一种稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱

技术领域

本发明涉及液体火箭发动机推进剂贮存与输送系统领域，尤其涉及一种稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱。

背景技术

在液体火箭发动机推进剂贮存与输送系统领域，绿色环保的推进剂越来越受到重视。而高浓度过氧化氢是一种无毒无污染、高密度高比热、易贮存的推进剂，既可以作为单组元催化分解后作为推进工质，也可以作为双组元液体火箭发动机和固液火箭发动机的氧化剂，应用前景广泛。但是高浓的过氧化氢受到高温或者遇到不相容杂质时，会快速发生分解，并释放大量的热量，存在一定的危险性。

现有技术中，存储高浓度过氧化氢贮箱结构形式为圆筒或者隔膜式，且均通过高压气体挤压贮箱内的高浓度过氧化氢液体。然而，现有技术中提供的贮箱结构，采用的都是相容性的材料，并未考虑高浓度过氧化氢在发生意外分解的情况，进而存在安全隐患。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本申请提供了一种稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱，用以解决现有技术中，未考虑高浓度过氧化氢在发生意外分解，释放大量的热量，而存在安全隐患的技术问题。

为达上述目的，本申请提供的一种稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱，包括内筒层及外筒层；

所述内筒层设置于所述外筒层内，且所述内筒层与所述外筒层之间形成有过流间隙，所述内筒层内形成有用于存储高浓度的过氧化氢的容置空间，所述内筒层上设置有预定数量的旋流孔，预定数量的所述旋流孔沿所述内筒层的侧壁分布；

所述外筒层上设置有至少三个接口，其中，至少三个所述接口中的两个接口与所述容置空间连通，及分别用于向所述容置空间中输送高浓度的过氧化氢和挤压气体；另一个接口与所述过流间隙连通，及用于向所述过流间隙输送稳定剂，稳定剂经所述旋流孔在所述容置空间中形成旋流。

在一种可能的实施方式中，所述旋流孔的轴线与所述内筒层的外侧面相交于一交点，所述旋流孔的轴线与通过所述交点的切面所呈夹角大于等于60°，且小于90°。

在一种可能的实施方式中，预定数量的所述旋流孔包括有第一旋流孔及第二旋流孔，其中，所述第一旋流孔的轴线的延长线与所述内筒层的轴线共面且相交，所述第二旋流孔的轴线与所述内筒层的轴线异面。

在一种可能的实施方式中，所述第一旋流孔的轴线与所述内筒层的外侧面相交于一第一交点，所述第一旋流孔的轴线与通过所述第一交点的切面所呈夹角为90°；

所述第二旋流孔的轴线与所述内筒层的外侧面相交于一第二交点，所述第二旋流孔的轴线与通过所述第二交点的切面所呈夹角大于等于60°，且小于90°。

在一种可能的实施方式中，所述内筒层沿径向方向的横截面为圆环，所述第一旋流孔位于所述圆环的至少一个象限点上，所述第二旋流孔分布于所述第一旋流孔的两侧。

在一种可能的实施方式中，位于所述第一旋流孔两侧的所述第二旋流孔关于所述第一旋流孔的轴线对称。

在一种可能的实施方式中，所述第一旋流孔与所述第二旋流孔沿所述内筒层的轴线方向和/或所述内筒层的圆周方向交替分布。

在一种可能的实施方式中，所述内筒层与所述外筒层之间还设置有至少一隔板，所述隔板连接所述内筒层的外壁与所述外筒层的内壁，所述隔板上设置有预定数量的过流孔。

在一种可能的实施方式中，所述外筒层包括端盖及气液接嘴；

所述端盖设置于所述外筒层的一端；

所述气液接嘴上分别设置有用于输送挤压气体的所述接口及用于输送稳定剂的所述接口，所述气液接嘴设置于所述端盖，所述气液接嘴与所述端盖之间形成有第一流道及第二流道；

其中，输送挤压气体的所述接口经所述第一流道与所述容置空间连通；输送稳定剂的所述接口经第二流道与所述过流间隙连通。

在一种可能的实施方式中，所述外筒层还包括依次焊接连接的上筒段、中筒段及底座；

其中，所述上筒段与所述端盖连接，所述底座上设置有输送高浓度的过氧化氢的所述接口。

相比现有技术，本申请的有益效果：

本申请提供的一种稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱，包括内筒层及外筒层；内筒层设置于外筒层内，且内筒层与外筒层之间形成有过流间隙，内筒层内形成有用于存储高浓度的过氧化氢的容置空间，内筒层上设置有预定数量的旋流孔，预定数量的旋流孔沿内筒层的侧壁分布；外筒层上设置有至少三个接口，其中，至少三个接口中的两个接口与容置空间连通，及分别用于向容置空间中输送高浓度的过氧化氢和挤压气体；另一个接口与过流间隙连通，及用于向过流间隙输送稳定剂，稳定剂经旋流孔在容置空间中形成旋流。本申请提供的稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱，在高浓度的过氧化氢受到高温或者遇到不相容杂质发生意外分解时，通过向容置空间中输送稳定剂，用以减缓高浓度的过氧化氢的分解速度。

其中，稳定剂先进入过流间隙中，再经旋流孔进入容置空间中，并在容置空间中形成旋流，使得稳定剂能过与容置空间中的高浓度的过氧化氢充分混合，混合效果好，进而更好地减缓高浓度的过氧化氢分解速度，提高设备的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例提供的一种稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱的立体结构示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱的主视图；

图3示出了图2中A-A向的剖视图；

图4示出了图3中B处的一种局部放大示意图；

图5示出了图3中B处的另一种局部放大示意图；

图6示出了图3中C处的局部放大示意图；

图7示出了图3中D处的局部放大示意图。

主要元件符号说明：

100-高浓度过氧化氢贮箱；110-外筒层；1100-过流间隙；110a-上筒段；110b-中筒段；110c-底座；111-端盖；112-气液接嘴；1120-第三接口；1120a-第二流道；1120b-斜喷口；1121-第二接口；1121a-第一流道；113-第一接口；120-内筒层；1200-容置空间；121-旋流孔；1210-第一旋流孔；1211-第二旋流孔；122-进气口；130-隔板；131-过流孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

请参阅图1，本实施例提供的一种稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱100，使用时，在高浓度的过氧化氢受到高温或者遇到不相容杂质发生意外分解时，可向高浓度的过氧化氢中以旋流的方式注入稳定剂，用以减缓高浓度的过氧化氢分解速度，提高设备的安全性。

请结合参阅图1和图3，本实施例提供的稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱100，下文中统称为高浓度过氧化氢贮箱100，高浓度过氧化氢贮箱100为包括内筒层120及外筒层110。

其中，内筒层120设置于外筒层110内，且内筒层120与外筒层110之间形成有过流间隙1100，内筒层120内形成有用于存储高浓度的过氧化氢的容置空间1200。由此可理解的，内筒层120与外筒层110沿经向的截面均为圆环形；可选地，两个圆环同心设置。

内筒层120上设置有预定数量的旋流孔121，也即是说旋流孔121的数量有多个。预定数量的旋流孔121沿内筒层120的侧壁分布，其中，旋流孔121的具体数量根据内筒层120的侧壁的表面积确定，在本实施例中不作具体限定。

可选的，预定数量的旋流孔121沿内筒层120的侧壁为均匀分布，使得内筒层120类似一种筛网结构。

可以理解的，旋流孔121贯穿过内筒层120的侧壁，实现内筒层120与外筒层110之间的过流间隙1100与内筒层120内的容置空间1200的连通。

请结合参阅图3和图6，外筒层110上设置有至少三个接口，也即是说，外筒层110上还可以设置有四个、五个或者其它数量的接口。在本实施例中，外筒层110上设置有为三个接口，为了更清楚的进行描述，将三个接口分别定义为第一接口113、第二接口1121以及第三接口1120。

其中，第一接口113和第二接口1121与容置空间1200连通，及分别用于向容置空间1200中输送高浓度的过氧化氢和挤压气体；第三接口1120与过流间隙1100连通，及用于向过流间隙1100输送稳定剂，稳定剂经旋流孔121在容置空间1200中形成旋流。

可以理解的，当需要向高浓度过氧化氢贮箱100内注入高浓度的过氧化氢时，可由第一接口113将高浓度的过氧化氢输送至容置空间1200中进行存储。正常工作时，第一接口113用于连接下游设备，第二接口1121用于连接上游设备，当下游设备需要高压的高浓度的过氧化氢时，上游设备通过第二接口1121向容置空间1200中输送挤压气体，挤压气体为一种高压气体，挤压气体进入容置空间1200后会挤压里面的高浓度的过氧化氢，使得容置空间1200中的高浓度的过氧化氢以高压的形式经第一接口113排出，供给下游设备。

请结合参阅图3和图7，进一步的，内筒层120与外筒层110之间还设置有至少一隔板130，隔板130连接内筒层120的外壁与外筒层110的内壁，隔板130上设置有预定数量的过流孔131。其中，隔板130的设置为内筒层120提供稳定支撑，隔板130上的过流孔131设置为了隔板130上下层之间实现连通。可选地，预定数量的过流孔131沿隔板130的圆周方向均匀分布。

在本实施例中，设置三条隔板130，三条隔板130沿内筒层120的轴线方向依次分布，用以为内筒层120提供稳定支撑，提高内筒层120的稳定性。

本实施例提供的高浓度过氧化氢贮箱100，当储存在容置空间1200中的高浓度的过氧化氢受到高温或者遇到不相容杂质发生意外分解时，可通过第三接口1120向容置空间1200中输送稳定剂，当稳定剂与高浓度的过氧化氢混合后，可以减缓高浓度的过氧化氢的分解速度，进而提高设备的安全性，避免意外情况发生。

其中，在本实施例中，稳定剂先进入过流间隙1100中，再经旋流孔121进入容置空间1200中，并在容置空间1200中形成旋流，使得稳定剂能过与容置空间1200中的高浓度的过氧化氢充分混合，混合效果好，进而更好地减缓高浓度的过氧化氢分解速度，提高设备的安全性。

实施例二

请参阅图1至图7，本实施例提供的一种稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱100，使用时，在高浓度的过氧化氢受到高温或者遇到不相容杂质发生意外分解时，可向高浓度的过氧化氢中以旋流的方式注入稳定剂，用以减缓高浓度的过氧化氢分解速度，提高设备的安全性。本实施例是在上述实施例一的技术基础上做出的改进，相比于上述实施例一，区别之处在于：

请结合参阅图3、图4以及图5，在本实施例中，内筒层120上设置有预定数量的旋流孔121，预定数量的旋流孔121沿内筒层120的侧壁分布。

进一步的，每一个旋流孔121的轴线与内筒层120的外侧面相交于一交点，旋流孔121的轴线与通过该交点的切面所呈夹角大于等于60°，且小于90°，进而使得经旋流孔121进入容置空间1200中的稳定剂产生旋流，使得稳定剂与容置空间1200中的高浓度的过氧化氢充分混合，提高混合效果。其中，切面为虚拟面。

在一些实施例中，旋流孔121的轴线与通过该交点的切面所呈夹角为60°至85°。

在另一些实施例中，旋流孔121的轴线与通过该交点的切面所呈夹角还可以是65°、63°、67°、70°、72.5°、75°、78°、82°及84.5°中的一种，应当理解的，上述仅是举例说明，不能作为本申请保护范围的限制。

实施例三

请参阅图1至图7，本实施例提供的一种稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱100，是在上述实施例一的技术基础上做出的改进，相比于上述实施例一，区别之处在于：

请结合参阅图3和图4，在本实施例中，预定数量的旋流孔121中包括有第一旋流孔1210及第二旋流孔1211，其中，第一旋流孔1210的轴线通过内筒层120的轴线，第二旋流孔1211的轴线偏离内筒层120的轴线。也即是说，第一旋流孔1210的轴线的延长线与内筒层120的轴线共面且相交，第二旋流孔1211的轴线与内筒层120的轴线异面。由此，经第一旋流孔1210进入容置空间1200的稳定剂直接注入高浓度的过氧化氢中，经第二旋流孔1211进入容置空间1200的稳定剂产生旋流效果。进而稳定剂以两种方式注入容置空间1200中，以搅动高浓度的过氧化氢，进而使得稳定剂与高浓度的过氧化氢进行充分的混合，提高混合效果。

可以理解的，第一旋流孔1210和第二旋流孔1211的数量均有多个，多个第一旋流孔1210和多个第二旋流孔1211分布于内筒层120的侧壁上。

进一步的，每一个第一旋流孔1210的轴线与内筒层120的外侧面相交于一第一交点，第一旋流孔1210的轴线与通过第一交点的切面所呈夹角为90°。

每一个第二旋流孔1211的轴线与内筒层120的外侧面相交于一第二交点，第二旋流孔1211的轴线与通过第二交点的切面所呈夹角大于等于60°，且小于90°。

通过第一旋流孔1210与第二旋流孔1211配合，使得经第一旋流孔1210与第二旋流孔1211进入容置空间1200的稳定剂产生旋流效果更好。

在一些实施例中，第二旋流孔1211的轴线与通过第二交点的切面所呈夹角为60°至85°。

在另一些实施例中，第二旋流孔1211的轴线与通过第二交点的切面所呈夹角还可以是65°、64°、68°、70°、73°、74.5°、77°、80°、82.5°及84.5°中的一种，应当理解的，上述仅是举例说明，不能作为本申请保护范围的限制。

进一步的，内筒层120沿径向方向的横截面为圆环，第一旋流孔1210位于圆环的至少一个象限点上，第二旋流孔1211分布于第一旋流孔1210的两侧，用以提高混合效果。

可以理解的，一个象限点即为圆弧的四分点，也即是说，一个圆环具有四个象限点，该四个象限点将圆环分隔成四段相同的圆弧。

在一些实施例中，在圆环的四个象限点上均设置有第一旋流孔1210，四段圆弧上均分布有第二旋流孔1211。

进一步的，位于第一旋流孔1210两侧的第二旋流孔1211关于第一旋流孔1210的轴线对称，也即是说，第一旋流孔1210两侧的第二旋流孔1211的轴向互成夹角。

在另一些实施例中，第一旋流孔1210与第二旋流孔1211沿内筒层120的轴线方向交替分布，使得沿内筒层120的轴线方向的相邻两个旋流孔121的朝向不相同，进而提高混合效果。

在另一些实施例中，第一旋流孔1210与第二旋流孔1211沿内筒层120的圆周方向交替分布，使得沿内筒层120的圆周方向的相邻两个旋流孔121的朝向不相同，进而提高混合效果。

当然，还可以是第一旋流孔1210与第二旋流孔1211沿内筒层120的轴线方向和圆周方向均为交替分布，使得相邻两个旋流孔121的朝向均不相同，进而提高混合效果。

实施例四

请参阅图1至图7，本实施例提供的一种稳定剂旋流注入的高浓度过氧化氢贮箱100，是在上述实施例一至实施例三中任意一个实施例的技术基础上做出的改进，相比于上述任意一个实施例，区别之处在于：

请结合参阅图2和图3，在本实施例中，外筒层110包括端盖111及气液接嘴112，端盖111设置于外筒层110的一端，气液接嘴112设置于端盖111。

进一步的，外筒层110还包括依次焊接连接的上筒段110a、中筒段110b及底座110c，其中，上筒段110a与端盖111连接，底座110c上设置有输送高浓度的过氧化氢的接口，即第一接口113设置于底座110c上。

其中，上筒段110a、中筒段110b及底座110c采用三段焊接的连接方式，改善加工工艺，提高高浓度过氧化氢贮箱100的力学性能。

端盖111与上筒段110a通过法兰结构进行连接，且端盖111与上筒段110a连接处设置有密封圈，用以实现密封配合。在一些实施例中，可以是焊接连接。

进一步的，气液接嘴112上分别设置有用于输送挤压气体的接口及用于输送稳定剂的接口，也即是说，气液接嘴112上设置有第二接口1121及第三接口1120，气液接嘴112与端盖111之间还形成有第一流道1121a及第二流道1120a。

其中，输送挤压气体的接口经第一流道1121a与容置空间1200连通，即第二接口1121与连通第一流道1121a，第一流道1121a与内筒层120上端的进气口122连接；输送稳定剂的接口经第二流道1120a与过流间隙1100连通，即第三接口1120连通第二流道1120a。

进一步的，端盖111远离气液接嘴112的一端为锥台，锥台的锥面上设置有斜喷口1120b，斜喷口1120b实现第二流道1120a与过流间隙1100的连通。其中，斜喷口1120b的数量可以是多个，多个斜喷口1120b沿端盖111的周向均匀分布，用以使得进入过流间隙1100的稳定剂分布更均匀。

进一步的，斜喷口1120b沿锥面的棱线分布，也即是说，端盖111远离气液接嘴112的一端沿端盖111的轴线方向具有多圈斜喷口1120b结构，进而使得进入过流间隙1100的稳定剂分布更均匀。

需要说明的，过氧化氢(H2O2)作为氧化剂被广泛地应用在纺织、造纸、电子、化学合成等行业，和强氧化剂在一起时，它又具有还原性。

由于受温度、压力、pH值、金属离子、包装容器等的影响，一般的过氧化氢稳定性较差，不论在生产过程中还是在贮存运输和实际应用过程中，均会缓慢地自动分解，同时一些特定的应用背景会刻意的增加过氧化氢活性或改变过氧化氢性状，如遇到高温、碱、金属离子、有机物等污染的情况，失控就会发生剧烈分解，放出氧气和大量热能，不但会造成经济损失，甚至酿成事故。因此，本申请原理是在过氧化氢发生分解初期，通过加入稳定剂可以减缓过氧化氢的分解速率，保证贮箱及其输送系统的安全。

其中，高浓度的过氧化氢一般指浓度为90％、95％或98％的过氧化氢。稳定剂可选用超纯水或羟基乙叉二膦酸(HEDP)、氨基三甲叉膦酸(ATMP)、乙二胺四甲叉膦酸(钠)(EDTMO(S))、膦酸丁胺-1,2,4三羧酸(PBTC)、二乙烯三胺五甲叉膦酸(DTPMP)、2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)及少量氨水的混合而成。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。