[發明專利]一種基于球面承壓原理的大尺寸高壓管路補償器

在審

• 申請號: 201910934400.2
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110657309A
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 張國徽;何昆;王新軍;常紅;閆迎亮;趙有磊;段若;王家興
• 申請（專利權）人: 北京航天動力研究所
• 主分類號: F16L51/02
• 分類號: F16L51/02
• 代理公司: 11009 中國航天科技專利中心
• 代理人: 茹阿昌

一種基于球面承壓原理的大尺寸高壓管路補償器，包括：前內襯筒、后內襯筒、S形鎧裝波紋管、三角形底座、分離結構、限位結構、平衡拉桿；三角形底座和分離結構之間通過S形鎧裝波紋管固定連接。S形鎧裝波紋管的內部設置有通過周向重疊的球面連接部搭接的前內襯筒和后內襯筒。前內襯筒和后內襯筒的筒壁周向均布有用于平衡氣壓的節流孔，分離結構和限位結構通過球面副聯接，三角形底座和限位結構之間通過多個周向均布的平衡拉桿固定連接。本發明拓寬了補償器在高壓大直徑管路的應用領域，大幅度的提高了補償器的承壓能力。

技術領域

本發明涉及一種基于球面承壓原理的大尺寸高壓管路補償器，屬于熱力管道系統技術領域。

背景技術

隨著重型液體火箭發動機推力的增加，其管路壓力也相應的大幅提高。若仍然采用硬管方案，導管應力水平較高或需要更多的變形空間，造成發動機可靠性和使用維護性降低，一般通過設置高壓補償器來避免以上問題。高壓補償器通常由波紋管、內襯筒和推力平衡裝置組成，分別對應補償器的補償、導流和承壓屬性。補償器工作時，高達幾十噸甚至更高的壓力推力作用在平衡裝置上，極易引起破壞失效，因此補償器的承壓設計就顯得尤為重要。

目前常用的補償器的設計方案有：內鉸型補償器，外鉸萬向節型補償器，如圖8所示。兩種補償器均存在不足：1)內鉸型補償器，通過在波紋管內部設置三腳架或者關節軸承來承擔拉力，造成波紋管直徑變大，壓力推力明顯高于外鉸型，且平衡裝置工作在管路介質中，流阻損失大，可靠性不高，使用維護性差，不適用于高壓管路補償。2)外鉸萬向節型補償器，由于傳力路徑過長，會使外鉸內表面處于拉彎組合的應力狀態，造成材料的局部靜強度不足，因此，外鉸萬向節型補償器不適用于大尺寸管路補償。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出了一種基于球面承壓原理的大尺寸高壓管路補償器，大幅的提升了補償器的承壓能力，突破了補償器在高壓大直徑管路領域應用的局限性。

本發明的技術方案是：

一種基于球面承壓原理的大尺寸高壓管路補償器，包括：前內襯筒、后內襯筒、S形鎧裝波紋管、三角形底座、分離結構、限位結構、平衡拉桿；

三角形底座的一端焊接有外部高壓管路，三角形底座的另一端焊接S形鎧裝波紋管的一端，S形鎧裝波紋管的另一端焊接分離結構的一端，分離結構的另一端與外部高壓管路焊接，S形鎧裝波紋管的內部設置有前內襯筒和后內襯筒，所述前內襯筒的一端與分離結構的一端焊接固定，所述后內襯筒的一端與三角形底座的另一端焊接固定；所述前內襯筒的另一端和所述后內襯筒的另一端通過周向重疊的球面連接部搭接；

所述前內襯筒和后內襯筒的筒壁周向均布有節流孔，所述節流孔用于使筒壁內外的氣壓平衡；

分離結構的另一端的外壁和限位結構的內壁之間通過球面副聯接，所述球面副和球面連接部的球心位置重合，所述球心位置位于S形鎧裝波紋管軸線中點；

三角形底座和限位結構之間通過多個周向均布的平衡拉桿固定連接。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

1)本發明采用分離結構和限位結構形成的球形軸承作為承力部件，相比于傳統平衡裝置的軸鞘支承，大幅度的提高了補償器的承壓能力。

2)本發明擺脫了傳力路徑的限制，在大直徑管路中，也不會產生較大的彎曲應力。

3)本發明平衡拉桿設置在S形鎧裝波紋管的外部，平衡拉桿與所述S形鎧裝波紋管之間不接觸，流阻損失小，使用維護性好。

4)本發明平衡拉桿采用空間三角形布局，結構穩定性好。

5)本發明結構剛性好，相比于同規格的外鉸萬向節型平衡裝置，剛度提高了約一個數量級。

6)本發明裝配簡單，使用維護性好。

附圖說明