本發(fā)明屬于風洞試驗，尤其涉及一種用于高超聲速風洞蓄熱式加熱器的過濾裝置。

背景技術：

1、在高超聲速風洞中，由于空氣進入噴管加速膨脹，氣流的溫度迅速下降，在試驗段內會發(fā)生凝結。為了延遲或消除凝結，提高穩(wěn)定段空氣溫度是高超聲速風洞最常用的方法。并且高超聲速風洞不僅要防止特高馬赫數下空氣凝結，而且更要模擬實際飛行的高溫，根據試驗要求需要達到更高的溫度，加熱器的研制則成了高超聲速風洞研制的關鍵技術之一。

2、目前，常規(guī)高超聲速風洞上采用的加熱器按加熱方式主要分兩種類型，即：連續(xù)式加熱器和蓄熱式加熱器。

3、其中蓄熱式加熱器由包含在鋼制壓力容器內的空心磚蓄熱單元、隔熱層等部分組成，可以用小功率長時間加熱使蓄熱元件達到較高的溫度，然后對試驗氣體進行加熱，適合模擬較高的真實飛行溫度。

4、空心磚型蓄熱單元是蓄熱式加熱器的核心，蓄熱材料性能需同時滿足：熱容大；高溫強度高；蠕變??；耐強氣流沖刷；耐冷熱激變；長時間使用不開裂等特點。通常的蓄熱材料有高純氧化鋁，高溫合金例如鎳基合金等，為應對更超高溫工況，石墨等新型材料也逐步在此領域得到研究和應用。蓄熱材料雖為耐高溫材料，但在空氣中長時間加熱到一定溫度時表面會發(fā)生氧化剝蝕，掉落粉塵、顆粒物乃至渣滓，影響風洞實驗氣流品質和實驗效果，。一般處理辦法為定期對設備進行檢查清理，很少在實驗過程中考慮過濾。但在超高溫情況下，蓄熱材料剝蝕情況會顯著增加，顆粒物變大、渣滓變多，不僅影響試驗效果，嚴重情況可能破壞噴管等風洞部件，需要及時過濾或清理。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種用于高超聲速風洞蓄熱式加熱器的過濾裝置，以解決蓄熱材料發(fā)生氧化剝蝕，掉落顆粒物影響試驗效果的問題。本發(fā)明所采用的技術方案如下：

2、一種用于高超聲速風洞蓄熱式加熱器的過濾裝置，包括第一過濾體、第二過濾體、第三過濾體、固定環(huán)、防護錐套、外殼和內襯椎管；

3、外殼包括由前到后依次相連的第一進口管段、第一變徑管段和第一出口管段，第一進口管段的內徑大于第一出口管段的內徑，外殼的外周設有水冷套，水冷套與外殼之間形成空腔，水冷套的下端設有進水口，水冷套的上端設有出水口，防護錐套設置在第一進口管段內，防護錐套的大徑端與第一進口管段的內壁相連，防護錐套的小徑端朝前設置，第一出口管段內設有出口內襯管；

4、第一過濾體、第二過濾體和第三過濾體均為前端開口、且后端設有錐形底的筒形構件，第一過濾體、第二過濾體和第三過濾體構成過濾系統(tǒng)，第一過濾體、第二過濾體和第三過濾體的側壁及底壁上均設有若干過濾整流孔，內襯椎管包括由前到后依次相連的第二進口管段、第二變徑管段和第二出口管段，固定環(huán)套接在第二進口管段的前端，第一過濾體、第二過濾體和第三過濾體的前端均設有法蘭結構，第一過濾體、第二過濾體和第三過濾體由內至外依次套接，第一過濾體的法蘭結構、第二過濾體的法蘭結構和第三過濾體的法蘭結構依次相抵固定在固定環(huán)上，第二出口管段的外周與出口內襯管的內周滑動配合，固定環(huán)的外周后端設有倒角結構，所述倒角結構的錐面與防護錐套的小徑端滑動抵接；

5、第一進口管段上設有第一測溫口，第一測溫口位于所述過濾系統(tǒng)的前側，第一出口管段上設有第二測溫口和測壓口，第一測溫口和第二測溫口上均安裝有溫度傳感器，測壓口上安裝有壓力傳感器。

6、進一步的，第一過濾體上的過濾整流孔孔徑大于第三過濾體上過濾整流孔的孔徑，第一過濾體的過濾整流孔數量小于第三過濾體的過濾整流孔數量，第一過濾體的過濾整流孔有效流通面積大于第三過濾體的過濾整流孔有效流通面積。

7、進一步的，第一過濾體為高溫鎳基合金構件，第一過濾體上開設有900～950個直徑為ф20mm的過濾整流孔，出口內襯管的通徑為200mm。

8、進一步的，第三過濾體為高溫鎳基合金構件，第三過濾體上開設有4750～4800個直徑為ф6mm的過濾整流孔。

9、進一步的，第二過濾體為多目燒結絲網。

10、進一步的，若干六角頭頭部帶孔螺栓貫穿第一過濾體的法蘭結構、第二過濾體的法蘭結構和第三過濾體的法蘭結構，并與固定環(huán)相連，若干六角頭頭部帶孔螺栓通過螺栓防松件串聯。

11、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

12、本發(fā)明采用三層獨立的過濾結構對介質進行過濾，流動的介質從第一過濾體進入，經過第二過濾體燒結網過濾，從第三過濾體散出到出口，完成過濾和整流，得到潔凈氣體，結構緊湊、合理，不增加整體長度，操作方便，且滿足方便更換過濾部件的需求。

技術特征：

1.一種用于高超聲速風洞蓄熱式加熱器的過濾裝置，其特征在于：包括第一過濾體(1)、第二過濾體(2)、第三過濾體(3)、固定環(huán)(4)、防護錐套(5)、外殼(7)和內襯椎管(8)；

2.根據權利要求1所述的一種用于高超聲速風洞蓄熱式加熱器的過濾裝置，其特征在于：第一過濾體(1)上的過濾整流孔孔徑大于第三過濾體(3)上過濾整流孔的孔徑，第一過濾體(1)的過濾整流孔數量小于第三過濾體(3)的過濾整流孔數量，第一過濾體(1)的過濾整流孔有效流通面積大于第三過濾體(3)的過濾整流孔有效流通面積。

3.根據權利要求2所述的一種用于高超聲速風洞蓄熱式加熱器的過濾裝置，其特征在于：第一過濾體(1)為高溫鎳基合金構件，第一過濾體(1)上開設有900～950個直徑為ф20mm的過濾整流孔，出口內襯管(9)的通徑為200mm。

4.根據權利要求3所述的一種用于高超聲速風洞蓄熱式加熱器的過濾裝置，其特征在于：第三過濾體(3)為高溫鎳基合金構件，第三過濾體(3)3上開設有4750～4800個直徑為ф6mm的過濾整流孔。

5.根據權利要求4所述的一種用于高超聲速風洞蓄熱式加熱器的過濾裝置，其特征在于：第二過濾體(2)為多目燒結絲網。

6.根據權利要求1-5任一項所述的一種用于高超聲速風洞蓄熱式加熱器的過濾裝置，其特征在于：若干六角頭頭部帶孔螺栓貫穿第一過濾體(1)的法蘭結構、第二過濾體(2)的法蘭結構和第三過濾體(3)的法蘭結構，并與固定環(huán)(4)相連，若干六角頭頭部帶孔螺栓通過螺栓防松件串聯。

技術總結
一種用于高超聲速風洞蓄熱式加熱器的過濾裝置，屬于風洞試驗技術領域，本發(fā)明為了解決蓄熱材料氧化剝蝕，掉落顆粒物影響試驗效果的問題。包括第一過濾體、第二過濾體和第三過濾體；外殼的外周設有水冷套，水冷套與外殼之間形成空腔，第一過濾體、第二過濾體和第三過濾體由內至外依次套接設置在外殼內，第第一過濾體、第二過濾體和第三過濾體的側壁及底壁上均設有若干過濾整流孔，外殼上設有第一測溫口第二測溫口和測壓口，第一測溫口位于所述過濾系統(tǒng)的前側，第一測溫口和第二測溫口上均安裝有溫度傳感器，測壓口上安裝有壓力傳感器，本發(fā)明采用三層獨立的過濾結構對介質進行過濾和整流，得到潔凈氣體，結構緊湊，不增加整體長度，操作方便。

技術研發(fā)人員：王宇楠,袁野,王冰冰,辛亞楠,李強,錢戰(zhàn)森
受保護的技術使用者：中國航空工業(yè)集團公司沈陽空氣動力研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/4