CN103029852B - 一种可重复使用的推力室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可重复使用推力室，包括依次连接的盖板、喷注盘以及身部，喷注盘包括基体以及设置在基体上位于盖板一侧的环形凸台、外圈密封榫和内圈密封榫，基体上有多个第一、第二喷注孔，盖板包括隔热框、法兰盘和对接盘，对接盘上设置有内圈密封槽和外圈密封槽，盖板通过对接盘与喷注盘固定连接，内圈密封槽、外圈密封槽分别与内圈密封榫、外圈密封榫相匹配，隔热框上设置有第一、第二输送管，第一输送管与第一集液腔连通，第二输送管与第二集液腔连通。本发明解决了现有的推力室加工工序复杂、一次成型后进行改进就需要重新加工而增加成本的技术问题，本发明有效减小零件数量、简化工艺，缩短产品的加工周期和成本，实现推力室可重复使用。

Description

一种可重复使用的推力室

技术领域

本发明涉及一种可重复使用推力室，特别是对于小推力轨姿控推力室方案研究中，适用于研究周期短、研制成本低的背景项目，也可作为低成本推力室方案应用于型号产品。

背景技术

轨姿控动力系统是空间飞行器重要的分系统之一，主要用作制导控制、姿态保持、轨道调整等，其中推力室作为核心的组件之一，主要功能是实现液体推进剂合理分配、雾化、掺混和燃烧，将化学能转化为热能，产生的高温燃气经喷管高速喷出产生推力，从而为动力系统提供直接控制力。作为承受高压、高热流密度的组件，推力室需要具有高性能、轻质量、高可靠性等特点，因此推力室研制是制约轨姿控系统的关键。

一方面，传统研究方法中，方案研究阶段，需要对双组元推力室进行大量的热试车考核工作，以获得推力室的燃烧效率、冷却效果、燃烧稳定性等参数，所需要的试车产品和试车次数较多，对于传统的全焊接方式装配的推力室，加工工序复杂、生产周期长，产品参加试车后，如需进行方案更改，需要重新加工，从而增加了研制成本、延长了研制周期，甚至直接影响型号成败。

另一方面，低成本成为推力室发展的要求之一，为了降低成本，将传统的全焊接结构的推力室改为法兰连接方案，能够降低工艺难度、减小加工周期，同时减低废品率，进而有效的降低成本，该技术应用能够在满足可靠性的同时，降低产品的成本。

发明内容

为了解决现有的推力室加工工序复杂、一次成型后进行改进就需要重新加工而增加成本的技术问题，本发明提供一种可重复使用的推力室，克服传统的全焊接结构推力室零件数量多、加工工艺复杂、焊接工序多等问题，为全法兰连接结构的推力室，有效减小零件数量、简化工艺，缩短产品的加工周期和成本，实现推力室可重复使用。

本发明的技术解决方案是：

一种可重复使用的推力室，其特殊之处在于：包括依次连接的盖板1、喷注盘2以及身部3，所述喷注盘2包括基体21以及设置在基体21上位于盖板一侧的环形凸台22、外圈密封榫23和内圈密封榫24，所述基体上圆周均布有多个第一喷注孔25和多个第二喷注孔26，所述第一喷注孔位于环形凸台内，所述第二喷注孔位于外圈密封榫和环形凸台之间，所述第一喷注孔与第二喷注孔的的数量相等且一一对应，所述第一喷注孔和第二喷注孔均朝向身部，

所述盖板1包括隔热框11、以及设置在隔热框11两端的法兰盘12和对接盘13，所述对接盘上设置有内圈密封槽和外圈密封槽，所述盖板通过对接盘与喷注盘固定连接，所述内圈密封槽、外圈密封槽分别与内圈密封榫、外圈密封榫相匹配，

所述环形凸台与对接盘之间形成第一集液腔4，外圈密封榫、环形凸台以及对接盘形成第二集液腔5，

所述隔热框上设置有第一输送管13和第二输送管14，所述第一输送管的一端与第一集液腔连通，所述第二输送管的一端与第二集液腔连通，所述第一输送管的另一端通过法兰与控制阀门连接，所述第二输送管的另一端通过法兰与控制阀门连接。

上述内圈密封榫位于环形凸台顶端。

上述内圈密封榫和外圈密封榫的顶端开有密封齿7。

上述密封齿的顶角α为60-90°，密封齿的高度b为0.35-0.5mm。

上述对接盘与喷注盘通过螺栓固定连接。

上述内圈密封槽与内圈密封榫之间通过石墨密封匹配，所述外圈密封榫与外圈密封槽通过石墨密封匹配。

本发明与传统的全焊接结构推力室相比优点是：

1、本发明将输送管、密封槽、对接盘、隔热框、法兰盘等均集中在盖板，实现了供液、密封、连接等功能，结构简单、零件数量少、方便拆卸。在满足功能要求的同时，将零件数量减小为3～5个。

2、简化加工工艺，产品采用法兰连接，省去钎焊、电子束焊等工艺。

3、本发明推力室具有完全可重复使用能力，由于全法兰连接结构，通过非破坏式途径能够将产品分解和再组装。

4、本发明杜绝了由于钎焊所引起的头部废品率高的缺陷，当装配成头部组件后液流等参数出现异常，通过分解、返修后重新组装，降低了废品率。

附图说明

图1为可重复使用推力室结构示意图；

图2为头部结构及密封示意图；

图3为图2中的A处局部放大图；

图4为图2的侧视图。

具体实施方式

如图1所示，一种可重复使用的推力室，包括依次连接的盖板1、喷注盘2以及身部3。

如图2所示，喷注盘2包括基体21以及设置在基体21上的环形凸台22、外圈密封榫23和内圈密封榫24，基体上圆周均布有多个第一喷注孔25和多个第二喷注孔26，第一喷注孔位于环形凸台内，第二喷注孔位于外圈密封榫和环形凸台之间，第一喷注孔25与第二喷注孔的的数量相等且一一对应，第一喷注孔和第二喷注孔均朝向身部，

盖板1包括隔热框11、以及设置在隔热框11两端的法兰盘12和对接盘13对接盘上设置有内圈密封槽和外圈密封槽，盖板通过对接盘与喷注盘的固定连接，所述内圈密封槽、外圈密封槽分别与内圈密封榫、外圈密封榫相匹配，

环形凸台与对接盘之间形成第一集液腔4，外圈密封榫、环形凸台以及对接盘形成第二集液腔5，

隔热框上设置有第一输送管13和第二输送管14，第一输送管的一端与第一集液腔连通，第二输送管的一端与第二集液腔连通，第一输送管的另一端通过法兰与控制阀门连接，所第二输送管的另一端通过法兰与控制阀门连接。

盖板与喷注盘连接组装成头部，头部与身部组装成推力室；盖板与喷注盘、头部与身部之间的密封材料为柔性石墨，密封性能高、耐高温，抗氧化性能好，石墨密封圈压缩量不低于30％；盖板要隔离氧化剂和燃料，要确保密封可靠，设计时将氧路设计成台阶结构，合理选择对接尺寸，以控制氧路、燃路密封圈的压缩量接近；

为了改善密封效果，内圈密封榫、外圈密封榫的密封面上设计成截面为等腰三角形的密封齿，顶角α为60-90°，密封齿的高度b为0.35-0.5mm之间；为满足强度要求，盖板与喷注盘连接的对接盘的法兰面厚度(m)不小于6mm；为了同时满足结构强度和隔热作用，盖板的中间的矩形块隔热框高度（h）不小于20mm。

本发明的原理：将推力室设计成三个组件组装的结构，即盖板、喷注盘、身部组件，通过螺栓进行连接。将头部多个零件集成为一个零件，以满足法兰盘连接阀门、输送推进剂、隔离氧化剂腔和燃料腔、隔热、连接喷注盘等多种用途，通过法兰形式与喷注盘连接，螺栓紧固，形成的氧化剂集液腔和燃料集液腔采用柔性石墨密封，由此组装成头部。身部采用铌合金材料，与头部对接处设计成法兰结构，对接位置焊有测压嘴，组装成身部组件，通过法兰连接与头部组装成推力室，头部和身部连接处采用柔性石墨密封，该产品实现可拆卸。

Claims (6)

1.一种可重复使用的推力室，其特征在于：包括依次连接的盖板(1)、喷注盘(2)以及身部(3)，所述喷注盘(2)包括基体(21)以及设置在基体(21)上位于盖板一侧的环形凸台(22)、外圈密封榫(23)和内圈密封榫(24)，所述基体上圆周均布有多个第一喷注孔(25)和多个第二喷注孔(26)，所述第一喷注孔位于环形凸台内，所述第二喷注孔位于外圈密封榫和环形凸台之间，所述第一喷注孔与第二喷注孔的的数量相等且一一对应，所述第一喷注孔和第二喷注孔均朝向身部，

所述盖板(1)包括隔热框(11)、以及设置在隔热框(11)两端的法兰盘(12)和对接盘(13)，所述对接盘上设置有内圈密封槽和外圈密封槽，所述盖板通过对接盘与喷注盘固定连接，所述内圈密封槽、外圈密封槽分别与内圈密封榫、外圈密封榫相匹配，

所述环形凸台与对接盘之间形成第一集液腔(4)，外圈密封榫、环形凸台以及对接盘形成第二集液腔(5)，

所述隔热框上设置有第一输送管(13)和第二输送管(14)，所述第一输送管的一端与第一集液腔连通，所述第二输送管的一端与第二集液腔连通，所述第一输送管的另一端通过法兰盘与控制阀门连接，所述第二输送管的另一端通过法兰盘与控制阀门连接。

2.根据权利要求1所述的可重复使用的推力室，其特征在于：所述内圈密封榫位于环形凸台顶端。

3.根据权利要求1或2所述的可重复使用的推力室，其特征在于：所述内圈密封榫和外圈密封榫的顶端开有密封齿(7)。

4.根据权利要求3所述的可重复使用的推力室，其特征在于：所述密封齿的顶角α为60-90°，密封齿的高度b为0.35-0.5mm。

5.根据权利要求3所述的可重复使用的推力室，其特征在于：所述对接盘与喷注盘通过螺栓固定连接。

6.根据权利要求5所述的可重复使用的推力室，其特征在于：所述内圈密封槽与内圈密封榫之间通过石墨密封匹配，所述外圈密封榫与外圈密封槽通过石墨密封匹配。