CN211010232U - 一种用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，包括：进口法兰、内网体、外管体、支撑机构、出口法兰和手动开关；内网体与外管体组焊在一起，形成真空夹套层；进口法兰和出口法兰分别焊接固定在内网体的左右两端，作为真空绝热金属软管的进口和出口；支撑机构设置在内网体和外管体之间；手动开关焊接在外管体的圆柱段上。本实用新型所述的用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，可以给低温液体火箭发动机氢氧泄出系统输送液氢、液氧介质，既能够满足真空绝热，又能实现推进剂重复使用，并能满足发动机摇摆功能的金属软管，可应用于低温液体火箭发动机技术领域。

Description

一种用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管

技术领域

本实用新型属于低温液体火箭发动机技术领域，尤其涉及一种用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管。

背景技术

常规金属软管的结构是由波纹管外套钢丝网套，波纹管和钢丝网套两端与接管焊接成网体组件，网体组件两端再与法兰焊接成软管。金属软管在运载火箭氢氧发动机上的作用是输送液氢、液氧等介质，并随发动机摇摆中心按一定摆角摇摆，实现发动机整机摇摆功能，因而广泛应用于运载火箭的氢氧发动机上。

大推力氢氧发动机容腔大，预冷时需要大量的液氢、液氧，预冷泄出管路直径较大。为提高推进剂利用率、提升氢氧发动机推力，氢氧泄出金属软管需具备真空绝热功能，以满足预冷泄出的液氢、液氧推进剂重复使用要求。常规氢氧泄出金属软管均为单层波纹管外套钢丝网套结构，未采取绝热措施，氢氧推进剂不能重复使用，不满足大推力氢氧发动机使用要求。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，旨在实现氢氧推进剂重复利用要求，具备真空绝热功能，可用于为低温液体火箭发动机氢氧泄出系统输送液氢、液氧介质，以减缓低温介质的气化，同时实现摇摆功能的需求。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，包括：进口法兰、内网体、外管体、支撑机构、出口法兰和手动开关；

内网体与外管体组焊在一起，形成真空夹套层；

进口法兰和出口法兰分别焊接固定在内网体的左右两端，作为真空绝热金属软管的进口和出口；

支撑机构设置在内网体和外管体之间；

手动开关焊接在外管体的圆柱段上。

在上述用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管中，内网体，包括：接管Ⅰ、波纹管Ⅰ、钢丝网套和接管Ⅱ；

接管Ⅰ和接管Ⅱ分别焊接固定在波纹管Ⅰ的左右两端；

钢丝网套包覆在波纹管Ⅰ外侧；

进口法兰与接管Ⅰ焊接固定；

出口法兰与接管Ⅱ焊接固定。

在上述用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管中，外管体，包括：圆筒、波纹管Ⅱ和接管Ⅲ；

接管Ⅲ和圆筒分别焊接固定在波纹管Ⅱ的左右两端；

手动开关通过圆筒焊接在外管体的圆柱段上。

在上述用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管中，手动开关，包括：活门密封垫、波纹管组件、接头、螺杆和壳体；

活门密封垫、波纹管组件、接头和螺杆设置在壳体内；

活门密封垫与波纹管组件焊接连接，以实现气密封；

接头与螺杆采用螺纹连接；

波纹管组件设置在接头的末端。

在上述用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管中，工作时：当转动螺杆接头向左移动时，波纹管组件压缩，带动活门密封垫移动，手动开关关闭；当转动螺杆接头向右移动时，波纹管组件拉伸，带动活门密封垫移动手动开关打开。

在上述用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管中，支撑机构为两个半圆结构，采用金属丝捆绑在内网体的外表面，以便固定。

在上述用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管中，内网体与外管体之间保持一定距离D；其中，D≥5mm。

在上述用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管中，还包括：N个聚四氟乙烯非金属支撑块；

N个聚四氟乙烯非金属支撑块按一定长度L均匀分布在真空夹套层内。

在上述用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管中，8≤N≤10，1190mm≤L≤1200mm。

在上述用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管中，真空绝热金属软管满足如下尺寸参数要求：

真空绝热金属软管的通径为：Φ32mm；

真空绝热金属软管的长度为：1200mm；

真空绝热金属软管的高度为：800mm～1000mm；

真空绝热金属软管的安装偏移量为：190mm～200mm。

本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型公开了一种用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，可以给低温液体火箭发动机氢氧泄出系统输送液氢、液氧介质，既能够满足真空绝热，又能实现推进剂重复使用，并能满足发动机摇摆功能的金属软管，可应用于低温液体火箭发动机技术领域。

(2)本实用新型公开了一种用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，将氢氧泄出金属软管设计成由外波纹管和带钢丝网套的内波纹管组成的真空夹套层结构，即真空绝热金属软管。首次将真空绝热技术应用到大通径金属软管，该真空绝热金属软管具有直径大，柔性好，绝热性能好，性能可靠等优点，实现了氢氧推进剂重复利用，节约了成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中一种用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管的局部放大示意图；

图3是本实用新型实施例中一种内网体的结构示意图；

图4是本实用新型实施例中一种外管体的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中一种手动开关的结构示意图；

图6是本实用新型实施例中一种真空绝热金属软管的安装状态示意图；

图7是本实用新型实施例中一种真空绝热金属软管摇摆状态安装示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型公开的实施方式作进一步详细描述。

实施例1

如图1～2，在本实施例中，该用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，包括：进口法兰1、内网体2、外管体3、支撑机构4、出口法兰5和手动开关6。其中，内网体2与外管体3组焊在一起，形成真空夹套层7；进口法兰1和出口法兰5分别焊接固定在内网体2的左右两端，作为真空绝热金属软管的进口和出口；支撑机构4设置在内网体2和外管体3之间；手动开关6焊接在外管体3的圆柱段上。

可见，本实用新型将氢氧泄出金属软管设计成由外波纹管和带钢丝网套的内波纹管组成的真空夹套层结构，即真空绝热金属软管。首次将真空绝热技术应用到大通径金属软管，该真空绝热金属软管具有直径大，柔性好，绝热性能好，性能可靠等优点，实现了氢氧推进剂重复利用，节约了成本。

实施例2

如图3，在本实施例中，内网体2具体可以包括：接管Ⅰ201、波纹管Ⅰ202、钢丝网套203和接管Ⅱ204。其中，接管Ⅰ201和接管Ⅱ204分别焊接固定在波纹管Ⅰ202的左右两端；钢丝网套203包覆在波纹管Ⅰ202外侧；进口法兰1与接管Ⅰ201焊接固定；出口法兰5与接管Ⅱ204焊接固定。

如图4，在本实施例中，外管体3具体可以包括：圆筒301、波纹管Ⅱ302和接管Ⅲ303。其中，接管Ⅲ303和圆筒301分别焊接固定在波纹管Ⅱ302的左右两端；手动开关6通过圆筒301焊接在外管体3的圆柱段上。

如图5，在本实施例中，手动开关6具体可以包括：活门密封垫601、波纹管组件602、接头603、螺杆604和壳体605。其中，活门密封垫601、波纹管组件602、接头603和螺杆604设置在壳体605内；活门密封垫601与波纹管组件602焊接连接，以实现气密封；接头603与螺杆604采用螺纹连接；波纹管组件602设置在接头603的末端。

优选的，抽真空时，抽真设备接空手动开关6，转动螺杆604，接头603向右移动时，波纹管组件602拉伸，带动活门密封垫601移动手动开关6打开，然后进行抽真空；抽真空结束后，转动螺杆604，接头603向左移动，波纹管组件602压缩，带动活门密封垫601移动，手动开关6关闭。

可见，本实用新型根据大推力氢氧发动机总体需求，进行了金属软管真空绝热的技术创新，通过内外波纹管真空夹套层的合理设计，实现了金属软管输送氢氧低温介质、摇摆及真空绝热的功能，性能上很好的满足了发动机总体设计要求，目前已成功应用到大推力氢氧发动机上，是真空绝热技术在金属软管领域的首次应用尝试。经验证可达到如下效果：

1)真空夹套层的真空度可达到10^-5Pa量级，满足设计要求。多次试车后复测，真空度衰减较小，仍满足使用要求。

2)真空绝热金属软管通过液氮低温试验和发动机试车考核，液氢和液氧路波纹管外壁温均在设计要求温度范围内，满足绝热性能要求。

3)真空绝热金属软管经过随机振动和定频振动试验，软管内腔按工作压力充液压,振动试验结果均满足设计要求。

4)真空绝热金属软管摆角为极限位置摆角时，进行疲劳寿命试验，疲劳寿命次数满足设计要求。

5)真空绝热金属软管经过几十次长程和短程发动机试车考核，真空度高，绝热性能好，经长时间存放和多次试车后真空度衰减小，可靠性高，绝热性能满足氢氧发动机使用要求。

实施例3

优选的，如图2，支撑机构4可以为两个半圆结构，采用金属丝捆绑在内网体2的外表面，以便固定。

优选的，内网体2与外管体3之间保持一定距离D。

优选的，如图6，真空绝热金属软管可以满足如下尺寸参数要求：真空绝热金属软管的通径为：Φ32mm；真空绝热金属软管的长度为：1200mm；真空绝热金属软管的高度为：800mm～1000mm；真空绝热金属软管的安装偏移量为：190mm～200mm。

优选的，该用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，还可以包括：N个聚四氟乙烯非金属支撑块。其中，N个聚四氟乙烯非金属支撑块按一定长度L均匀分布在真空夹套层7内。

其中，需要说明的是，D、N、L的取值可以但不仅限于如下：D≥5mm；8≤N≤10；1190mm≤L≤1200mm。

在本实用新型的一优选实施例中，如图7，真空绝热金属软管可呈"S"形安装在发动机上，发动机预冷时输送氢氧推进剂，工作时随发动机摇摆中心一起摇摆，实现摇摆功能：发动机工作时以常平座为中心进行摇摆，摇摆角为±6。可见，该真空绝热金属软管柔软度好，既能够满足液氢和液氧路的真空绝热要求，输送液氢液氧至贮箱，使推进剂重复利用，又能够实现发动机摇摆功能，使火箭在飞行中不断调整俯仰和偏航，保证卫星顺利送入轨道，具有极大的使用价值。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，其特征在于，包括：进口法兰(1)、内网体(2)、外管体(3)、支撑机构(4)、出口法兰(5)和手动开关(6)；

内网体(2)与外管体(3)组焊在一起，形成真空夹套层(7)；

进口法兰(1)和出口法兰(5)分别焊接固定在内网体(2)的左右两端，作为真空绝热金属软管的进口和出口；

支撑机构(4)设置在内网体(2)和外管体(3)之间；

手动开关(6)焊接在外管体(3)的圆柱段上。

2.根据权利要求1所述的用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，其特征在于，内网体(2)，包括：接管Ⅰ(201)、波纹管Ⅰ(202)、钢丝网套(203)和接管Ⅱ(204)；

接管Ⅰ(201)和接管Ⅱ(204)分别焊接固定在波纹管Ⅰ(202)的左右两端；

钢丝网套(203)包覆在波纹管Ⅰ(202)外侧；

进口法兰(1)与接管Ⅰ(201)焊接固定；

出口法兰(5)与接管Ⅱ(204)焊接固定。

3.根据权利要求1所述的用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，其特征在于，外管体(3)，包括：圆筒(301)、波纹管Ⅱ(302)和接管Ⅲ(303)；

接管Ⅲ(303)和圆筒(301)分别焊接固定在波纹管Ⅱ(302)的左右两端；

手动开关(6)通过圆筒(301)焊接在外管体(3)的圆柱段上。

4.根据权利要求1所述的用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，其特征在于，手动开关(6)，包括：活门密封垫(601)、波纹管组件(602)、接头(603)、螺杆(604)和壳体(605)；

活门密封垫(601)、波纹管组件(602)、接头(603)和螺杆(604)设置在壳体(605)内；

活门密封垫(601)与波纹管组件(602)焊接连接，以实现气密封；

接头(603)与螺杆(604)采用螺纹连接；

波纹管组件(602)设置在接头(603)的末端。

5.根据权利要求4所述的用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，其特征在于，工作时：当转动螺杆(604)接头(603)向左移动时，波纹管组件(602)压缩，带动活门密封垫(601)移动，手动开关(6)关闭；当转动螺杆(604)接头(603)向右移动时，波纹管组件(602)拉伸，带动活门密封垫(601)移动手动开关(6)打开。

6.根据权利要求1所述的用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，其特征在于，支撑机构(4)为两个半圆结构，采用金属丝捆绑在内网体(2)的外表面，以便固定。

7.根据权利要求1所述的用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，其特征在于，内网体(2)与外管体(3)之间保持一定距离D；其中，D≥5mm。

8.根据权利要求5所述的用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，其特征在于，还包括：N个聚四氟乙烯非金属支撑块；

N个聚四氟乙烯非金属支撑块按一定长度L均匀分布在真空夹套层(7)内。

9.根据权利要求8所述的用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，其特征在于，8≤N≤10，1190mm≤L≤1200mm。

10.根据权利要求1所述的用于输送液氢和液氧的真空绝热金属软管，其特征在于，真空绝热金属软管满足如下尺寸参数要求：

真空绝热金属软管的通径为：Φ32mm；

真空绝热金属软管的长度为：1200mm；

真空绝热金属软管的高度为：800mm～1000mm；

真空绝热金属软管的安装偏移量为：190mm～200mm。

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