[發明專利]一種防凍結過冷裝置及火箭

在審

• 申請號: 202210119220.0
• 申請日: 2022-02-08
• 公開（公告）號: CN114352439A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 劉興睿;唐文;彭小波
• 申請（專利權）人: 北京星際榮耀科技有限責任公司;北京星際榮耀空間科技股份有限公司
• 主分類號: F02K9/60
• 分類號: F02K9/60
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 王月

本發明涉及冷卻裝置技術領域，具體涉及一種防凍結過冷裝置及火箭。所述防凍結過冷裝置包括：過冷箱，適于盛放冷卻介質，冷卻介質具有氣體狀態和液體狀態；換熱器，設置于過冷箱中，并放置于呈液體狀態的冷卻介質中，換熱器內部適于通入待冷卻介質；增壓泵，與過冷箱的入口端相連，適于向過冷箱中注入增壓后的冷卻介質；壓力控制模塊，適于檢測過冷箱內的壓力，并根據檢測到的壓力值控制增壓泵的轉速。本發明提供的防凍結過冷裝置，設置增壓泵向過冷箱中注入增壓后的冷卻介質，增壓后的冷卻介質飽和溫度升高，避免待冷卻介質凍結，增壓泵與過冷箱只需簡單的一條管路連通即可，結構簡單，從而提供一種管路數量少、結構簡單的防凍結過冷裝置。

技術領域

本發明涉及冷卻裝置技術領域，具體涉及一種防凍結過冷裝置及火箭。

背景技術

隨著航天技術的發展，低溫運載火箭逐漸邁向商業化，液甲烷作為一種燃料推進劑受到越來越多的關注，通過過冷的方式可以改善液甲烷的熱力學性能、增加其自身密度、降低飽和壓力等，從而提升火箭的有效載荷，具有巨大的應用價值。現有技術中常采用液氮作為冷卻介質，通過液氮與液甲烷進行熱交換來對液甲烷進行冷卻，然而，液甲烷的冷卻需要適度，在對液甲烷進行過冷冷卻的過程中，若液氮的溫度過低，則會造成液甲烷凍結，從而造成加注管路堵塞、加注延遲等問題，進而影響火箭發射及運行。現有技術中有一種使用升溫后的液氮對液甲烷進行冷卻，以防止液甲烷凍結的過冷裝置，然而該裝置需要設置兩條液氮流路分別流過升溫處理的液氮和未經升溫處理的液氮，并且兩條液氮流路需要分別控制流量，兩條液氮流路中的液氮混合后作為冷卻介質對液甲烷進行冷卻，冷卻過程也只能在結構較為復雜的釜式換熱器中進行，因而該裝置中的管路較多、結構復雜，不利于推廣使用。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中防凍結過冷裝置管路較多、結構復雜的缺陷，從而提供一種管路數量少、結構簡單的防凍結過冷裝置。

本發明要解決的另一個技術問題在于克服現有技術中火箭的防凍結過冷裝置管路較多、結構復雜的缺陷，從而提供一種管路數量少、結構簡單的火箭。

為解決上述技術問題，本發明提供的一種防凍結過冷裝置，包括：

過冷箱，適于盛放冷卻介質，所述冷卻介質具有氣體狀態和液體狀態；

換熱器，設置于所述過冷箱中，并放置于呈液體狀態的所述冷卻介質中，所述換熱器內部適于通入待冷卻介質；

增壓泵，與所述過冷箱的入口端相連，適于向所述過冷箱中注入增壓后的所述冷卻介質；

壓力控制模塊，適于檢測所述過冷箱內的壓力，并根據檢測到的壓力值控制所述增壓泵的轉速。

可選的，所述防凍結過冷裝置還包括：

第一放氣閥，設置于所述過冷箱的出口端，適于排出所述過冷箱中的呈氣體狀態的所述冷卻介質；

第一溫度控制模塊，適于檢測呈液體狀態的所述冷卻介質的溫度，并根據檢測到的溫度控制所述第一放氣閥的開度。

可選的，所述壓力控制模塊包括壓力表，所述壓力表與所述過冷箱內部連通，適于檢測所述過冷箱中的壓力。

可選的，所述防凍結過冷裝置還包括：液位計，所述液位計與所述過冷箱相連，適于監控所述過冷箱中呈液體狀態的所述冷卻介質的液位高度。

可選的，所述換熱器設置于所述待冷卻介質的待冷卻介質流路的第一流路上，所述待冷卻介質流路還包括第二流路，所述第二流路與所述第一流路并聯，所述第二流路設置于所述過冷箱中，并且所述第二流路位于呈液體狀態的所述冷卻介質的液位以上，所述第一流路與所述第二流路適于匯流后經由待冷卻介質出口管路導出所述過冷箱。

可選的，所述第二流路上設置有旁通閥，適于控制所述第二流路的流量大小。