[实用新型]一种下进下出式过冷器

说明书

本实用新型涉及一种下进下出式过冷器，属于低温过冷领域。本实用新型为了克服现有的过冷器易开裂泄漏及液氮泄回时失压的问题，通过设计一种下进下出式过冷器，过冷器包括筒体、换热器和液氧管道，筒体的顶部设有上封头，筒体的底部设有下封头；下封头设有液氮加注阀和液氮泄回阀，上封头设有氮气排出阀；换热器位于筒体之内的中下部；液氧管道穿过筒体和换热器，液氧管道包括筒体进液口、筒体出液口、换热器进液口和换热器出液口；筒体进液口和筒体出液口位于同一高度，换热器进液口高于换热器出液口。本实用新型中，液氧管道采用下进下出式结构，可降低进出液管高差，避免低温液氧残留在换热器中，进而避免反向换热，实现液氮顺利泄回。

技术领域

本实用新型属于低温过冷领域，具体涉及一种下进下出式过冷器。

背景技术

随着我国航天事业的发展，对运载火箭推力的需求也变得越来越高。液氢、 液氧低温推进剂由于具有无毒、无污染、高性能、低成本和大推力等优势，成 为应用于大型运载火箭最广泛的一组推进剂，其比冲比常温推进剂高30％～ 40％。低温推进剂在复杂的加注系统及长距离输送情况下，会产生间歇泉、水 锤、两相流、波状流、推进剂闪蒸等不稳定现象，为保证氢氧火箭涡轮泵工作 的净正吸入压头，使泵不发生气蚀，同时增加低温推进剂加注量和冷量，提高 运载火箭有效载荷和拓宽深空探测范围，需对推进剂进行过冷降低加注到贮罐 内的燃料温度。实际加注发射过程中通常使用液氮来过冷液氧，而液氧过冷在过冷器中进行。

为保证过冷器使用寿命，工程上低温过冷器设备常见的做法是将氧程进出 液管道设置在过冷器气枕封头处，简称上进上出式结构。即液氧管道从过冷器 上部进入，与壳体内的冷却剂液氮进行热交换后，再由上部流出，该结构避免 了氧程进出液管道与过冷器壳体焊接点受低温液体浸泡和外界高温环境应力交 变影响产生渗漏现象。现有的过冷器结构见图1。

现有技术的缺陷在于：

1、过冷器氧程进液管与地面管路高差较大，管路不利于液体自流预冷，在 预冷初期和液氧停放期间液氧进液口与地面间的管内流体回温幅度较大。当系 统开始液氧加注时，管路内高温液氧进入过冷器温度变化剧烈，管路震动明显。 换热器经受频繁冷热冲击，在管道冷热交变冲击作用下换热器板束体钎焊缝易 开裂泄漏。

2、氮泄回采用挤压泄回方式，通过外置汽化器在线制取常温低压氮气将加 注管内液氮挤回加注贮罐，从而达到液氮回收目的。现有技术过冷器上进上出 氧程管路U形弯结构易导致氧程管路低温液氧残留在换热器中。液氮泄回时，残 留低温液氧与增压氮气使氮气液化失压，该过程处于不可控状态，尤其在遇到 紧急泄回时，会增加液氮泄回时间，对整个加注系统的可靠性和安全性造成影 响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是如何提供一种下进下出式过冷器，以克服 现有的过冷器易开裂泄漏及液氮泄回时失压的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种下进下出式过冷器，所述过 冷器包括筒体(1)、换热器(2)和液氧管道(3)，其中，

所述筒体(1)的顶部设有上封头，所述筒体(1)的底部设有下封头；所 述下封头设有液氮加注阀(101)和液氮泄回阀(102)，所述上封头设有氮气排 出阀(103)；

所述换热器(2)位于所述筒体(1)之内的中下部；

所述液氧管道(3)穿过所述筒体(1)和所述换热器(2)，所述液氧管道 (3)包括筒体进液口(301)、筒体出液口(302)、换热器进液口(303)和换 热器出液口(304)；所述筒体进液口(301)和所述筒体出液口(302)均位于 所述筒体(1)的下部；所述换热器进液口(303)高于所述换热器出液口(304)。

进一步地，所述筒体进液口(301)和所述筒体出液口(302)位于同一高 度。