CN203822488U - 液体火箭发动机试验发动机入口过滤器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种液体火箭发动机试验发动机入口过滤器，包括依次连接入口管、入口锥管、过滤组件、出口锥管以及出口管，过滤组件包括第一连接头、第二连接头、过滤网以及过滤网骨架，第一连接头固定在入口锥管上，第二连接头固定在过滤管上，过滤网包括过滤网本体和设置在过滤网本体外缘处的过滤网固定盘，过滤网固定盘固定在第一连接头和第二连接头之间，第一连接头和第二连接头固定连接。本实用新型解决了现有的过滤器残留少量水、残留不密封的技术问题，本实用新型不存在夹气与积液问题的死腔，过滤器结构可靠，确保能够承受热试车复杂环境下流体流动水击压力、脉冲压力对过滤器产生破坏影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液体火箭发动机试验发动机入口过滤器。
背景技术
在常规大型液体火箭发动机试车过程中发动机入口过滤器是一个重要环节，确保在热试车过程中提供符合技术要求推进剂。但是现有的过滤器在承担了常规一级、二级液体火箭发动机热试车任务，热试车后清洗、吹除后发现泵前过滤器残留少量水、关机过程中氧化剂泵前过滤器发生短时不密封现象等问题。为解决上述问题，进一步提高试车台工艺系统可靠性，需要对泵前过滤器进行重新设计，以满足其在热试车复杂条件下可靠工作，完成热试车任务。
发明内容
为了解决现有的过滤器残留少量水、残留不密封的技术问题，本实用新型提供一种液体火箭发动机试验发动机入口过滤器。
本实用新型的技术解决方案：
液体火箭发动机试验发动机入口过滤器，其特殊之处在于：包括依次连接入口管、入口锥管、过滤组件、出口锥管以及出口管，
所述过滤组件包括第一连接头、第二连接头、过滤网以及过滤网骨架，所述第一连接头固定在入口锥管上，所述第二连接头固定在过滤管上，所述过滤网包括过滤网本体和设置在过滤网本体外缘处的过滤网固定盘，所述过滤网固定盘固定在第一连接头和第二连接头之间，所述第一连接头和第二连接头固定连接。
上述过滤网本体包括锥网和圆弧段，所述锥网的一端与过滤网固定盘连接，所述锥网的另一端与圆弧段连接，所述锥网从过滤网固定盘到圆弧段直径逐渐变小，所述过滤网本体位于过滤网骨架内。
上述过滤网本体的有效流通面积为入口管截面积的5-7倍。
上述入口管和出口管的管径相等，所述过滤网骨架的管径大于出口管的管径。
上述圆弧段的半径为55.4mm，所述锥网与水平面的夹角为72°。
上述入口管和出口管上均设置有活套钢法兰。
本实用新型所具有的优点：
1、本实用新型过滤器不存在夹气与积液问题的死腔，确保液体火箭发动机推进剂供给无多余物；过滤器结构可靠，确保能够承受热试车复杂环境下流体流动水击压力、脉冲压力对过滤器产生破坏影响。
附图说明
图1为本实用新型的入口过滤器的结构示意图；
图2为本实用新型过滤器组件的结构示意图；
其中附图标记：1-入口管，2-入口锥管，3-第一连接头，4-第二连接头，5-过滤网骨架，6-出口锥管，7-出口管，8-过滤网本体，81-过滤网固定盘，82-锥网，83-圆弧段。
具体实施方式
如图1所示，液体火箭发动机试验发动机入口过滤器，包括依次连接入口管1、入口锥管2、过滤组件、出口锥管6以及出口管7，过滤组件包括第一连接头4、第二连接头5、过滤网以及过滤网骨架5，第一连接头固定在入口锥管上，第二连接头固定在过滤管上，过滤网包括过滤网本体8和设置在过滤网本体外缘处的过滤网固定盘81，过滤网固定盘81固定在第一连接头和第二连接头之间，第一连接头和第二连接头固定连接。
如图2所示，过滤网本体包括锥网82和圆弧段83，锥网的一端与过滤网固定盘连接，锥网的另一端与圆弧段连接，锥网从过滤网固定盘到圆弧段直径逐渐变小，过滤网本体位于过滤网骨架内。
实施例：
结合常规大型液体火箭发动机试车台推进剂供应系统特性，设计了入口直径与出口直径均为DN200，设计压力1.6MPa的过滤器。结构型式设计如下图1所示。
确保推进剂流动通过过滤器阻力小于0.0015MPa，减少对试验系统产生影响；过滤器设计结构不得存在夹气与积液问题的死腔，确保液体火箭发动机推进剂供给无多余物；过滤器结构的可靠性，确保能够承受热试车复杂环境下流体流动水击压力、脉冲压力对过滤器产生破坏影响。
过滤器两端均采用活套钢法兰连接，方便过滤器的安装；过滤器入口管、出口管为DN200规格，与试验台推进剂供应管路技术状态等同，过滤器中部滤网骨架部分变径为DN300规格，主要目的：确保过滤网本体的有效流通面积为入口管截面积的5-7倍根据反复演算和历史数据积累分析该有效比率可以有效降低流体运动的阻力值，确保过滤器阻力小于0.0015MPa）。
过滤器设计结构中考虑夹气与积液问题，防止推进剂系统内存在多余物。根据任务要求采用垂直安装结构，并采用DN200-300异径管变径保证滤网骨架的有效容积，有效解决过滤器夹气和滤网流通面积问题的同时。确保滤网骨架与过滤器结构之间连接部位无死腔，保证过滤器内部不夹气、不有存水（或者液体推进剂）的可能。滤网骨架结构图见图2。
根据反复计算认为滤网骨架采用圆锥结构，有效增加流体运动的流通面积，较少因流通面积过小带来过滤器流阻的增加。为提高过滤网骨架的有效流通面积，反复计算得到：在滤网骨架侧边界与滤网骨架水平方向夹角72°，且滤网骨架底部球形半径为55.4mm条件下，此时在该过滤器总长度条件下，过滤网有效面积最大。
为确保结构设计的可靠性，以及确保液体火箭发动机热试车开机、关机时产生水击对过滤器的影响。过滤器DN300法兰连接头采用设计压力4.0MPa结构。对应力分析最薄弱的DN300法兰连接处，利用ANSYS仿真软件进行可靠性仿真分析，确定法兰端面的变形量在水击峰值压力下，法兰盘的最大形变量为0.000782mm，不足以引起推进剂短时间泄漏，确保试车过程中过滤器的密封性能和可靠性。
该过滤器安装在常规大型液体火箭发动机试验台后，成功进行了某次常规大型液体火箭发动机热试车，以及后续热试车任务。
热试车过程中，过滤器未发生短时不密封现象；热试车后对过滤器分解检查：滤网骨架结构完好，滤网无破损，过滤器未出现存水现象。确保了常规大型液体火箭发动机热试车的可靠性，确保常规大型液体火箭发动机热试车成功。
Claims (6)
1.液体火箭发动机试验发动机入口过滤器，其特征在于：包括依次连接入口管、入口锥管、过滤组件、出口锥管以及出口管，
所述过滤组件包括第一连接头、第二连接头、过滤网以及过滤网骨架，所述第一连接头固定在入口锥管上，所述第二连接头固定在过滤管上，所述过滤网包括过滤网本体和设置在过滤网本体外缘处的过滤网固定盘，所述过滤网固定盘固定在第一连接头和第二连接头之间，所述第一连接头和第二连接头固定连接。
2.根据权利要求1所述的液体火箭发动机试验发动机入口过滤器，其特征在于：所述过滤网本体包括锥网和圆弧段，所述锥网的一端与过滤网固定盘连接，所述锥网的另一端与圆弧段连接，所述锥网从过滤网固定盘到圆弧段直径逐渐变小，所述过滤网本体位于过滤网骨架内。
3.根据权利要求1或2所述的液体火箭发动机试验发动机入口过滤器，其特征在于：所述过滤网本体的有效流通面积为入口管截面积的5-7倍。
4.根据权利要求3所述的液体火箭发动机试验发动机入口过滤器，其特征在于：所述入口管和出口管的管径相等，所述过滤网骨架的管径大于出口管的管径。
5.根据权利要求2所述的液体火箭发动机试验发动机入口过滤器，其特征在于：所述圆弧段的半径为55.4mm，所述锥网与水平面的夹角为72°。
6.根据权利要求5所述的液体火箭发动机试验发动机入口过滤器，其特征在于：所述入口管和出口管上均设置有活套钢法兰。
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