一种蒸汽引射系统蒸汽管路调节垫片

技术领域

本发明属于液体火箭发动机试验工艺系统领域，具体涉及一种蒸汽引射系统的蒸汽管路安装及调整装置。

背景技术

液体火箭发动机高空模拟试验是考核其工作性能的重要途径。在地面状态下，通过在真空舱内建立相应高度下的高真空环境模拟火箭发动机的高空工作特性。由于液体火箭发动机工作时要喷出大量的高速、高温、高腐蚀性的燃气，要维持真空舱内的动态真空环境，需要接装大排气量的抽气系统，对燃气进行引射。

目前，液体火箭发动机高空模拟试验常用的引射器是蒸汽引射系统。蒸汽引射系统利用加热装置(如蒸汽锅炉)将水加热产生高温高压的水蒸气作为引射气源，将液体火箭发动机点火产生的燃气吸入引射系统，进而保证高模试验过程中的真空舱压力处于平衡状态，如附图1所示。为了保证引射系统的蒸汽量稳定可控，蒸汽锅炉管道送入的蒸汽经直管段到达蒸汽出口，进入蒸汽引射系统内。

由于蒸汽引射系统与真空舱末端直接连接，当蒸汽引射系统吸入真空度异常，真空舱内的静态真空压力上升，无法满足发动机点火条件，则蒸汽锅炉运行中断，进而导致试验中断，甚至对发动机造成不可逆的损坏；同时需要花费大量人力和时间进行故障排除和系统恢复，严重增加试验成本。

因此，如何保证水蒸气稳定送入，提升蒸汽引射系统的工作性能，进而保持高空模拟试验过程中的真空舱内压力，是目前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种用于蒸汽引射系统的蒸汽管路调节垫片，旨在实现液体火箭发动机高空模拟试验中，高温水蒸气稳定送入引射系统。

现有的蒸汽引射系统工作步骤如下：

S1：蒸汽管路(1)嵌入引射管路(2)的内部，在液体火箭发动机点火前，蒸汽管路(1)将高温高压的水蒸气送入引射管路(2)内；

S2：利用蒸汽管路角度调节装置(3)调整蒸汽管路(1)出气段的角度，保证蒸汽与引射管路(2)方向一致，调整角度通常为10°-20°；

S3：液体火箭发动机安装在真空舱内，在真空舱内点火并产生燃气，燃气经扩压器(5)和冷却器(6)进入引射系统，；

S4：高温高压的水蒸气作为引射气源，将液体火箭发动机点火产生的燃气吸入引射管路(2)；

S5：随着液体火箭发动机点火的进行，高温高压水蒸气不断送入引射管路(2)，持续将燃气吸入引射管路(2)，真空舱内的真空压力保持平衡。

本发明的技术方案涉及一种用于蒸汽引射系统的蒸汽管路调节垫片(4)：安装在蒸汽管路(1)的主体与出气段之间；

其中，所述的调节垫片(4)由上至下分别包括A面(4.1)、侧面(4.3)和B面(4.2)；

所述的A面(4.1)的厚度由A面(4.1)一侧边缘向另一侧方向逐渐增加，且形成斜面；

所述的B面(4.2)的厚度恒定，呈平面；

进一步地，所述的A面(4.1)和B面(4.2)的外圆直径均大于蒸汽管路(1)的外径，环宽大于蒸汽管路(1)的管壁厚度；

进一步地，所述的A面(4.1)和B面(4.2)不平行；

较佳地，所述的A面(4.1)与B面(4.2)的夹角为10°-20°；

较佳地，安装调节垫片(4)后，可移除现有工作步骤S2，或可移除引射系统中的蒸汽管路角度调节装置(3)；

其中，所述的调节包括垫片(4)的材质为经退火处理的紫铜。

本发明的有益效果如下：

1.将调整垫片(4)安装在在蒸汽管路(1)的主体与出气段之间，能够增加蒸汽管道的密封性，提高引射性能，保证试验过程中引射系统正常运行，真空舱内压力保持稳定；

2.由于蒸汽出口段受自身重力作用，安装后与引射系统管道之间存在一定的夹角，通常需要手动将调整蒸汽管路(1)出气段调整至与引射管路(2)方向一致，调整角度一般为10°-20°之间；通过设计调节垫片(4)的厚度变化，有效地减小并消除蒸汽出口段与引射管路(2)之间的夹角，无需对蒸汽管路(1)的出气段进行后续调整。

附图说明

图1为目前常用的蒸汽引射系统原理示意图。

图2为本发明一种蒸汽引射系统蒸汽管路调节垫片实施例的示意图。

图3为利用本发明改进后的蒸汽引射系统原理图示意图。

图中附图标记，1-蒸汽管路，2-引射管路，3-蒸汽管路角度调节装置，4-调节垫片，5-扩压器，6-冷却器，4.1-A面，4.2-B面，4.3-侧面。

具体实施方式

以下分别结合附图，就本发明中涉及的一种蒸汽引射系统蒸汽管路调节垫片，给出进一步的说明。

目前常用的蒸汽引射系统包括5个主要组成部分，分别为蒸汽管路(1)，引射管路(2)、蒸汽管路角度调节装置(3)、扩压器(5)和冷却器(6)，工作原理如附图1所示，工作步骤如下：

S1：蒸汽管路(1)嵌入引射管路(2)的内部，在液体火箭发动机点火前，蒸汽管路(1)将高温高压的水蒸气送入引射管路(2)内；

S2：利用蒸汽管路角度调节装置(3)调整蒸汽管路(1)出气段的角度，保证蒸汽与引射管路(2)方向一致，调整角度通常为10°-20°；

S3：真空舱的末端经扩压器(5)和冷却器(6)与引射管路(2)连接，液体火箭发动机安装在真空舱内，在真空舱内点火产生燃气，燃气经扩压器(5)和冷却器(6)进入引射管路(2)；

S4：高温高压的水蒸气作为引射气源，将液体火箭发动机点火产生的燃气吸入引射管路(2)；

S5：随着液体火箭发动机点火的进行，高温高压水蒸气不断送入引射管路(2)，持续将燃气吸入引射管路(2)，真空舱内的真空压力保持平衡。

一种蒸汽引射系统蒸汽管路调节垫片，由上至下分别包括A面(4.1)、侧面(4.3)和B面(4.2)，如附图2所示；

进一步地，所述的A面(4.1)为顶面，所述的B面(4.2)为底面，所述的A面和所述的B面由所述的侧面连接；

所述的A面(4.1)的厚度由A面(4.1)一侧的边缘向另一侧方向逐渐增加，且形成斜面；

所述的B面(4.2)的厚度恒定，呈平面，

在本实施例中，所述的A面和B面内、外圆的尺寸均相等，且外圆直径略大于蒸汽管路(1)的外径，环宽略大于蒸汽管路(1)的管壁厚度；

进一步地，所述的A面(4.1)和所述的B面(4.2)不平行；

较佳地，所述的A面(4.1)与所述的B面(4.2)的夹角为10°-20°；

在本实施例中，所述的A面(4.1)与所述的B面(4.2)的夹角为15°；

进一步地，调节垫片(4)用于蒸汽管路(1)的主体与出气段之间的密封；

较佳地，安装调节垫片(4)后，提高蒸汽管路(1)的主体与出气段之间的密封性，减少蒸汽泄漏；

进一步地，安装调节垫片(4)后，可移除蒸汽管路角度调节装置(3)，或移除现有工作步骤S2，或将二者同时移除；

在本实施例中，原引射系统中蒸汽管路角度调节装置(3)和原工作步骤S2同时移除；

在本实施例中，安装调节垫片(4)后的引射系统包括5个主要组成部分，分别为蒸汽管路(1)，引射管路(2)、调节垫片(4)、扩压器(5)和冷却器(6)，改进后的蒸汽引射系统原理如附图3所示，工作步骤如下：

SS1：将调节垫片(4)安装在蒸汽管路(1)的主体与出气段之间，A面(4.1)安装方向与原工作步骤S2中调整角度方向保持一致；

SS2：蒸汽管路(1)嵌入引射管路(2)的内部，在液体火箭发动机点火前，蒸汽管路(1)将高温高压的水蒸气送入引射管路(2)内；

SS3：真空舱的末端经扩压器(5)和冷却器(6)与引射管路(2)连接，液体火箭发动机安装在真空舱内，在真空舱内点火产生燃气，燃气经扩压器(5)和冷却器(6)进入引射管路(2)；

SS4：高温高压的水蒸气作为引射气源，通过蒸汽管路(1)送入引射系统；将液体火箭发动机点火产生的燃气吸入引射管路(2)；

SS5：随着液体火箭发动机点火的进行，高温高压水蒸气不断送入引射管路(2)，持续将燃气吸入引射管路(2)，真空舱内的真空压力保持平衡。

进一步地，所述的调节垫片(4)的材质为经退火处理的紫铜。

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。