一种用于高温高压燃气源的组合式过滤器结构的制作方法

本发明涉及一种组合式过滤器结构，尤其是涉及用于高温高压燃气源的过滤结构。

背景技术：

随着技术的发展，高温高压的燃气被广泛用作涡轮发电机、液泵驱动装置、大型伺服机构的驱动装置等的工质，固体燃气发生器是高温高压燃气的来源之一。上述工作环境中，高温高压燃气的清洁程度是各系统高效可靠工作的关键影响因素。

固体燃气发生器中燃气不清洁的原因主要两点：(1)固体燃气发生器为提高高温高压燃气的能量，在推进剂中会加入金属粒子，金属粒子的燃烧不完全，造成燃气中存在大量残渣；(2)固体燃气发生器中绝热层的燃烧会产生杂质，造成燃气不清洁。

目前，固体燃气发生器为了获得高温高压清洁燃气主要是研制清洁燃气发生剂，但是固体燃气发生器的绝热层在推进剂燃烧过程中也会发生燃烧和分解，在燃气中产生杂质。为此，需要提出一种用于高温高压燃气的过滤器。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于高温高压燃气源的组合式过滤器结构，该过滤器通过多层过滤结构改变燃气的流动方向和过滤结构上燃气通道的截流作用对高温高压的燃气进行过滤，保证燃气通过过滤器后的清洁度。

该发明采用的技术方案是：一种用于高温高压燃气源的组合式过滤器结构，包括过滤器外壳、过滤器内衬、过滤器内芯；所述过滤器外壳和过滤器内衬粘接在一起，过滤器内芯与阀门进气口进行连接；过滤器内衬的燃气通道当量直径小于过滤器外壳燃气通道的当量直径；过滤器内芯的燃气通道当量直径小于过滤器内衬燃气通道的当量直径。

所述用于高温高压燃气源的组合式过滤器结构主安装位置为固体燃气发生器的封头位置，工作过程中高温高压的燃气依次通过过滤器外壳、过滤器内衬、过滤器内芯三层过滤结构。本发明中的过滤器主要通过改变高温高压燃气的流动方向和通过燃气通道截流的方式实现高温高压燃气的过滤。过滤器外壳为第一层过滤结构，流经的燃气温度最高，因此选用碳/碳等非金属材料，在过滤器外壳开通燃气通道，保证燃气通过第一层燃气过滤通道的方向与燃气在高温高压燃气源内流动的方向垂直；过滤器内衬为第二层过滤结构，燃气经过第一层过滤结构到达第二层过滤结构时温度降低，因此第二层过滤结构选用钼钛锆等高温合金加工，在过滤器内衬开通燃气通道，保证燃气通过第二层燃气过滤通道的方向与燃气通过第一层燃气通道的方向垂直，第二层燃气通道的当量直径小于第一层燃气通道；通过第二层过滤结构之后的燃气进入过滤器内芯，燃气通过第二层过滤结构后温度进一步降低，因此过滤器内芯选用钛合金、镍基合金等高温合金进行加工，燃气通过过滤器内芯的方向与燃气通过过滤器内衬的方向垂直，实现第三次过滤，第三层过滤结构的当量直径小于第二层过滤结构的当量直径。

本发明的有益效果是，提出了一种用于高温高压燃气源的组合式过滤器结构，该过滤器由过滤器外壳、过滤器内衬、过滤器内芯三层结构组合而成，燃气从固体燃气发生器内部通过三层过滤结构，通过改变高温高压燃气的流动方向和过滤结构燃气通道的截流效应实现对高温高压燃气的三次过滤。

附图说明

图1为本发明用于高温高压燃气源的组合式过滤器结构示意图。

图2为本发明实施例的过滤器外壳结构示意图。

图3为本发明实施例的过滤器内衬结构示意图。

图4为本发明实施例的过滤器内芯结构示意图。

具体实施方式

图1位本发明实施例的用于高温高压燃气源的组合式过滤器结构示意图，其中1为过滤器外壳，2为过滤器内衬，3为过滤器内芯。首先将过滤器外壳1和过滤器内衬2粘接在一起，过滤器内芯3与阀门进气口进行连接，过滤器组件安装在固体燃气发生器的封头上。

其次，过滤器外壳1开通燃气通道，高温高压燃气源内的燃气通过过滤器外壳1的燃气通道通过第一层过滤结构，燃气通过第一层过滤结构的方向与燃气在高温高压燃气源内燃气的流动方向垂直，通过燃气方向的改变和过滤器外壳燃气通道的截流将燃气中大颗粒杂质进行过滤。燃气发生器内的燃气直接与过滤器外壳接触，因此过滤器外壳选择耐高温的碳/碳非金属材料。图2为本发明实施例的过滤器外壳结构示意图。过滤器外壳1的燃气通道位置可以位于过滤器外壳1的侧面也可位于过滤器外壳1的底部，确定原则是保证燃气通过第一层过滤器的流动方向与燃气在固体燃气发生器内的燃气流动方向垂直，燃气通道的形状可以选择圆孔，方形通道等多种形式，通道的当量直径和通气面积根据燃气流量确定。

再次，流经第一层过滤结构的燃气通过过滤器内衬2底部的燃气通道进行第二层燃气过滤，燃气通过第二层过滤结构的方向与通过第一层燃气过滤结构的方向互相垂直，通过改变燃气方向和过滤器内衬燃气通道的截流实现燃气的第二次过滤。燃气经过第一层过滤结构后，温度有所降低，因此过滤器内衬选用钼钛锆等耐高温合金加工，如图3所示，过滤器内衬2的燃气通道开在底部，也可根据气流方向选择开在侧面，原则是保证气流在第二层过滤结构中的流动方向与第一层过滤结构中的流动方向互相垂直，燃气通道可以是圆形通道或方形通道，通道的当量直径和面积按照燃气流量进行确定，且过滤器内衬2的燃气通道当量直径小于过滤器外壳1燃气通道的当量直径。

最后，经过两次过滤的燃气通过过滤器内芯3的燃气通道进入阀门，燃气通过第三层过滤结构的方向与通过第二层过滤结构的方向互相垂直，通过改变燃气的方向和过滤器内芯3燃气通道的截流实现燃气内杂质的过滤，经过第二层过滤结构后，燃气的温度进一步降低，因此过滤器内芯3选择钛合金、镍基合金等材料加工。如图4所示，过滤器内芯3的燃气通道为圆孔，圆孔的布置可以分多层，圆孔的数量和直径根据燃气流量确定，且过滤器内芯3的燃气通道当量直径小于过滤器内衬2燃气通道的当量直径。

其中图2、图3、图4中过滤器外壳1、过滤器内衬2、过滤器内芯3的材料的耐热性能呈梯度变化，过滤器外壳1材料的耐热性能最好，过滤器内衬2材料次之，过滤器内芯3的耐热性能要求相对较低。过滤器外壳1、过滤器内衬2、过滤器内芯3的燃气通道位置不仅仅限于图中所示，可根据气流的方向进行重新布置，原则是保证燃气前后两次通过过滤结构的方向互相垂直，燃气通道的形式可以选择圆形、矩形等形式，燃气通道面积可根据气流确定，且可根据使用环境对燃气通道进的空间布局进行重新布置。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种用于高温高压燃气源的组合式过滤器结构，该结构主要由过滤器外壳、过滤器内衬、过滤器内芯三层过滤结构组成。通过设计每一层过滤结构的燃气通道布局实现燃气流动方向的改变和截流，通过多次改变燃气流动方向和燃气通道截流来实现燃气的多次过滤。过滤器外壳、过滤器内衬、过滤器内芯的加工材料、燃气通道的形式和空间布局可根据具体使用环境确定，且三者的材料的耐热性能呈梯度变化，保证过滤器外壳的燃气通道当量直径最大，过滤器内芯的燃气通道当量直径最小。该发明依托成熟的结构计算和流动计算，实现高温高压燃气的有效过滤，保证阀门可靠高效工作。

技术研发人员：汤玉林;杨永强;牛禄;王勇;周伟华;刘晓丽;胡琰;裴晨曦;蔡迪
受保护的技术使用者：上海新力动力设备研究所
技术研发日：2018.09.18
技术公布日：2019.01.11