一种消漩防塌过滤一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种消漩防塌过滤一体化装置，包括：贮箱、消漩叶片、防塌圆盘、柱形过滤网和输送管；其中，消漩叶片、防塌圆盘和柱形过滤网均设置于贮箱内；输送管与贮箱的贮箱底部的输送口相连接；消漩叶片、防塌圆盘和柱形过滤网组成出流装置，出流装置位于输送管的上部；每个消漩叶片的一端与防塌圆盘相连接，每个消漩叶片的另一端与贮箱的内壁相连接；柱形过滤网的上部与防塌圆盘的底部相连接，柱形过滤网的侧部与消漩叶片相连接，柱形过滤网的下部与贮箱的内壁相连接。本发明专利技术最大程度延缓贮箱液体出流夹气时刻，从而减少贮箱液体不可用量，同时以较低的流阻代价对出流的液体进行过滤，确保无多余物进入发动机。

An integrated device of vortex elimination and anti collapse filtration

【技术实现步骤摘要】
一种消漩防塌过滤一体化装置
本专利技术属于液体火箭增压输送系统
，尤其涉及一种消漩防塌过滤一体化装置。
技术介绍
液体运载火箭贮箱内的推进剂流动末期，由于贮箱边界、出口和外界干扰等因素对局部流动特性的影响，会在出流口(即贮箱输送口)上方出现液面塌陷、漩涡等现象。漩涡与塌陷现象是液体火箭特有的，出现在贮箱出流的末期。如不采取有效的抑制措施，漩涡和塌陷会使大量气体夹杂于推进剂中，流经输送管到发动机涡轮泵，严重影响发动机的正常工作，甚至产生气蚀并导致发动机爆炸。设计适当的出流装置来防止或推迟漩涡、塌陷的发生，可有效提高贮箱内推进剂的利用率，是保证运载火箭动力系统正常工作且提高运载火箭运载能力的有效途径。传统的输送系统过滤器一般安装在发动机入口管路，安装空间紧张，流阻大，导致火箭贮箱增压压力变大，从而结构增重，影响运载能力；同时若采用含有凝固性气体成分对低温液体贮箱增压时，凝固性气体遇到低温液体凝固，会在过滤器处聚集，此时需要更大的滤网面积，此时在发动机入口布置过滤器几乎不可能。贮箱输送口上方虽然空间开阔，但有消漩防塌装置等结构，难以布置过滤网。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种消漩防塌过滤一体化装置，最大程度延缓贮箱液体出流夹气时刻，从而减少贮箱液体不可用量，同时以较低的流阻代价对出流的液体进行过滤，确保无多余物进入发动机。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种消漩防塌过滤一体化装置，包括：贮箱、消漩叶片、防塌圆盘、柱形过滤网和输送管；其中，消漩叶片、防塌圆盘和柱形过滤网均设置于贮箱内；输送管与贮箱的贮箱底部的输送口相连接；消漩叶片、防塌圆盘和柱形过滤网组成出流装置，出流装置位于输送管的上部；每个消漩叶片的一端与防塌圆盘相连接，每个消漩叶片的另一端与贮箱的内壁相连接；柱形过滤网的上部与防塌圆盘的底部相连接，柱形过滤网的侧部与消漩叶片相连接，柱形过滤网的下部与贮箱的内壁相连接。上述消漩防塌过滤一体化装置中，所述柱形过滤网的网孔分为上部网孔和下部网孔，其中，下部网孔的直径大于上部网孔的直径；上部网孔和下部网孔沿柱形过滤网的高度的中线平分。上述消漩防塌过滤一体化装置中，所述下部网孔的直径为：其中，d为网孔直径，σ为表面张力，θ为液体推进剂与固体的接触角，ρ为液体推进剂的密度，a为运载火箭过载，h为柱形过滤网高度。上述消漩防塌过滤一体化装置中，所述消漩叶片的高度H≥0.29D，其中，D为贮箱输底部的输送口的直径。上述消漩防塌过滤一体化装置中，所述消漩叶片的长度L1≥2.0D，其中，D为贮箱输底部的输送口的直径。上述消漩防塌过滤一体化装置中，所述消漩叶片设置有多个减载孔，其中，多个减载孔按行列排列。上述消漩防塌过滤一体化装置中，所述减载孔直径d≤0.14D，其中，D为贮箱输底部的输送口的直径。上述消漩防塌过滤一体化装置中，行方向的相邻两个减载孔的间距与列方向的相邻两个减载孔的间距相等；相邻两个减载孔的间距h≥0.14D，其中，D为贮箱输底部的输送口的直径。上述消漩防塌过滤一体化装置中，所述防塌圆盘的直径dp＝1.75D～3.9D，其中，D为贮箱输底部的输送口的直径。上述消漩防塌过滤一体化装置中，所述消漩叶片的数量为多个，多个消漩叶片沿防塌圆盘的圆周方向均匀分布。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)本专利技术的防塌圆盘、过滤网均通过消漩叶片固定在贮箱底部输送口上，通过一体化结构、功能设计，降低安装空间、减轻重量、降低流阻，实现过滤、延缓贮箱液体出流夹气时刻，从而减少贮箱液体不可用量。防塌圆盘布置在输送口正上方，挡住自由液面中心塌陷点，从而延迟塌陷。消漩叶片布置在圆盘周围，消除由于各种原因引起的自由液面表面漩涡，防止漩涡涡心气体进入输送管。过滤网安装在消漩叶片上，过滤液体多余物。(2)消漩叶片、圆盘即为功能件又为结构承载、安装件，满足滤网的安装要求，从而降低安装空间、减轻结构重量、降低流阻。(3)防塌圆盘、消漩叶片上可以开一定数量的小孔，以降低由于液体流动、晃动等引起的防塌圆盘上下表面、消漩叶片两侧表面的压差载荷，从而达到减重的目的。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1是本专利技术实施例提供的消漩防塌过滤一体化装置的示意图；图2是本专利技术实施例提供的柱形过滤网展开的示意图；图3是本专利技术实施例提供的消漩叶片的示意图；图4是本专利技术实施例提供的防塌圆盘的示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。图1是本专利技术实施例提供的消漩防塌过滤一体化装置的示意图。如图1所示，该消漩防塌过滤一体化装置包括：贮箱1、消漩叶片2、防塌圆盘3、柱形过滤网4和输送管5；其中，消漩叶片2、防塌圆盘3和柱形过滤网4均设置于贮箱1内；输送管5与贮箱1的贮箱底部的输送口相连接；消漩叶片2、防塌圆盘3和柱形过滤网4组成出流装置，出流装置位于输送管5的上部；每个消漩叶片2的一端与防塌圆盘3相连接，每个消漩叶片2的另一端与贮箱1的内壁相连接；柱形过滤网4的上部与防塌圆盘3的底部相连接，柱形过滤网4的侧部与消漩叶片2相连接，柱形过滤网4的下部与贮箱1的内壁相连接。图2是本专利技术实施例提供的柱形过滤网展开的示意图。如图2所示，该柱形过滤网4的网孔分为上部网孔和下部网孔，其中，下部网孔的直径大于上部网孔的直径；上部网孔和下部网孔沿柱形过滤网4的高度的中线平分。下部网孔的直径为：d为网孔直径(m)，σ为表面张力(N/m)，θ为液体推进剂与固体的接触角(°)，ρ为液体推进剂的密度(kg/m3)，a为运载火箭过载(m/s2)，h为过滤网高度(m)。柱形滤网通流面积不小于输送管通流面积，上方网孔密，下方网孔疏，从而过滤网上方流阻大，下方流阻小，使得较多的液体从滤网下方进入输送管，同时液位降低到上方滤网时，可以依靠液体的表面张力延迟气体穿通滤网进入输送管。消漩叶片2的形状见图3，消漩叶片高度H≥0.29D，消漩叶片2的长度L1≥2.0D。叶片上设置减载孔，其中，多个减载孔按行列排列。减载孔直径d≤0.14D。行方向的相邻两个减载孔的间距与列方向的相邻两个减载孔的间距相等；间距h≥0.14D，D为贮箱输送口直径。通过这样设置减载孔可以降叶片两侧的压差载荷降低一半以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消漩防塌过滤一体化装置，其特征在于包括：贮箱(1)、消漩叶片(2)、防塌圆盘(3)、柱形过滤网(4)和输送管(5)；其中，/n消漩叶片(2)、防塌圆盘(3)和柱形过滤网(4)均设置于贮箱(1)内；/n输送管(5)与贮箱(1)的贮箱底部的输送口相连接；/n消漩叶片(2)、防塌圆盘(3)和柱形过滤网(4)组成出流装置，出流装置位于输送管(5)的上部；/n每个消漩叶片(2)的一端与防塌圆盘(3)相连接，每个消漩叶片(2)的另一端与贮箱(1)的内壁相连接；/n柱形过滤网(4)的上部与防塌圆盘(3)的底部相连接，柱形过滤网(4)的侧部与消漩叶片(2)相连接，柱形过滤网(4)的下部与贮箱(1)的内壁相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种消漩防塌过滤一体化装置，其特征在于包括：贮箱(1)、消漩叶片(2)、防塌圆盘(3)、柱形过滤网(4)和输送管(5)；其中，
消漩叶片(2)、防塌圆盘(3)和柱形过滤网(4)均设置于贮箱(1)内；
输送管(5)与贮箱(1)的贮箱底部的输送口相连接；
消漩叶片(2)、防塌圆盘(3)和柱形过滤网(4)组成出流装置，出流装置位于输送管(5)的上部；
每个消漩叶片(2)的一端与防塌圆盘(3)相连接，每个消漩叶片(2)的另一端与贮箱(1)的内壁相连接；
柱形过滤网(4)的上部与防塌圆盘(3)的底部相连接，柱形过滤网(4)的侧部与消漩叶片(2)相连接，柱形过滤网(4)的下部与贮箱(1)的内壁相连接。


2.根据权利要求1所述的消漩防塌过滤一体化装置，其特征在于：所述柱形过滤网(4)的网孔分为上部网孔和下部网孔，其中，下部网孔的直径大于上部网孔的直径；上部网孔和下部网孔沿柱形过滤网(4)的高度的中线平分。


3.根据权利要求1所述的消漩防塌过滤一体化装置，其特征在于：所述下部网孔的直径为：



其中，d为网孔直径，σ为表面张力，θ为液体推进剂与固体的接触角，ρ为液体推进剂的密度，a为运载火箭过载，h为柱形过滤网高度。


4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙善秀，马方超，刘文川，张立强，丁建春，吴姮，吴俊峰，赵涛，丁蕾，陈二锋，叶超，贺启林，周浩洋，王道连，容易，邓永福，
申请(专利权)人：北京宇航系统工程研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11