧蚀和抗冲刷性能。
在本实施例中，所述AR01抗冲刷绝热材料生片敷设在所述骨架1外层1b)，置于凸凹模内，通过加压20MPa~25MPa，在150℃±5℃下保持120min±5min成型构成所述骨架部件0。
在本实施例中，提供了一种所述骨架部件0模压成型方法，主要包括以下步骤：
S1、所述骨架1喷砂处理：利用干喷砂机对所述骨架1表面糙化处理，表面粗糙度不低于6.3；
S2、所述骨架1粘接面涂抹适量AE-2胶粘剂：喷砂后4h内，对骨架表面涂抹AE-2胶粘剂，要求涂抹均匀、无空白区域，晾置15min；
S3、所述骨架1置于凸凹模：利用冲压模保证成型尺寸；
S4、所述骨架1上下铺设所述AR01抗冲刷绝热材料生片：裁剪合适大小的AR01抗冲刷绝热材料生片，铺设在所述骨架1上下表面；
S5、凸凹模置于平板硫化机：凸凹模、AR01抗冲刷绝热材料生片利用上下模板升温过程，预热30min；
S6、平板模压成型：上下模板加热至150℃±5℃、加压至20MPa~25MPa、保压120min±5min；
S7、脱模与钳工去飞边。
在本实施例中，所述滤芯3选用丝径不小于0.25mm的Mo01纯钼丝编织成型，由单根丝按经纬45°夹角顺气流方向铺设编织而成，受力点单丝拉伸，孔隙变大，与之关联处孔隙减小，实现孔隙率在25%~42%范围内可调，过滤精度在13μm~100μm范围可调，即过滤精度与孔隙率相互适应自动匹配。
在本实施例中，所述滤芯3与所述骨架1流通区域1c)对应范围为有效流通面积。
在本实施例中，所述压环与所述骨架部件过盈配合，单侧过盈量为0.02~0.04mm。
在本实施例中，所述截面式过滤装置安装于高能燃发器内部，所述进气侧5与产气工质相邻，所述出气侧6靠近输出端。
需要说明的是：
1、制作滤芯须在洁净工房内进行，滤芯安装顺气流方向朝出气侧，不能颠倒方向；
2、为防止药剂或者胶液堵塞排气通孔，装药前使用特氟龙胶带纸在药架端面沿圆周粘贴遮挡排气通孔。
本发明的一种用于高能燃发器的截面式过滤装置，其具有以下优点：
1、采用常规材料外敷耐冲刷、抗烧蚀的隔热材料，能够保证长时程使用不烧穿、不消融，有效规避了难溶合金成型难、成本高的问题。
2、采用单根钼丝编织成型，在固体杂质拦截沉积时受力变化的牵引下，实现过滤精度与孔隙率自动适应匹配，微小颗粒(低于13μm)杂质逃逸性强，降低流阻损失，能够通用于不同装药、不同流量燃发器。
3、结构简单，安装位置不受限制，允许水平、垂直或倾斜安装，特别适用于燃气温度2000℃以下、工作压力0~10MPa、工作时间长度10min的高能燃发器或储气装置气路截面过滤。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于高能燃发器的截面式过滤装置，安装于高能燃发器内部，其特征在于：包括骨架、烧蚀层、滤芯和压环，所述骨架表层敷设所述烧蚀层构成骨架部件，骨架部件在与高能燃发器的产气工质直接接触端设置进气侧，远离工质端设置出气侧，所述滤芯置于进气侧的空腔内，由所述压环压紧固定；
所述烧蚀层材质为AR01抗冲刷绝热材料；AR01抗冲刷绝热材料是以丁腈橡胶或石棉为基体，质量占比93%及以上，加入适量SiO2，质量占比6%及以上，和微量Si或C，质量占比不足1%；
所述滤芯选用丝径不小于0.25mm的Mo01纯钼丝编织成型，由单根丝按经纬45°夹角顺气流方向铺设编织而成，受力点单丝拉伸，孔隙变大，与之关联处孔隙减小，实现孔隙率在25%~42%范围内可调，过滤精度在13μm~100μm范围可调。
2.根据权利要求1所述的用于高能燃发器的截面式过滤装置，其特征在于：所述骨架呈轮辐状，辐条按120°分布，辐宽为10mm，置于出气侧一端。
3.根据权利要求1所述的用于高能燃发器的截面式过滤装置，其特征在于：所述骨架材质选用普通碳钢。
4.根据权利要求1所述的用于高能燃发器的截面式过滤装置，其特征在于：骨架部件为AR01抗冲刷绝热材料生片敷设在骨架外层，通过置于凸凹模内，并加压20MPa~25MPa，在150℃±5℃下保持120min±5min成型构成。
5.根据权利要求1所述的用于高能燃发器的截面式过滤装置，其特征在于：所述压环与所述骨架过盈配合，单侧过盈量为0.02~0.04mm。
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