一种用于高超声速风洞蓄热式加热器的过滤装置的制作方法

本发明属于风洞试验，尤其涉及一种用于高超声速风洞蓄热式加热器的过滤装置。

背景技术：

1、在高超声速风洞中，由于空气进入喷管加速膨胀，气流的温度迅速下降，在试验段内会发生凝结。为了延迟或消除凝结，提高稳定段空气温度是高超声速风洞最常用的方法。并且高超声速风洞不仅要防止特高马赫数下空气凝结，而且更要模拟实际飞行的高温，根据试验要求需要达到更高的温度，加热器的研制则成了高超声速风洞研制的关键技术之一。

2、目前，常规高超声速风洞上采用的加热器按加热方式主要分两种类型，即：连续式加热器和蓄热式加热器。

3、其中蓄热式加热器由包含在钢制压力容器内的空心砖蓄热单元、隔热层等部分组成，可以用小功率长时间加热使蓄热元件达到较高的温度，然后对试验气体进行加热，适合模拟较高的真实飞行温度。

4、空心砖型蓄热单元是蓄热式加热器的核心，蓄热材料性能需同时满足：热容大；高温强度高；蠕变小；耐强气流冲刷；耐冷热激变；长时间使用不开裂等特点。通常的蓄热材料有高纯氧化铝，高温合金例如镍基合金等，为应对更超高温工况，石墨等新型材料也逐步在此领域得到研究和应用。蓄热材料虽为耐高温材料，但在空气中长时间加热到一定温度时表面会发生氧化剥蚀，掉落粉尘、颗粒物乃至渣滓，影响风洞实验气流品质和实验效果，。一般处理办法为定期对设备进行检查清理，很少在实验过程中考虑过滤。但在超高温情况下，蓄热材料剥蚀情况会显著增加，颗粒物变大、渣滓变多，不仅影响试验效果，严重情况可能破坏喷管等风洞部件，需要及时过滤或清理。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于高超声速风洞蓄热式加热器的过滤装置，以解决蓄热材料发生氧化剥蚀，掉落颗粒物影响试验效果的问题。本发明所采用的技术方案如下：

2、一种用于高超声速风洞蓄热式加热器的过滤装置，包括第一过滤体、第二过滤体、第三过滤体、固定环、防护锥套、外壳和内衬椎管；

3、外壳包括由前到后依次相连的第一进口管段、第一变径管段和第一出口管段，第一进口管段的内径大于第一出口管段的内径，外壳的外周设有水冷套，水冷套与外壳之间形成空腔，水冷套的下端设有进水口，水冷套的上端设有出水口，防护锥套设置在第一进口管段内，防护锥套的大径端与第一进口管段的内壁相连，防护锥套的小径端朝前设置，第一出口管段内设有出口内衬管；

4、第一过滤体、第二过滤体和第三过滤体均为前端开口、且后端设有锥形底的筒形构件，第一过滤体、第二过滤体和第三过滤体构成过滤系统，第一过滤体、第二过滤体和第三过滤体的侧壁及底壁上均设有若干过滤整流孔，内衬椎管包括由前到后依次相连的第二进口管段、第二变径管段和第二出口管段，固定环套接在第二进口管段的前端，第一过滤体、第二过滤体和第三过滤体的前端均设有法兰结构，第一过滤体、第二过滤体和第三过滤体由内至外依次套接，第一过滤体的法兰结构、第二过滤体的法兰结构和第三过滤体的法兰结构依次相抵固定在固定环上，第二出口管段的外周与出口内衬管的内周滑动配合，固定环的外周后端设有倒角结构，所述倒角结构的锥面与防护锥套的小径端滑动抵接；

5、第一进口管段上设有第一测温口，第一测温口位于所述过滤系统的前侧，第一出口管段上设有第二测温口和测压口，第一测温口和第二测温口上均安装有温度传感器，测压口上安装有压力传感器。

6、进一步的，第一过滤体上的过滤整流孔孔径大于第三过滤体上过滤整流孔的孔径，第一过滤体的过滤整流孔数量小于第三过滤体的过滤整流孔数量，第一过滤体的过滤整流孔有效流通面积大于第三过滤体的过滤整流孔有效流通面积。

7、进一步的，第一过滤体为高温镍基合金构件，第一过滤体上开设有900～950个直径为ф20mm的过滤整流孔，出口内衬管的通径为200mm。

8、进一步的，第三过滤体为高温镍基合金构件，第三过滤体上开设有4750～4800个直径为ф6mm的过滤整流孔。

9、进一步的，第二过滤体为多目烧结丝网。

10、进一步的，若干六角头头部带孔螺栓贯穿第一过滤体的法兰结构、第二过滤体的法兰结构和第三过滤体的法兰结构，并与固定环相连，若干六角头头部带孔螺栓通过螺栓防松件串联。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

12、本发明采用三层独立的过滤结构对介质进行过滤，流动的介质从第一过滤体进入，经过第二过滤体烧结网过滤，从第三过滤体散出到出口，完成过滤和整流，得到洁净气体，结构紧凑、合理，不增加整体长度，操作方便，且满足方便更换过滤部件的需求。

技术特征：

1.一种用于高超声速风洞蓄热式加热器的过滤装置，其特征在于：包括第一过滤体(1)、第二过滤体(2)、第三过滤体(3)、固定环(4)、防护锥套(5)、外壳(7)和内衬椎管(8)；

2.根据权利要求1所述的一种用于高超声速风洞蓄热式加热器的过滤装置，其特征在于：第一过滤体(1)上的过滤整流孔孔径大于第三过滤体(3)上过滤整流孔的孔径，第一过滤体(1)的过滤整流孔数量小于第三过滤体(3)的过滤整流孔数量，第一过滤体(1)的过滤整流孔有效流通面积大于第三过滤体(3)的过滤整流孔有效流通面积。

3.根据权利要求2所述的一种用于高超声速风洞蓄热式加热器的过滤装置，其特征在于：第一过滤体(1)为高温镍基合金构件，第一过滤体(1)上开设有900～950个直径为ф20mm的过滤整流孔，出口内衬管(9)的通径为200mm。

4.根据权利要求3所述的一种用于高超声速风洞蓄热式加热器的过滤装置，其特征在于：第三过滤体(3)为高温镍基合金构件，第三过滤体(3)3上开设有4750～4800个直径为ф6mm的过滤整流孔。

5.根据权利要求4所述的一种用于高超声速风洞蓄热式加热器的过滤装置，其特征在于：第二过滤体(2)为多目烧结丝网。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种用于高超声速风洞蓄热式加热器的过滤装置，其特征在于：若干六角头头部带孔螺栓贯穿第一过滤体(1)的法兰结构、第二过滤体(2)的法兰结构和第三过滤体(3)的法兰结构，并与固定环(4)相连，若干六角头头部带孔螺栓通过螺栓防松件串联。

技术总结一种用于高超声速风洞蓄热式加热器的过滤装置，属于风洞试验技术领域，本发明为了解决蓄热材料氧化剥蚀，掉落颗粒物影响试验效果的问题。包括第一过滤体、第二过滤体和第三过滤体；外壳的外周设有水冷套，水冷套与外壳之间形成空腔，第一过滤体、第二过滤体和第三过滤体由内至外依次套接设置在外壳内，第第一过滤体、第二过滤体和第三过滤体的侧壁及底壁上均设有若干过滤整流孔，外壳上设有第一测温口第二测温口和测压口，第一测温口位于所述过滤系统的前侧，第一测温口和第二测温口上均安装有温度传感器，测压口上安装有压力传感器，本发明采用三层独立的过滤结构对介质进行过滤和整流，得到洁净气体，结构紧凑，不增加整体长度，操作方便。技术研发人员：王宇楠,袁野,王冰冰,辛亚楠,李强,钱战森受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/4