CN106342142B - 高温燃气阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温燃气阀，它涉及航天飞行器的姿态和轨道控制技术领域。通过该阀的控制能够调整飞行器的姿态进入恰当的飞行轨道。利用对直线电机正向或反向加电，动圈带动阀杆前、后方向运动，实现控制阀杆上的平衡球头在分流空腔室的移动形成左侧腔室或右侧腔室，左侧腔室与高压燃气排气通道接通时，高压燃气从左侧腔室进入排气通道排出，右侧腔室与高压燃气通道接通时，高压燃气从右侧腔室经喷气通道进入工作状态。控制系统可根据飞行器的飞行状况对高压燃气的进入量进行调节，使飞行器的姿态能在较短时间内进入恰当飞行轨道。本发明具有体积小、响应快、易控制的特点，可满足航天飞行器的机动、灵活性和高精度要求，提高了安全保障性。

Description

高温燃气阀

技术领域

本发明涉及一种航天飞行器的姿态和轨道控制技术领域，具体是一种微型高温燃气阀。高温燃气通过该阀的控制能够调整飞行器的姿态进入恰当的飞行轨道。

背景技术

目前，许多型号的航天飞行器使用的高温燃气阀普遍采用高温合金加电磁铁的方案。燃气阀在使用时通过燃气阀的燃气温度都是很高，约1000℃～1400℃，在设计制造上必须考虑高温燃气带来的不利影响。长期以来用高温合金制作阀体和采用两个电磁铁来控制燃气阀工作产生的问题：燃气阀体积大、重量重；气阀响应时间长，电磁铁的反应时间一般为几十毫秒；当高温燃气进入阀体中，燃气里的药渣容易存留于阀体中，严重时可致阀杆停止工作，造成燃气阀失效。这些问题一直都难以解决。现有技术很难满足航天飞行器的机动、灵活性，及更高精度要求。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种新型的高温燃气阀。它采用复合材料制作阀体和用直线电机替代两个电磁铁，实现航天飞行器的轻量化、响应快的高机动性能要求。

技术方案

本发明的目的是这样实现的：

燃气阀由进、排气阀体和直线电机两部分构成。通过对直线电机按方波进行正向加电或反向加电，电机动圈带动阀杆在阀体内前、后两个方向运动，实现控制阀杆上的平衡球头在分流空腔室的移动形成左侧腔室或右侧腔室，左侧腔室与高压燃气排气通道接通时，高温、高压燃气从左侧腔室进入排气通道排出，燃气阀处于非工作状态；右侧腔室与高压燃气通道接通时，高压燃气从右侧腔室经喷气通道进入，燃气阀处于工作状态。控制系统可根据飞行器的飞行状况对高压燃气的进入量进行调节，使飞行器的姿态能在较短时间内进入恰当飞行轨道。

阀体主要由壳体、左右两个衬套和阀杆组成；直线电机主要由电机机壳、定子、磁钢和动圈组成。壳体和左、右衬套都用碳纤维复合材料制造，壳体中设有进气通道、排气通道和喷气通道，在壳体中三个进出气口处加工有环槽为气流通道；右衬套上开有喷气通道，右衬套置于壳体中，喷气通道和排气环槽相通，为了保证燃气压强平衡，右衬套上通道口与阀体的喷气口通道需形成90°错位；左衬套置于壳体中，左衬套上开有两组气流通道，左衬套的前段上开有气流通道和进气环槽口相通，左衬套的中段上开有气流通道和排气口相通，为了保证内腔燃气压强平衡，左衬套上通道口与壳体的排气口通道需形成错位90°；左衬套前端与右衬套相接处形成一分流空腔室。阀杆中段上设有平衡球头，阀杆两段轴径上各加工有数条环形凹槽，阀杆置于左、右衬套中可滑动；平衡球头在分流空腔室中的移动要受到限制，平衡球头与左衬套靠紧，进气通道和喷气通道由分流空腔室右腔室和右衬套上通道口连通；平衡球头与右衬套靠紧，进气通道和排气通道由分流空腔室左腔室和左衬套上通道口连通。阀杆和电机运动部件动圈装在阀杆上用螺钉固定，中间加隔热板保护直线电机免受高温影响。电机定子装在电机机壳中，电机机壳开有一轴向槽口，用螺钉将电机和阀体联接后，导向柱插入槽口固定在动圈上，导向柱在槽口中可轴向移动，并可限制动圈转动。导向柱为空心柱控制引线可从中引出连接到飞行器的控制中心。

有益效果

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.燃气阀的壳体和衬套采用碳纤维复合材料具有耐高温、药渣不易粘黏在阀体工作腔室中的优点；

2.使用直线电机驱动具有体积小、响应快、易控制的特点，反应时间可以减小到几毫秒；

3.由于部分零部件的材料更换，结构改进更为简单，整体重量减轻；

4.满足航天飞行器的机动、灵活性，及更高精度要求，提高了安全保障性。

附图说明

本发明的附图图面说明如下：

图1是本发明高温燃气阀的整体结构视图；

图2是图1中沿A-A线的衬套剖视放大图；

图中1.阀杆，2.左衬套，3.壳体，4.分流空腔，5.环槽，6.喷气口，7.右衬套，8.导向柱，9.槽口，10.电机机壳，11.动圈，12.磁钢，13.定子，14.螺钉，15.隔热板，16.螺钉，17.环形凹槽，18.平衡球头，19.进气口，20.排气口，21.排气通道，22.进气通道，23.喷气通道。

具体实施方式

下面结合附图及其实施例对本发明作进一步说明。

图1和图2示出了本发明的整体结构。

壳体3中设有进气口19、排气口20和喷气口6，在进气口19、排气口20和喷气口6的进、出气口处加工有环槽5；右衬套7上开有喷气通道23，右衬套7置于壳体3中，喷气通道23和喷气口6，为了保证燃气压强平衡，右衬套7上喷气通道23口与阀体的喷气口6口需形成90°错位；左衬套2置于壳体3中，左衬套2上开有两组气流通道口，左衬套2的前段上开有进气通道22和环槽5相通，左衬套2的中段上开有排气通道21和排气口20相通，为了保证燃气压强平衡，左衬套2上排气通道21口与壳体3的排气口20通道需形成90°错位；左衬套2与右衬套7相接处形成一分流空腔室4。阀杆1中段上设有平衡球头18；阀杆1两段轴径上各加工有数条环形凹槽17，凹槽17可容纳存留于分流空腔4中药渣；阀杆1置于左衬套2和右衬套7中可滑动；平衡球头18与左衬套2靠紧，进气口19和喷气口6由分流空腔室4的右腔室和右衬套6上喷气通道23连通，平衡球头18与右衬套7靠紧，进气口19和排气口20由分流空腔室4的左腔室和左衬套2上排气通道21连通。隔热板15和电机运动部件动圈11装在阀杆1上用螺钉14固定，隔热板15将阀体和电机隔开，避免高温对电机的影响。磁钢12装在电机定子13上，电机定子13装于电机机壳10中，电机机壳10开有一轴向槽口9，用螺钉16将电机机壳10和阀壳体3联接，导向柱8插入槽口9固定在动圈11上。

Claims (5)

1.一种高温燃气阀，主要由阀体和直线电机两部分构成，其特征在于：壳体(3)中设有进气口(19)、排气口(20)和喷气口(6)，在进气口(19)、排气口(20)和喷气口(6)的进、出气口处加工有环槽(5)；右衬套(7)上开有喷气通道(23)，右衬套(7)置于壳体(3)中，喷气通道(23)和喷气口(6)相通；左衬套(2)上开有排气通道(21)，左衬套(2)置于壳体(3)中，排气通道(21)和排气口(20)相通，左衬套(2)与右衬套(7)相接处形成一分流空腔室(4)；阀杆(1)上设有平衡球头(18)，阀杆(1)置于左衬套(2)和右衬套(7)中可滑动；隔热板(15)和电机运动部件动圈(11)装在阀杆(1)上用螺钉(14)固定；电机机壳(10)开有一轴向通槽口(9)，电机定子(13)装于电机机壳(10)中，螺钉(16)将电机机壳(10)和阀壳体(3)联接。

2.根据权利要求1所述的高温燃气阀，其特征在于：右衬套(7)上喷气通道(23)口与阀体的喷气口(6)通道口需形成错位90°。

3.根据权利要求1所述的高温燃气阀，其特征在于：左衬套(2)上排气通道(21)口与壳体(3)的排气口(20)通道需形成错位90°。

4.根据权利要求1所述的高温燃气阀，其特征在于：阀杆(1)两段轴面上各加工有数条环形凹槽(17)。

5.根据权利要求1所述的高温燃气阀，其特征在于：导向柱(8)插入槽口(9)固定在动圈(11)上，导向柱(8)在槽口(9)中可前后移动，并限制动圈(11)的转动。