CN108636041B - 紧凑型固体推进剂燃气过滤装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紧凑型固体推进剂燃气过滤装置，属于固体火箭发动机技术领域。过滤装置的燃气通道分外圈通道和内圈通道两部分，外圈通道前端设置过滤网，内圈通道末端布置燃气出口；燃气经过滤网进入外圈通道，过滤网对燃气进行粗过滤，去除粒径较大的杂质；燃气随后在内圈通道进行多次往复换向流动，剩余杂质颗粒在燃气换向过程中通过惯性作用沉积；燃气经多次往复换向，燃气中杂质含量降低至满足相应执行机构的工作需求后由燃气出口排出。本发明能够解决多层滤网过滤装置存在的尺寸和质量大、流动损失大、易于烧穿等问题，实现对固体推进剂燃气的可靠过滤。

Description

紧凑型固体推进剂燃气过滤装置
技术领域
本发明涉及一种固体推进剂燃气发生器的过滤装置，属于固体火箭发动机技术领域。
背景技术
固体推进剂燃气发生器是一类特殊的固体火箭发动机，其主要功能是产生燃气，可用于驱动燃气射流阀、燃气舵机以及小型涡轮发电机等执行机构。由于需要尽量减轻部件烧蚀，燃气发生器中通常采用较低燃温的固体推进剂，这类推进剂点火燃烧时产生的燃气中会夹杂有大量固相和液相颗粒。为了保证执行机构的燃气通道不被堵塞，需要对燃气进行过滤，降低燃气中杂质的含量。
滤网(滤芯)过滤是最常用的一种过滤方式，通过在燃气通道中放置由难熔金属制作的滤网或滤芯，阻止大于滤网孔径的颗粒通过。滤网(滤芯)孔径过大会导致过滤效果差，燃气中杂质含量多；孔径过小则容易造成过多的杂质在滤网处堆积堵塞。因此一般采用粗过滤网和精滤网相结合的多层过滤方式。
多层滤网(滤芯)过滤的缺点在于：
1.工作时间越长，为了防止局部堵塞，所需的过滤装置的体积和质量越大，不利于其在飞行器上的应用；
2.多层滤网中的细滤网具有很大的流动损失，且容易被燃气烧穿；
3.有时采用滤芯或滤盘代替滤网，但带来了更大的流动损失，而且增加了装置的尺寸和质量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种紧凑型固体推进剂燃气过滤装置，能够解决多层滤网过滤装置存在的尺寸和质量大、流动损失大、易于烧穿等问题，实现对固体推进剂燃气的可靠过滤。
紧凑型固体推进剂燃气过滤装置，过滤装置的燃气通道分外圈通道和内圈通道两部分，所述外圈通道前端设置过滤网，所述内圈通道末端布置燃气出口；燃气经过滤网进入外圈通道，过滤网对燃气中的杂质颗粒进行粗过滤；燃气经外圈通道汇聚后进入内圈通道，燃气在内圈通道进行多次往复换向流动，剩余杂质颗粒在燃气换向过程中通过惯性作用沉积；直至燃气中杂质含量降低至满足相应执行机构的工作需求后由燃气出口排出。
进一步地，所述外圈通道由前盖板上沿周向布置的通孔形成，所述通孔沿厚度方向贯穿前盖板。
进一步地，所述内圈通道由中间件上的换向通道配合前盖板和后盖板形成，所述中间件上的换向通道包括环形的汇聚凹槽、腰形换向凹槽和换向孔；所述中间件的前后表面与前盖板上外圈通道对应的位置加工有汇聚凹槽，汇聚凹槽的底面上加工与前盖板上通孔对应大小的通气孔，与前盖板相对的汇聚凹槽向中心延伸，延伸处加工换向孔，换向孔通向另一侧表面上的腰形换向凹槽，腰形换向凹槽由后盖板密封，腰形换向凹槽上另一个换向孔通向与前盖板相对一侧表面的腰形换向凹槽，由此形成换向通道，换向通道的最后一个通孔与后盖板上的燃气出口相通。
进一步地，所述前盖板和后盖板的内侧表面加工用于沉积杂质颗粒的盲孔，所述盲孔的位置与内圈通道中燃气换向的位置相对应。
有益效果：
1、本发明采用滤网过滤和惯性力过滤相结合的方式，解决了多层滤网(滤芯)过滤流动损失大、易于烧穿的问题，并通过设法使燃气流在有限空间内往复换向流动，既达到了过滤的目的，又使得结构设计非常紧凑。
2、本发明利用中间件中的内圈通道实现了燃气在前盖板和后盖板之间的往复多次换向流动，利用换向时产生的惯性力将杂质颗粒沉积在前盖板和后盖板上的盲孔内，结构简单且沉积过滤效果好。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的前盖板的结构示意图；
图3为本发明的中间件的结构示意图；
图4为本发明的后盖板的结构示意图；
图5为图1标记为A处燃气的转弯流动示意图；
图6为本发明应用于燃气发生器中的实例图。
其中，1-压环、2-过滤网、3-前盖板、4-中间件、5-后盖板、6-电点火具、7-点火药盒、8-筒体、9-固体推进剂药柱、10-挡药板、11-燃气过滤装置、12-后端盖。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种紧凑型固体推进剂燃气过滤装置，该装置由压环1、过滤网2、前盖板3、中间件4和后盖板5组成，过滤网2采用钨、钼等难熔金属编制，而对于其它的零件材料，主要根据燃气温度和工作时间，选择合适的金属材料或易于机械加工的非金属材料。
过滤网2通过压环1由螺钉固定在前盖板3的前端表面上，螺钉同时前盖板3和中间件4固定在一起，中间件4和后盖板5由螺栓固定连接，上述部件形成一个整体部件。
如图2所示，前盖板3外圈为多孔结构，多孔结构由沿周向布置的两圈通孔形成，通孔沿厚度方向贯穿前盖板；多孔结构主要用于对过滤网2的支撑和用作燃气通道，前盖板3内圈为实心体，用作中心气流通道的堵盖，其内侧表面上的盲孔用于存放过滤下来的杂质。
如图3所示，中间件4外圈为多孔结构，该多孔结构位于环形凹槽内部，多孔结构用于燃气的流通、汇聚和粗过滤，环形凹槽向中心延伸。
内圈加工六个通孔，孔1加工在环形凹槽延伸部分的底面上，且根据燃气流动方向的需要，其余五个孔之间在中间件同一侧面的两端通过腰形换向凹槽实现连通和燃气换向，例如图中孔2和孔3、孔3'和孔4'的连通(注：图中孔3和孔3'是同一个通孔的不同两侧，其它孔同样)。内圈上的六个通孔在前盖板3和后盖板5的配合下，燃气在中间件中的流动顺序为：外圈多孔→孔1→孔1'→孔2'→孔2→孔3→孔3'→孔4'→孔4→孔5→孔5'→孔6'→孔6。
如图4所示，后盖板5上的出口与中间件4的孔6相通，盲孔用于存放过滤下来的杂质。
燃气在过滤装置中多次转弯换向，换向过程中颗粒在离心力作用下，甩向前盖板3和后盖板5的壁面并在盲孔内停留，达到过滤的目的，如图5所示。
图6给出了本发明过滤装置在燃气发生器中的具体应用实例。该燃气发生器主要工作过程为：电点火具6接受电信号工作发火，产生的点火燃气点燃点火药盒7，产生大量高温气体，从而点燃固体推进剂药柱9，使其正常燃烧。固体推进剂药柱9燃烧产生的燃气流经本发明燃气过滤装置11进行过滤，最后经燃气出口流入各种燃气执行机构。本发明燃气过滤装置11具有结构紧凑、流动损失小、抗烧蚀性能好等优点，能够很好地满足本实例燃气发生器的需求。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (2)

1.紧凑型固体推进剂燃气过滤装置，其特征在于，过滤装置的燃气通道分外圈通道和内圈通道两部分，所述外圈通道前端设置过滤网，所述内圈通道末端布置燃气出口；燃气经过滤网进入外圈通道，过滤网对燃气中的杂质颗粒进行粗过滤；燃气经外圈通道汇聚后进入内圈通道，燃气在内圈通道进行多次往复换向流动，剩余杂质颗粒在燃气换向过程中通过惯性作用沉积；直至燃气中杂质含量降低至满足相应执行机构的工作需求后由燃气出口排出；
所述外圈通道由前盖板上沿周向布置的通孔形成，所述通孔沿厚度方向贯穿前盖板；
所述内圈通道由中间件上的换向通道配合前盖板和后盖板形成，所述中间件上的换向通道包括环形的汇聚凹槽、腰形换向凹槽和换向孔；所述中间件的前后表面与前盖板上外圈通道对应的位置加工有汇聚凹槽，汇聚凹槽的底面上加工与前盖板上通孔对应大小的通气孔，与前盖板相对的汇聚凹槽向中心延伸，延伸处加工换向孔，换向孔通向另一侧表面上的腰形换向凹槽，腰形换向凹槽由后盖板密封，腰形换向凹槽上另一个换向孔通向与前盖板相对一侧表面的腰形换向凹槽，由此形成换向通道，换向通道的最后一个通孔与后盖板上的燃气出口相通。
2.如权利要求1所述的燃气过滤装置，其特征在于，所述前盖板和后盖板的内侧表面加工用于沉积杂质颗粒的盲孔，所述盲孔的位置与内圈通道中燃气换向的位置相对应。
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