CN204005232U - 一种低温贮箱消能器装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种低温贮箱消能器装置，所述低温贮箱消能器装置采用末端封堵的多层复合滤筛型结构，包括焊接接管嘴(1)、直管(2)、短管(3)、上盖(4)、花筛(5)、下盖(6)、内筛(7)；增压气体通过焊接接管嘴(1)流入直管(2)，从直管(2)通孔流出进入消能器主体，一部分气体先后经过内筛(7)、花筛(5)流出消能器，另一部分气体直接经过花筛(5)流出消能器；增压气流沿垂直于消能器轴向稍倾斜向下的角度流出，可避免气体直吹液面，经过贮箱气枕进一步缓冲，达到增压气体平缓均匀吹向液面的设计目的。该技术方案既能满足消能性能要求又能满足空间安装要求，具有结构简单合理、增压消能减速效果好、轻质高强等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及低温贮箱结构技术领域，具体涉及一种低温贮箱消能器装置。
背景技术
新一代运载火箭低温推进剂贮存在贮箱中，随着推进剂的消耗贮箱内推进剂液面逐渐下降，液面上方气枕内压力会越来越低，为了保证推进剂供应的连续性和稳定性，需要向气枕中注入高压气体以补偿因液面下降造成的气压降低，确保贮箱液面受到的压力稳定，保证推进剂的连续输送与排放。
低温贮箱增压气体如果不经过消能而直接导入贮箱气枕，会导致增压气体分布不均匀、低温推进剂被吹起四处飞溅、加剧推进剂晃动等不良后果。因此需要利用在喷嘴处加装消能器消耗增压气体的动能，消能器出口气体流动速度的最低要求为30～50m/s，以达到均匀平缓增压的效果。低温贮箱消能器的设计直接影响动力系统的工作，从而对火箭的整体性能带来巨大的影响。
由于低温贮箱的气枕高度非常低，只有223mm；同时由于前底上还有人孔口盖占据一定的空间，以便于后期的工作人员进出箱内操作，因此消能器的实际安装空间非常有限，现役型号的消能器结构因尺寸限制无法直接应用，必须设计出小型消能器，用于满足空间安装要求和消能性能要求。
发明内容
实用新型目的
本实用新型的目的是提供一种低温贮箱消能器装置，主要适用于运载火箭低温贮箱，该消能器装置既能够满足消能性能要求又能够满足空间安装要求。
技术方案
为实现上述目的，本实用新型是一种低温贮箱消能器装置，包括焊接接管嘴、直管、短管、上盖、花筛、下盖、内筛；其中短管、上盖、花筛、下盖、内筛通过紧固件连接组成消能器主体，短管与直管外壁连接；
所述焊接接管嘴为管状薄壁结构，管壁外侧设有凸起，在凸起上设有通孔，上端与向所述低温贮箱消能器装置输入增压气体的增压管通过紧固件连接，下端与直管焊接相连；所述直管为筒状薄壁结构，上端与焊接接管嘴连通，直管下部伸入消能器主体内部，该下部管壁上设有通孔并且下端封堵；所述短管为开口朝下的筒状薄壁结构，外径大于直管，上端面中心开有通孔，直管从通孔中穿过，通孔直径与直管外径相同并且密封；所述上盖为圆环形薄板结构，内侧与短管下端相连、外侧与花筛上端相连并且密封；所述下盖为圆形薄板结构，内筛下端固定在下盖上表面，下盖外侧与花筛下端相连并且密封；
所述花筛为带有通孔的管状薄壁结构，包络内筛和直管并与所述花筛同轴，所述花筛上端和下端分别在水平方向设置有向外的环形延伸边，该延伸边上有若干通孔用于固定上盖和下盖；所述内筛为带有通孔的倒锥台形薄壁结构，包络直管末端并与直管同轴，其下端在水平方向设置有向外的环形延伸边用于固定在下盖上。
本实用新型所述的低温贮箱消能器装置中，为达到理想效果，所述直管带有80个Φ4通孔，所述花筛带有96个Φ5通孔，所述内筛带有36个Φ5通孔。
本实用新型所述的低温贮箱消能器装置中，材料可选用2mm左右厚度的2219铝合金。
有益效果
本实用新型所述低温贮箱消能器装置的主要设计思路是：
1)气流通道的几何形状选择，在短距离内将截面扩大数十倍；
2)入口处“风道”设计，截面扩大比，孔板层数及多层板的开孔率，以解决入口的音速及噪音问题；
3)沿径向分布的多层打孔筛筒的设计，能够进一步减弱其动能，致使流速分布均匀；
4)流动特性的分析：经过有限尺寸的消能器，气体的流动过程假定是绝热过程；通道的几何形状变化及孔板的节流都引起压力损失和动能衰减。
根据上述主要设计思路，本实用新型所述低温贮箱消能器装置采用末端封堵的多层复合滤筛型结构。
直管为筒状薄壁结构，上端与焊接接管嘴连通，用于导入增压气体，引导气体均匀流入消能器，维持进入气体的流动特性，并在短距离内保证消能器内部由动压引起的压降不超过0.049MPa；直管下部伸入消能器主体内部，该下部管壁上设有通孔并且下端封堵，用于引导气流在直管下部从垂直于消能器轴向的方向流出，避免气体直吹推进剂液面。
短管、上盖、花筛、下盖、内筛通过紧固件连接组成消能器主体，同时短管与直管外壁连接实现了消能器整体相连，保证了消能器整体结构的连接强度和环向刚度。
所述花筛为带有通孔的管状薄壁结构，是外层孔筛；所述内筛为带有通孔的倒锥台形薄壁结构，是内层孔筛。花筛与内筛能够引导气体达到合理的分散，使气体动能得到良好的耗散，流出的增压气体分布均匀，速度值满足设计要求。
增压气体通过焊接接管嘴流入直管，从直管通孔流出进入消能器主体，一部分气体先后经过内筛、花筛流出消能器，另一部分气体直接经过花筛流出消能器；增压气流沿垂直于消能器轴向稍倾斜向下的角度流出，可避免气体直吹 液面，经过贮箱气枕进一步缓冲，在达到推进剂液面时可有效降低增压气体冲击力，从而达到增压气体平缓均匀吹向液面的设计目的。
本实用新型所述低温贮箱消能器装置安装在增压管末端，靠近箱体轴线，保证与最小气枕状态(0.75m3)液面最小距离为30mm。
本实用新型消能器装置主要应用于运载火箭低温贮箱，主要目的是在满足结构自身的强度、刚度和模态的条件下，保证在较短距离(200-300mm)内降低增压气体进入贮箱的动能，保证增压气体不造成液体飞溅；保持增压的压力，使增压气流通过消能器后压降最大不超过0.049MPa；消能器出口气体流动速度实际达到14.6～20.4m/s,效果优于最低要求30～50m/s；保证进入贮箱的气体分布均匀，最终平滑过渡到与推进剂液面平行的方向；同时保证其工作环境。
该技术方案具有结构简单合理、增压消能减速效果好、轻质高强等优点，尤其是满足新一代运载火箭悬挂低温贮箱气枕高度低(223mm)、安装空间有限(0.75m3)、增压输送系统消能减速的适应性，其使用方便、可靠性高，且结构简单、外观美观。
附图说明
图1为本实用新型所述低温贮箱消能器装置结构示意图。
图2为花筛结构正视图。
图3为花筛结构俯视图。
图4为内筛结构俯视图。
图5为图4所示内筛结构沿A-A线的剖视图。
其中，1、焊接接管嘴，2、直管，3、短管，4、上盖，5、花筛，6、下盖，7、内筛。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步描述。
如图1所示，本实用新型所述低温贮箱消能器装置为多层复合滤筛型结构，包括：焊接接管嘴1、直管2、短管3、上盖4、花筛5、下盖6、内筛7。
焊接接管嘴1为管状薄壁结构，管壁外侧设有凸起，在凸起上设有紧固件保险用的通孔，上端与增压管通过紧固件连接，下端与直管2焊接相连，用于输入增压气体；
直管2为筒状薄壁结构，上端与焊接接管嘴1连通，用于导入增压气体，引导气体均匀流入消能器，维持进入气体的流动特性，并在短距离内保证消能器内部由动压引起的压降不超过0.049MPa；直管2下部伸入消能器主体内部，该下部管壁上设有80个Φ4通孔并且下端封堵，用于引导气流在直管2下部从垂直于消能器轴向的方向流出，避免气体直吹推进剂液面。
短管3、上盖4、花筛5、下盖6、内筛7通过紧固件连接组成消能器主体，同时短管3与直管2外壁连接实现了消能器整体相连，保证了消能器整体结构的连接强度和环向刚度；所述短管3为开口朝下的筒状薄壁结构，外径大于直管2，上端面中心开有通孔，直管2从通孔中穿过，通孔直径与直管2外径相同通过焊接形成密封；所述上盖4为圆环形薄板结构，内侧与短管3下端相连、外侧与花筛5上端相连形成密封；所述下盖6为圆形薄板结构，内筛7下端固定在下盖6上表面，下盖6外侧与花筛5下端相连形成密封。
花筛5是外层孔筛，包络内筛7和直管2并与其同轴，如图2和图3所示，所述花筛5为带有96个Φ5通孔的管状薄壁结构，其上端和下端分别在水平方向设置有向外的环形延伸边，该延伸边上有若干通孔用于固定上盖4和下盖6；内筛7是内层孔筛，包络直管2末端并与直管2同轴，如图4和图5所示，所述内筛7为带有36个Φ5通孔的倒锥台形薄壁结构，其下端在水平方向设置有向外 的环形延伸边用于固定在下盖6上。花筛5与内筛7能够引导气体达到合理的分散，使气体动能得到良好的耗散，流出的增压气体分布均匀，速度值满足设计要求。
增压气体通过焊接接管嘴1流入直管2，从直管2通孔流出进入消能器主体，一部分气体先后经过内筛7、花筛5流出消能器，另一部分气体直接经过花筛5流出消能器；增压气流沿垂直于消能器轴向稍倾斜向下的角度流出，可避免气体直吹液面，经过贮箱气枕进一步缓冲，在达到推进剂液面时可有效降低增压气体冲击力，从而达到增压气体平缓均匀吹向液面的设计目的。
本实用新型材料可选用焊接性较好的高强2219铝合金，厚度为2mm左右。
本实用新型所述低温贮箱消能器装置安装在增压管末端，靠近箱体轴线，保证与最小气枕状态(0.75m3)液面最小距离为30mm。
上面对本实用新型的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本实用新型的最优实施例，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种低温贮箱消能器装置，其特征在于：包括焊接接管嘴(1)、直管(2)、短管(3)、上盖(4)、花筛(5)、下盖(6)、内筛(7)；其中短管(3)、上盖(4)、花筛(5)、下盖(6)、内筛(7)通过紧固件连接组成消能器主体，短管(3)与直管(2)外壁连接；
所述焊接接管嘴(1)为管状薄壁结构，管壁外侧设有凸起，在凸起上设有通孔，上端与向所述低温贮箱消能器装置输入增压气体的增压管通过紧固件连接，下端与直管(2)焊接相连；所述直管(2)为筒状薄壁结构，上端与焊接接管嘴(1)连通，直管(2)下部伸入消能器主体内部，该下部管壁上设有通孔并且下端封堵；所述短管(3)为开口朝下的筒状薄壁结构，外径大于直管(2)，上端面中心开有通孔，直管(2)从通孔中穿过，通孔直径与直管(2)外径相同并且密封；所述上盖(4)为圆环形薄板结构，内侧与短管(3)下端相连、外侧与花筛(5)上端相连并且密封；所述下盖(6)为圆形薄板结构，内筛(7)下端固定在下盖(6)上表面，下盖(6)外侧与花筛(5)下端相连并且密封；
所述花筛(5)为带有通孔的管状薄壁结构，包络内筛(7)和直管(2)并与所述花筛(5)同轴，所述花筛(5)上端和下端分别在水平方向设置有向外的环形延伸边，该延伸边上有若干通孔用于固定上盖(4)和下盖(6)；所述内筛(7)为带有通孔的倒锥台形薄壁结构，包络直管(2)末端并与直管(2)同轴，其下端在水平方向设置有向外的环形延伸边用于固定在下盖(6)上。
2.按照权利要求1所述的一种低温贮箱消能器装置，其特征在于：直管(2)带有80个Φ4通孔。
3.按照权利要求1所述的一种低温贮箱消能器装置，其特征在于：花筛(5)带有96个Φ5通孔。
4.按照权利要求1所述的一种低温贮箱消能器装置，其特征在于：内筛(7)带有36个Φ5通孔。
5.按照权利要求1所述的一种低温贮箱消能器装置，其特征在于：材料选用2mm厚度的2219铝合金。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111852690A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-30 | 西安航天动力试验技术研究所 | 一种大推力火箭发动机地面试验用的低频脉动抑制装置 |
| CN116696604A (zh) * | 2023-07-15 | 2023-09-05 | 北京箭元科技有限责任公司 | 一种基于不锈钢可回收运载火箭贮箱消能装置 |
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2014
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